-
-
-
-
-
-
企業(yè)文化
-
科技創(chuàng)新
南區(qū)已采區(qū)域地質(zhì)因素分析
發(fā)布時(shí)間:
2019-04-12
引言 楊莊煤礦南區(qū)3煤位于煤層露頭處，1997年至2005年按防砂煤巖柱留設(shè)可行性研究論證報(bào)告及批復(fù)要求安全開采12個(gè)工作面，累計(jì)采出389.91萬噸煤炭資源。為延長礦井壽命，2011年-2012年，楊莊煤礦與中國礦業(yè)大學(xué)合作，進(jìn)行3煤殘留分層留設(shè)防砂煤柱復(fù)采可行性研究，按照分層開采方法進(jìn)行了復(fù)采工作面安全開采論證，2012年底通過了專家論證批復(fù)。為最大限度的回收資源，2016年-2017年楊莊
楊莊煤礦南區(qū)3煤位于煤層露頭處，1997年至2005年按防砂煤巖柱留設(shè)可行性研究論證報(bào)告及批復(fù)要求安全開采12個(gè)工作面，累計(jì)采出389.91萬噸煤炭資源。為延長礦井壽命，2011年-2012年，楊莊煤礦與中國礦業(yè)大學(xué)合作，進(jìn)行3煤殘留分層留設(shè)防砂煤柱復(fù)采可行性研究，按照分層開采方法進(jìn)行了復(fù)采工作面安全開采論證，2012年底通過了專家論證批復(fù)。為最大限度的回收資源，2016年-2017年楊莊煤礦再次與中國礦業(yè)大學(xué)合作，提出采用高水充填法開發(fā)剩余分層和淺部煤炭資源。由于充填開采能極大的控制覆巖變形破壞的范圍，原開采殘留分層和未開發(fā)區(qū)域的大量殘煤都具備了再一次開發(fā)的潛力。為滿足充填開采的需要，重新整理和分析了已采區(qū)域地質(zhì)資料。
1 煤層開采情況
3煤層位于山西組下部，南區(qū)3煤層分布在井田的南部，走向變化較大，北部、西部為一向斜構(gòu)造，中部為一背斜構(gòu)造，南部為一走向北東向單斜構(gòu)造。采區(qū)平均煤厚8.2m左右，因原煤層開采了一分層，經(jīng)鉆探3煤層開采區(qū)剩余最小厚度為4.65m，剩余平均厚度5.7m左右，為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可采煤層。原開采區(qū)開采深度-157.37～-236.94m，剩余煤體及頂板巖石遭到采動(dòng)垮落破壞，呈破碎壓實(shí)狀態(tài)。分區(qū)介紹如下：
?。?）N3100-N3105工作面開采情況
N3100-N3105工作面沿煤層底板布置，局部留有底煤，采高2.2m，工作面間留有16.2-18.2m保護(hù)煤柱。經(jīng)2011年施工鉆孔勘探，剩余煤厚約4.65-7.15m，平均5.5m。
?。?）N3110工作面開采情況
N3110原工作面沿煤層頂板布置，使用懸移支架支護(hù)頂板，回采97m時(shí)因頂板冒頂嚴(yán)重停采，在工作面內(nèi)側(cè)沿煤層底板重新布置工作面，原煤厚6.92-9.19m，平均煤厚8.1m，采高2.2m，局部由于頂煤冒落，總采厚達(dá)到3m左右，剩余煤厚平均5.4m。
?。?）N3111工作面開采情況
N3111工作面沿煤層底板布置，原煤厚平均約9m，采高為2.2m，1999年6、7月，2000年2、3月由于頂煤冒落總采厚達(dá)到3m左右，剩余煤厚平均6.2m。由兩順槽剖面圖分析，工作面南部及靠近F65斷層附近回采期間留有底煤，最厚處達(dá)4m。
（4）N3112工作面開采情況
N3111工作面煤厚平均8.2m，采高為2.2m，2000年9月18日至10月26日因冒頂嚴(yán)重，降低采高至1.8m左右，兩順槽局部有底煤，工作面內(nèi)大部分有底煤，回采期間進(jìn)行了底煤探測(cè)，底煤厚度集中在1.0-2.8m之間，剩余煤厚平均5.7m。
?。?）N3118工作面開采情況
N9118工作面原煤層厚約8.05m，采高為2.2m，局部由于頂煤冒落，總采厚可能達(dá)到3m，其中N3118西面發(fā)生大面積嚴(yán)重的冒頂，冒頂高度約5m，防砂巖柱變小，支護(hù)冒頂時(shí)使用了大量木料。為防止?jié)⑺钞惓Ｇ闆r的發(fā)生，回采時(shí)使用雙抗網(wǎng)。
2 防砂巖柱與水文地質(zhì)情況
