采矿工程-巷道施工(半罗山煤矿七采区+290北翼C1,C2煤层的改造方案分析)-论文

1煤层构造块段巷道布置及改造方案（半罗山煤矿：余延旺）摘要：本文通过对半罗山煤矿七采区+290北翼块段C1、C2煤层，受复杂多变的地质构造影响，煤层赋存不稳定，根据现场施工结合图纸资料分析，对该块段煤层在采掘过程中科学深入的改造，最大限度的回收煤炭资源。关键词：改造方案构造块段回收率0前言半罗山煤矿主要开采薄硬煤层且煤层赋存情况及地质构造复杂，主要构造形态以复式褶曲为主，派生断裂构造，顶底板岩性条件变化大规律不明显，煤层在走向或倾向常出现压薄带，断层带，火成岩带，煤层倒转等，对回采工作面布置带来了较大的影响，矿井采掘技术员通过地质部门现场提供的资料，深入的论证分析。制定出科学、有效的改造方案，充分合理的开发和利用。大幅的提高了构造块段工作面煤炭的回收率，提高了企业的经济效益。1构造块段概况1.1位置及范围范围：倾向东以F11断层带为界，西至+325C2S运巷及+370南巷为界；平均倾向长40m；走向北以+370东翼石门为界，南至+290C2N运巷C20测点，平均走向长500m。（详见图1）图121.2地质构造本块段地质构造复杂，煤层整体为单斜构造。块段内局部发育小型褶皱，小断层造成岩层裂隙发育。运巷在C21测点处发育一正断层，产状46∠55°，断距﹦11m。对回采影响较大。C1、C2煤层厚度0.15～1.90m，平均煤厚0.6m；煤层倾角20～56°顶板泥岩，含层状黄铁矿结核及植物碎屑化石，层厚5米。底板砂岩，含少量植物根茎化石及星散状菱铁矿，层厚2.5米，平均倾角30°。该块段存在F11逆断层分布于50/ZK之西-60／ZK78之东，延伸长度大于2500m。总体走向北北东14°，走向呈舒缓波状，倾向东南，倾角82-70°，落差50m。断层面附件挤压强烈，受该断层两侧岩层牵引影响，该块段东翼附件煤层赋存总体变缓，倾角在18～22°。1.3块段煤层储量分析本块段外段煤层厚为0.6m，倾角30°，回采标高在+290m～+325m水平之间。地质储量：煤层走向150m*平均倾向长33m*平均煤厚0.6m*1.7t/m3=5049t。里段+325m区段由400回风巷至ZK63钻孔段无巷道揭露出该小块段煤层赋存情况，根据+370南巷揭露C2煤层的情况，及参考ZK63钻孔资料C1、C2煤厚为较为理想，且该块段空白区域较大，55线至南处于大向斜构造及倾向东南段受F11走向断层带影响煤层赋存较为复杂，且处于采区边界。对边远区，边角块段煤层的改造很有必要；为了充分回收构造块段煤炭资源，对C1、C2煤层具有一定的探采价值，同时为探明下区段煤层的赋存情况提供重要的参考价值。2施工方案设计2.1巷道布置（1）方案1以C20测点为起点，沿+290C2煤层底板等高线施工+290C2N运巷至里段断层构造带。（详见图2）图23（2）方案2以C20测点为起点，拨口方位50°施工C1石门后，跟C1煤层往里施+290C1N运巷至断层构造带。（详见图3）图343施工方案优化3.1巷道布置3.1.1随着施工巷道揭露煤层不断的深入，根据地质专业层位的鉴定，C20测点跟煤段为C1煤层。C1、C2煤层受附近倾向断层构造带牵引，整体向西南方向平移。由原施工设计C2煤巷，直接过渡到C1煤巷。为了便于现场掘进队的施工，转为C1煤巷的掘进，根据C1煤巷的不断揭露，及图纸的填设。考虑到受F11断层的影响，结合现场层位的实测，距F11断层附近15m段。C1煤层受挤压扭转岩层不完整破碎，煤层倾角变缓平均倾角10～18°。