耿村礦12220工作面優(yōu)化設(shè)計(jì)
一、項(xiàng)目實(shí)施背景
12220工作面因?yàn)槭艿紽16斷層影響原設(shè)計(jì)長(zhǎng)度450米，且斷層南部的煤層參狀不明，儲(chǔ)量狀況不清楚，為了保證工作面能夠順利構(gòu)成，并且延伸工作面走向長(zhǎng)度，保證耿村煤礦的采掘接替，我礦地測(cè)科抽調(diào)專業(yè)骨干力量，對(duì)F16斷層對(duì)12220工作面的影響范圍加強(qiáng)探測(cè)力度，進(jìn)行深入研究，最終使得該工作面順利穿越F16斷層，工作面可采長(zhǎng)度增加500米，增加煤炭可采儲(chǔ)量80.1萬(wàn)噸，價(jià)值約4億元，直接經(jīng)濟(jì)效益1.6億元。
二、設(shè)計(jì)方案
根據(jù)工作面下巷在掘進(jìn)過程中預(yù)計(jì)會(huì)碰到斷層的情況，我礦結(jié)合F16斷層的影響范圍初步?jīng)Q定用鉆探加巷探的辦法在斷層范圍內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，主要任務(wù)是探測(cè)該工作面下巷在斷層以南是否有煤層存在，并分析煤層的可采性。
三、主要勘探內(nèi)容
12220工作面下巷
(1)超前探測(cè)情況
耿村煤礦掘進(jìn)的(2-3)12220工作面下巷在掘進(jìn)到384米位置時(shí)距離F16斷層預(yù)計(jì)位置約71米，為了保證該工作面下巷的正常掘進(jìn)，我礦在384進(jìn)尺位置進(jìn)行了探斷層工作。結(jié)合43勘探線剖面，頂部煤層較厚，斜距較長(zhǎng)，所以為保證正常掘進(jìn)，我礦把探底板斷與不斷作為重點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，施工鉆孔一個(gè)，設(shè)計(jì)60米，坡度為3度，后因在鉆進(jìn)到48米時(shí)卡鉆，終孔進(jìn)尺為48米。
圖1(2-3)12220工作面下巷正頭鉆孔布置平面示意圖
煤層巖性為：窩面破底板巖1米，1.5米高灰分煤，夾矸厚度為0.8米，煤層為-3°下坡，在鉆孔施工過程中，第10米見窩面夾矸，16米過，經(jīng)過分析窩面這層矸參狀基本正常， 34米見夾矸，44米過去，后鉆進(jìn)至48米為全煤，經(jīng)過分析在鉆進(jìn)區(qū)域內(nèi)，煤層參狀正常，底板應(yīng)該沒有斷開。所以我礦決定再掘進(jìn)50米再進(jìn)行探測(cè)。
圖2 12220工作面下巷第一次探斷層示意圖
7月15日，(2-3)12220下巷掘進(jìn)至430米，距離預(yù)計(jì)F16斷層位置約為25米，本次探斷層同樣把探測(cè)底斷與不斷作為探測(cè)重點(diǎn)，設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度為50米，坡度為5°，該孔共鉆進(jìn)50米，經(jīng)過探測(cè)在16米時(shí)遇見窩面夾矸，21米過去，21米至44米為高灰煤，45米至51米為泥巖。經(jīng)過探測(cè)窩面夾矸在20米范圍內(nèi)參狀基本正常，45米范圍內(nèi)仍是全煤，沒有遇見大的煤層參狀變化，應(yīng)該是底板沒有大的斷層，可以保證該工作面下巷再正常掘進(jìn)45米。
圖3 12220工作面下巷第二次探斷層示意圖
(2)實(shí)際揭露情況
根據(jù)實(shí)際揭露情況，斷層位置位于下巷420m～460m之間。其中在掘進(jìn)至450米位置時(shí)，煤層壓力開始變大，層理發(fā)生紊亂，掘進(jìn)至482米位置時(shí)巷道中約1米厚的砂巖表層發(fā)生斷裂，巷道下幫開始見明顯斷層線， 因F16斷層與下巷斜交，所以隨著巷道的掘進(jìn)，該F16斷層線會(huì)不斷向上幫偏移，巷道掘進(jìn)至500米時(shí)，巷道上幫見到斷層線，下巷全部進(jìn)入到斷層上盤之中。因F16斷層屬于平推斷層，且該斷層底部煤層并沒有發(fā)生明顯的斷裂，所以經(jīng)過推斷，該斷層翻轉(zhuǎn)帶應(yīng)該在下巷420m～460m之間，斷層以北煤層頂板巖性為灰黑色泥巖，斷層以南為砂巖，下巷在350米--570米為o型棚配合雙路液壓抬棚支護(hù)，其他巷道為單路液壓抬棚支護(hù)，因受斷層影響，該段巷道變形量比較大，巷道高度變化(包括頂板下沉和底鼓)量為0.5米--1.3米。