該區(qū)域含水層為第四系含水層組，根據(jù)地面鉆孔揭露基巖面以上有一定厚度的黏土層覆蓋，第四系底粘土和以粘粒為主的隔水層普遍存在，第四系底部黏土層是阻隔第四系下部含水層與基巖風(fēng)化帶、采動(dòng)破壞帶水力聯(lián)系的重要屏障之一。從初次開采前至今，第四系底含水有明顯下降，這與區(qū)域性大面積地下水位下降的趨勢(shì)是一致的，可能是開采導(dǎo)致第四系底含水補(bǔ)給采空區(qū)造成水位下降所致。各分區(qū)情況如下：
?。?）N3100-N3105工作面
井下工作面共揭露3個(gè)鉆孔,鉆孔無水，封孔質(zhì)量良好。2011年在地面施工了4個(gè)鉆孔，根據(jù)地面鉆孔及井下探測(cè)情況分析，最南部的N3105面防砂巖柱為7.5-21.1m，充填開采按采厚4m計(jì)算，防砂煤巖柱為9.6-23.8m。N3100-N3103面防砂巖柱為10-34.7m，防砂煤巖柱為12-35.7m。
N3101工作面為南區(qū)首采面，初次放頂時(shí)出現(xiàn)頂板砂巖40m3/h涌水，但很快無水，其它工作面再無出水，說明3煤頂板砂巖水是以靜儲(chǔ)量為主，目前正在進(jìn)行探放該區(qū)域老空積水。
?。?）N3110工作面
該面位于F63、F64斷層之間，采面經(jīng)過Y4、C14鉆孔和F64分支斷層，揭露鉆孔和斷層無水。由鉆孔資料分析該區(qū)域基巖厚度為55-98m。
?。?）N3111工作面
該面位于F64、F66斷層之間，采面經(jīng)過F65斷層，揭露斷層無水，下順槽導(dǎo)11至導(dǎo)13點(diǎn)間面內(nèi)有斷層，采面經(jīng)過時(shí)留設(shè)了斷層保護(hù)煤柱。
N3111上順槽有探第四系底界的探孔4個(gè)，其中導(dǎo)5點(diǎn)前探孔漏沙，其余探孔有少量涌水，經(jīng)探測(cè)和分析防砂巖柱厚度約7.5-52.9m，如充填開采4m采厚時(shí)工作面防砂煤巖柱為10.2-55.9m。
?。?）N3112工作面
該面位于F66、F67斷層之間，采面經(jīng)過49號(hào)孔，揭露鉆孔無水。由鉆孔情況分析防砂巖柱厚度約14.9-31.4m。
（5）N3118工作面
N3118面位于向斜部位，N3118西面西部、N3118南面東部臨近煤層露頭，故進(jìn)行了大量的井下鉆探工作。通過鉆探準(zhǔn)確地掌握了防砂煤巖柱的厚度、粘土層厚度，疏放了第四系的底含水。
N3118北面：N3118北面探第四系富水性的鉆孔9個(gè)，揭露基巖厚度集中在8.4-18.6m之間，鉆探至第四系中粗砂層有少量水，水量0.3-3m3/h，3煤頂板砂巖、風(fēng)化帶，有少量涌水，小于0.5m3/h?；夭芍吝M(jìn)風(fēng)順槽導(dǎo)5點(diǎn)前117.3m、回風(fēng)順槽導(dǎo)8點(diǎn)前69.4m處，出現(xiàn)頂板滴水。其他位置無滴水、涌水現(xiàn)象。
N3118南面：在N3118南面掘進(jìn)過程中，施工探放水鉆孔4處，疏放水鉆孔3處，共21個(gè)鉆孔，揭露基巖厚度集中在7.2-18.8m之間?；夭芍吝M(jìn)風(fēng)順槽導(dǎo)2點(diǎn)前36.2m、進(jìn)風(fēng)順槽導(dǎo)1點(diǎn)前12m處，溜頭底板滲水，水量不大于0.3m3/h，老塘內(nèi)有水流出，總水量最大3m3/h。該面回采結(jié)束后，進(jìn)風(fēng)順槽涌水量1m3/h，回風(fēng)順槽涌水量3m3/h，一個(gè)月后無涌水。經(jīng)分析，涌水來源主要為第四系底含水、3煤頂板巖石水滲入到工作面的。
N3118西面：施工探測(cè)第四系底界標(biāo)高及含水性鉆孔13個(gè)，其中取芯鉆孔7個(gè)，3煤頂板砂巖、風(fēng)氧化帶有少量涌水?；鶐r厚度集中在9.6-23m之間。
3 采空區(qū)積水情況
采空區(qū)積水劃分為3個(gè)區(qū)域：N3100-N3105面采空區(qū)、N3110面至N3112面采空區(qū)、N3118工作面采空區(qū)。N3118面采空區(qū)積水上限標(biāo)高-157m，N3100-N3105面采空區(qū)積水上限標(biāo)高-178.3m，其余采空區(qū)積水上限標(biāo)高按地面鉆孔探結(jié)果-181m為準(zhǔn)。按空隙率10-15%計(jì)算積水區(qū)可儲(chǔ)存水量，經(jīng)計(jì)算南區(qū)采空區(qū)積水合計(jì)積水量約20.7萬m3。這部分積水在復(fù)采巷道掘進(jìn)前必須全部疏干，并打鉆驗(yàn)證，確認(rèn)無積水后方可掘進(jìn)。