为了防止巷道沿C1煤层正倾向施工，导致巷道报废。巷道施工至C24测点，掘进方位调整为270°施工C2石门，为了保证巷道的顺直有利于运输，巷道迎头以每米20°往左帮施工。见C2煤层跟煤施工至55线F11断层构造带。（详见图4）3.1.2C2煤层的不断揭露，填图纸分析，C26测点至C31巷道段C1煤层局部处于向斜一翼。考虑到C1局部块段回收，在C31测点处破C1反眼见煤后方可回收该块段上帮煤。C1煤巷回采准备，以C31测点施工方位拨口50°，见C1煤层施工+290C1N运巷，随着巷道C1煤层正倾的揭露。受到F11断层强烈拉伸影响，施工+290C1N运巷顶板破碎，压力显现。施工队伍无法进行有效的顶板控制，施工停止。（详见图4）图453.2C1块段破眼改造方案3.2.1破眼改造位置为了最大限度的回收煤炭资源，南以C31测北至55线C1煤层块段进行破眼改造。具体破眼改造位置(详见图5)图53.2.2破眼及补巷设计方案（Ⅰ）为改造受断层牵引的C2煤层，以C20测点后退8m处拨口+290C2N补巷，拨口段前20m按方位290°施工，后24m按方位334°施工见C2跟煤施工。C2石门预计施工距离44m，C2煤巷预计施工距离64m。该方案之所以退后8m施工主要是考虑到，该C20测点存在一条通风眼。防止掘进施工放炮震动，造成通风小眼煤层片帮，堵塞风路且给掘进拨口处顶板控制带来较大的困难。(详见图6)（Ⅱ）破眼①七采区+290C2N巷道对C2煤层的揭露，参照地质专业C2巷道编录资料。测点C25里段14m见煤点处为C1煤层。测点C26里段见煤点为C1+1煤线，该段现场巷道顶板较为破碎且都已采用金属棚支护，对改造块段C1下帮6煤开眼，带来了较大的困难。综合和考虑到施工安全，及企业的经济效益。确定开眼点为C26测点处，该处右帮岩性较为稳定未采用金属棚支护有利于施工。且该处处于C1煤层底板下，距离C1煤层较近大大的减少掘进进尺提高经济效益。破眼①施工方位30°坡度28°，预计施工长度8m见C1煤层，见煤后如遇煤层小于0.4m，沿煤层伪斜往里施工坡度25°至煤厚大于0.5m。(详见图6)图6(Ⅲ)+290C1北巷迎头至外20段C1煤层已回收完毕，因受F11断层影响，煤层受到挤压顶板破碎煤层赋存不稳定，普遍存在压薄，为了回收该块段C1上帮煤层。破眼②选择在C1+1见煤点处垂直巷道施工10m岩性稳定后，往里调头正穿C1+1煤线至C1煤层，施工方位为51°小眼坡度28°，预计施工14m见C1煤层。(详见图7)（Ⅳ）结合本矿采煤经验，综合考虑眼②与破眼③间距，选择C34测点里段14m，施工C1煤层。该块段受F11断层影响，煤层挤压拉伸，C1煤层内部存在背向斜构造。为了确定见煤点处于向背斜的位置，可根据该块段C1煤层赋存的总体产状，与现场见煤点煤层的的产状相对比。本块段C1煤层总体倾向方位为87°(详见图7)7（1）背斜情况1：破眼见点为C1煤层背斜轴，必须退下5m处小眼左右帮开眼至见背斜两翼煤层，开眼必须错开2m。情况2：破眼见煤点为背斜一翼，退下8m小眼左右帮重新开眼正穿岩层施工另一翼。8（2）向斜情况1：破眼见点为C1煤层向斜轴。情况2：破眼见煤点为向斜一翼，退下8m小眼左右帮重新开眼正穿岩层施工另一翼或向斜轴部，准确把握向斜轴部施工方位控制较为困难。9(Ⅴ)+290C2N巷道揭露该块段火成岩较为发育，受火层岩侵入煤层丢失，破坏煤层的连续性和完整性，无利用价值。测点C39至C40段为火成岩段。破眼④确定为测点C36处，方位55°坡度28°预计施工长度43m见C1。