圖4(2-3)12220工作面下巷遇斷層示意圖
(3)補(bǔ)充勘探情況
截止8月26日，綜掘一隊(duì)施工的(2-3)12220下巷已掘進(jìn)549m，自下8點(diǎn)后10m(437m)至下9點(diǎn)前50m(537m)受斷層影響，煤層產(chǎn)狀不穩(wěn)定，夾矸較多，為確定其上方煤層情況，決定在此位置每隔10m探頂煤一次。鉆探位置選在下8點(diǎn)后10m，下8點(diǎn)，下8點(diǎn)前10m，下8點(diǎn)前20m，下8點(diǎn)前30m，下9點(diǎn)，下9點(diǎn)前10m，下9點(diǎn)前20m，下9點(diǎn)前30m，下9點(diǎn)前40m，下9點(diǎn)前50m處。其中下8點(diǎn)后(440米)打一個(gè)鉆孔33米煤，所以斷定此處為該斷層翻轉(zhuǎn)帶。
圖5 (2-3)12220工作面下巷補(bǔ)充勘探示意圖
(4)下巷掘進(jìn)過程中遇斷層情況
(2-3)12220下巷在12月11日探煤厚時(shí)，頂煤厚度為5米見頂板，14日掘進(jìn)至890米時(shí)窩面見頂板，遇見斷層，斷層性質(zhì)為正斷層，該斷層在切眼向上掘進(jìn)20米時(shí)，又一次遇到，在前20米原為沿頂板掘進(jìn)，而掘進(jìn)至22米時(shí)頂煤變?yōu)?.5米見頂板砂巖，經(jīng)證實(shí)該斷層傾向?yàn)?76°，傾角為上陡下緩，18°--40°之間變化，斷層落差在7米左右。
(5)上巷、高抽巷掘進(jìn)過程中遇斷層情況
12220上巷第一高抽巷在掘進(jìn)至330米時(shí)下幫見F16斷層的翻轉(zhuǎn)煤層帶，掘進(jìn)至337米時(shí)高抽巷變?yōu)槿合锏溃诰蜻M(jìn)至378米時(shí)高抽巷變?yōu)槿珟r巷道，高抽巷見全煤長(zhǎng)度為48米。因12220在上巷掘進(jìn)過程中沿底板掘進(jìn)，所以沒有實(shí)際揭露F16斷層，結(jié)合12200下巷與12220高抽巷實(shí)際揭露F16斷層影響到12220上巷的位置應(yīng)該在810—860之間。
(6)切眼影響范圍
根據(jù)12220上下巷及高抽巷實(shí)際揭露F16斷層的位置推測(cè)，F(xiàn)16斷層巨厚煤層影響范圍應(yīng)該在上切口以上，工作面向外100米時(shí)，回采工作面上拐頭會(huì)遇到F16斷層巨厚煤層影響，工作面回采至410米時(shí)，F(xiàn)16斷層巨厚煤層對(duì)工作面影響可以結(jié)束。F16斷層巨厚煤層斜跨整個(gè)回采工作面，影響范圍在550米左右。切眼100米所遇斷層在工作面向外回采150米后，巨厚煤層影響范圍可以結(jié)束。
四、完成時(shí)間及效果分析
(2-3)12220工作面位于西二采區(qū)東翼，2-3煤軌道下山西側(cè)，該面在工作面掘進(jìn)過程中，因其下巷受到F16斷層的影響，所以該工作面在設(shè)計(jì)時(shí)為刀把工作面，且該工作面原來平均長(zhǎng)度為450米，工作面可采儲(chǔ)量為115.5 萬(wàn)噸，為了能增加工作面長(zhǎng)度，增加工作面可采儲(chǔ)量，延長(zhǎng)礦井可采年限，地測(cè)科積極開展探煤厚工作面，嚴(yán)格控制巷道層位，并多次開展了鉆探工作，使12220工作面下巷長(zhǎng)度由原來的450米，最終延長(zhǎng)為960米，使工作面長(zhǎng)度增加了510米。截止2014年5月該工作面已經(jīng)比原來設(shè)計(jì)增加煤炭產(chǎn)量80.1萬(wàn)噸，價(jià)值約4億元，直接經(jīng)濟(jì)效益1.6億元。增加了工作面長(zhǎng)度和可采儲(chǔ)量，保證了2013年全礦的采掘接替平衡，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限。
五、推廣應(yīng)用情況
通過超前鉆探、巷探等多種方式的勘探，最終使得12220工作面順利構(gòu)成，為我礦和集團(tuán)公司2014年的采掘接替和保證我礦2014年順利完成集團(tuán)公司下達(dá)的各項(xiàng)指標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)為兄弟礦井在跨F16斷層采煤過程中提供了數(shù)據(jù)支持，為義煤公司中部五礦對(duì)該斷層的研究開了先河，提供了準(zhǔn)確的一手資料。