4 覆巖破壞高度
根據(jù)楊莊煤礦原N3102和N3103工作面第一次開采時(shí)實(shí)測(cè)初次垮落時(shí)垮落帶高度為5.85-5.98m，正常推進(jìn)過程中實(shí)測(cè)垮落高度4.5-5.2m。2011年進(jìn)行了補(bǔ)充勘探，采用鉆孔成像觀測(cè)揭露垮落帶高度為5.81-7.13m，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度在10.05-20.64m之間。楊莊煤礦含煤地層被第四系沖積層覆蓋，南區(qū)3煤層位于山西組下部，煤層頂板為泥巖、粉砂巖或中砂巖，厚0.80-15.18m，覆巖具有軟弱型頂板的特性，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》求算出垮落帶最大高度為4.82±1.5m，導(dǎo)水裂隙帶最大高度為18.61±4.0m，因此實(shí)測(cè)與鉆孔成像觀測(cè)結(jié)果較準(zhǔn)確。
由于垮落帶與導(dǎo)水裂縫帶在空間過渡上分界并不明顯，同時(shí)測(cè)試點(diǎn)位不多且而受鉆孔平面位置、揭露巖體裂隙偶然因素影響，建議原N3102和N3103工作面開采2.2m時(shí)按5.85-5.98m界定垮落帶高度。
5 儲(chǔ)量計(jì)算分析
5.1 煤柱留設(shè)情況
?。?）“三下”壓煤煤柱
由于村莊進(jìn)行了改擴(kuò)建，3煤以村莊外輪廓為界，外推10m圍護(hù)帶，按第四系45°、巖層75°往下垂切至3煤層。泗河煤柱以河堤為界，外推15m圍護(hù)帶，然后按第四系45°、巖層75°往下垂切至3煤層。但由于充填開采的等效采高為0.45m，預(yù)計(jì)地表開采最大下沉0.38m，如果地表村莊建筑物下進(jìn)行充填開采，對(duì)建筑物也會(huì)有一定影響，開采前要再進(jìn)行論證和分析，制定相應(yīng)措施。
（2）第四系底含防水巖柱
首期已回采一分層區(qū)域再進(jìn)行充填開采時(shí)防砂巖柱不小于15m。后期根據(jù)情況論證，防砂巖柱可能縮小。
5.2 儲(chǔ)量計(jì)算
已開采區(qū)域中，按照4m殘留煤厚估算，防砂巖柱大于15m區(qū)域的可采儲(chǔ)量326.4萬噸，其中：234.1萬噸不涉及村莊與泗河下，92.3萬噸為村莊、泗河下；防砂巖柱10-15m可采儲(chǔ)量36.2萬噸。防砂巖柱大于15m不涉及村莊、泗河的區(qū)域優(yōu)先開采，取得經(jīng)驗(yàn)后再論證開采村莊及泗河下區(qū)域的資源，及防砂巖柱10-15m區(qū)域的資源。
結(jié)論
因南區(qū)已采區(qū)域大部分可采，再結(jié)合未開采區(qū)域合理進(jìn)行工作面布置，但要加強(qiáng)覆巖厚度、富水異常區(qū)等地質(zhì)情況的探測(cè)，建立完善排水系統(tǒng)，加強(qiáng)巷道頂板管理，并建設(shè)防潰砂系統(tǒng)。對(duì)于村莊下分層充填開采要進(jìn)行充分的研究論證，在村莊、泗河以外實(shí)驗(yàn)成功后再進(jìn)行村莊、泗河下充填開采。在充填開采過程中要不斷總結(jié)優(yōu)化，針對(duì)不同的區(qū)域采取不同措施，確保安全生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范.煤炭工業(yè)出版社,2017年
[2] 李增學(xué).煤礦地質(zhì)學(xué).煤炭工業(yè)出版社,2013年
[3] 煤礦防治水規(guī)定.煤炭工業(yè)出版社,2009年
作者簡(jiǎn)介：李燕，女，畢業(yè)于山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院，測(cè)繪工程專業(yè)，現(xiàn)于山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司從事地測(cè)工作，工程師。聯(lián)系地址：山東省兗州市新兗鎮(zhèn)牛樓村大統(tǒng)礦業(yè)有限公司，272100；聯(lián)系電話：15153728783；E-mail：zcli_yan@126.com。
李燕，席敦剛，代麗華
關(guān)鍵詞:
新聞動(dòng)態(tài)