(详见图7)图7（Ⅵ）对比+370南巷为C2煤层跟煤巷与现揭露+290C2N巷道的总体方位及实填巷道工作图纸平距，现场+290C2N煤巷实测编录参数与参考ZK63钻孔见C2见煤点参数，通过计算得知该构造块段煤层走向上受F11断层拉伸强烈，+370—+290区段55线为界段煤层走向扭转调头至北东。巷道见煤产状：平均倾角α=70°，+370南巷B4测点距+290C2N巷C44测点平距L=114m，两阶段高差d=373-303=70m，Tanβ=70/114=0.614，β=31°，综上所述α与β角度相差较大，预测该块段煤层存在较大的向背斜构造。通过ZK63钻孔标高332.29见C2煤厚0.73m，倾角24°与+290C2巷道揭露见煤厚度进行比较。况且+325区段在该块段无探巷，所以该块段有较大的改造意义。10（1）巷道施工至C41测点处煤层向巷道右帮急转，根据施工外段+290C1北巷经验，避免+290C2N巷再次沿煤层正倾方向施工，施工布置穿煤层沿C2底板施工至C2+1煤线里段20m处，本运巷施工到位。巷道迎头往外段14m可作为采煤队回采储车段。（2）破眼⑤开口处距C2+1煤线为10m围岩稳定处，正穿C2+1煤线后见C2煤层。实测煤层产状走向方位30°，倾角51°，与该块段煤层走向总体方位相矛盾，得知该见煤点为向斜一翼。综合考虑该见煤点煤厚0.8m相对正常，采煤队施工小眼往外伪斜可沿煤层向斜轴部施工，小眼左右两翼煤层都能充分的回收(见图8回采布置)，停止小眼施工另外一翼。巷道右帮错开⑤眼3m，作为破眼⑥的开口，避免应力集中导致小眼跨落。该块段C1煤层，距F11断层较近受挤压强烈，如按层位施工内部派生小型向背斜及岩层倒转。层位判断较为困难，容易误导正常施工。根据工作图纸按方位180°直穿见C1煤层。（详见图8）图8114技术措施4.1煤柱留设要求400回风巷两侧各须留设平距及垂高各20米的保安煤柱，施工小眼及回采时必须及时填图控制停采线。4.2施工中影响因素（1）破眼改造该块段火层岩较为发育，火成岩呈不规则状零星侵入煤层。导致C1煤层缺少或侵蚀，破眼遇火成岩应停止施工。（2）破眼见煤厚小于0.5m，应跟煤施工小眼至煤层顶底板较为正常煤厚大于0.5m。如遇煤层倾角小于25°应沿煤层正倾方向跟煤施工。煤层倾角大于25°应沿煤层走向伪斜倾跟煤施工，小眼施工坡度为28°。（3）该块段地层主要细砂岩、煤线较为多层，岩层节理较为发育，分化严重。施工时易出现漏顶、片帮、掉碴等现象，支护质量不合格，活石危岩未及时撬下。可能出现漏顶片帮致人伤害事件，施工时要加强敲帮问顶制度，和支护的日常维护工作，发现支架前倾、后仰、抗肩错牙必须及时整改，巷道片帮、掉碴要求及时进行处理，小眼中柱必须跟到位。（4）施工巷道最大通风长度1011m，采用混合通风。遇突发性停电或炮后通风时间不够时，进入工作面可能出现炮烟薰人或气体中毒事件，工作面微风作业或风筒末端出口离工作面较远，易造成工作面粉尘或雾气较大，工作面能见度低，致使作业人员无法及时发现所存在的安全隐患，所以施工时必须采用湿式打眼、放炮喷雾、冲洗岩帮和炮后洒水及人员配戴防尘口罩等综合防尘措施，风筒出口处距离工作面应不大于6米，风筒末端出口风量不小于64.2m³/min，施工前和炮后进入工作面通风时间必须达到30分钟以上。5结束语对构造块段煤层的改造必须结合实际施工现场深入研究，充分利用生产系统、生产采区、探明巷道深入挖潜最大限度的回收煤炭资源。特别是要加大对老采区12边远边角块段煤层进行改造，以及空白带的找煤力度。缓和矿井接替紧张局面，提高我矿的产量和资源回收率延长矿井服务年限。