西河煤業地質異常區探孔方案設計分析

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摘要:根據西河煤業采掘銜接需要，對掘進面前方地質異常區進行探孔設計，并結合巷道斷面尺寸，闡述了探孔的施工措施及注意事項，為巷道掘進提供了準確的數據，節省了巷道工程量，消除了安全隱患。

關鍵詞:礦井，地質異常區，斷層，鉆孔布置

0引言

礦井批準開采3號，15號煤層，井田面積為10．4637km2，核準生產能力0．60Mt/年。井田開拓方式:斜井開拓。礦井用兩水平開拓，一水平標高+614．000m，開采3號煤層;二水平標高+540．000m，開采15號煤層。現開采3號煤層，位于山西組中下部，煤層厚度3．06m～5．02m，平均4．23m，穩定可采。煤層結構簡單，夾0層～2層夾矸。3號煤直接頂板多為粉砂巖、泥巖，直接頂下常有0．1m～0．2m的炭質泥巖及灰色泥巖偽頂，老頂為灰色細粒砂巖、泥巖互層。底板一般為泥巖、粉砂巖。3號煤屬結構簡單～較簡單、全區穩定可采的厚煤層。井田內中東及中西部邊界處局部剝蝕。一采區南運輸、回風大巷開拓延伸沿煤層頂板掘進，煤層賦存穩定，產狀均勻，掘進過程中揭露F2斷層等地質異常區，其直接充水含水層為山西組及下石盒子組砂巖含水層，據區域資料顯示，富水性弱，井下涌水量為13m3/h～17m3/h，奧灰水位位于3號煤層之下，不會構成煤層底板突水危險，受水害威脅較小。

1掘進面概況

掘進工作面揭露斷層之前，煤層穩定，產狀均勻，局部節理發育，傾角1°～4°，無構造、陷落柱等。向前掘進200m時發現地質構造區，揭露的F2斷層，位于井田中部，根據相鄰礦井西溝煤礦實際開掘情況推測該斷層走向近東西，傾向南，斷層傾角70°，落差5m，斷距5．3m，斷層性質為不導水的正斷層。井田內延伸長度約1100m，由146號、2126號鉆孔控制，地表未出露。根據對延伸巷道迎頭的測量，煤層底板標高595．975，預測相對盤煤層底板標高在600m～602m之間。對工作面掘進影響較大，需布置鉆孔進行探測，根據探測結果及時改變巷道掘進方向和斷面尺寸，變更支護參數。

2探孔設計方案

一采區南運輸巷向南延伸期間，距離3108下分層進風順槽交叉點32m處發現F2正斷層。一采區南運輸巷需過斷層向前延伸，探放水鉆孔布置參數。探測結果如下:1號孔方位180°，仰角28°，鉆探49m見煤，57m見巖。2號孔方位180°，仰角15°，鉆探53m全巖。3號孔方位180°，仰角45°，鉆探33m見煤，36m見空，37．5m見巖。4號孔方位165°，仰角28°，鉆探51m見空后由少量出水，共出水約100m3，繼續鉆進至61m見巖。5號孔方位150°，仰角28°，鉆探44m見空，有水，現已放出約280m3水，未放完。6號孔方位145°，仰角20°，鉆探51m見煤，56m見巖。7號孔方位135°，仰角25°，鉆探47m見煤，52m見巖，53m處停鉆。8號孔方位210°，仰角23°，鉆探52m見空，58m見巖

3施工要求及措施

3．1設備選型

根據巷道斷面特征，采用ZYW-1200鉆機;鉆桿采用:50mm;鉆頭:65mm。

3．2鉆孔原始資料編錄

疏放水鉆孔均需將鉆場號，孔號，方位角，傾角，開孔孔徑，套管規格、長度，固管壓力，巖層變化，巖性，初出水深度、出水量、水壓以及終孔層位、深度等準確記錄在案。

3．3探孔安全注意事項

1)鉆機安裝及其附屬設備必須符合要求，各轉動、傳動部分要有合格的防護罩，施工時嚴禁將工具和其他物品放在鉆機、油泵、電機上。2)加強鉆場附近的巷道支護，發現危巖、活石等不安全因素及時處理，避免發生冒頂和片幫事故。3)嚴格按照設計方位角及傾角施工。由礦地測科指定專人使用全站儀標定鉆孔方位，使用地質羅盤標定鉆孔傾角。安裝鉆進定位時，必須嚴格按照工程技術人員標定的孔位及角度進行施工，嚴禁擅自改動。孔位允許誤差不大于50mm，角度允許誤差不大于1°。4)鉆探司機每次開機時都要仔細觀察四周，只有確保鉆桿及卡瓦頭上沒有任何工具，其他人員都避開時，才能開動鉆機。5)鉆機要由專職鉆探司機進行操作。嚴禁打干鉆，開泵送水確認返水后，方可鉆進。鉆進時操作人員不準離開鉆機，并做到“三看”“兩聽”“一及時”。每班鉆探工不得少于3人，鉆探人員要求衣著整齊、利索，袖口、衣襟要扎緊，防止纏到鉆桿上傷人。6)鉆孔施工時，需撤出工作地點所有無關人員，鉆探工要密切注意孔內變化情況，發現異常要立即采取措施，防止突水事故發生。

4斷層探孔結果

根據鉆探情況可知:現一采區南運輸巷迎頭煤層底板標高為596m，過斷層后前方區域內(長60m，寬60m)煤層底板標高為626m，斷層斷距約為30m，在南運輸巷迎頭前方25m，高程613m處出現堅硬巖層，過斷層后煤層厚度為4m～5m，過斷層后前方煤層延南運輸巷方向走向北南，地勢基本平緩，傾向西高東低，煤層東西坡度為5°～6°。根據146號地質鉆孔見煤標高推斷前方煤層呈上山趨勢。綜上可知，F2斷層落差30m，傾角70°，位于井田中部，走向近東西向，為正斷層，對工作面掘進影響較大。

5結語

一采區大巷分為南運輸、南回風巷，原設計斷面為矩形斷面，南運輸巷毛斷面:寬5．2m，高3．6m;凈斷面:寬5．0m，高3．5m;南回風巷毛斷面:寬4．2m，高3．1m;凈斷面:寬4．0m，高3．0m。巷道延伸穿越斷層后，以15°仰角向前掘進，穿過3號煤層底板后進入3號煤層后恢復水平掘進，繼續掘進煤層巷道，考慮到南運輸、南回風巷為采區巷道，服務時間較長，根據鉆孔柱狀圖可知，巷道掘進期間會相繼穿過深灰色石巖、灰黑色泥巖、遂石灰巖、細砂巖、粉砂巖和3號煤層底板黑色泥巖，穿過底板巖層較多，層位間巖性賦存不穩定，尤其是3號煤層底板巖層為黑色泥巖，局部相變為粉砂巖，遇水膨脹，易發生底鼓，因此穿層巖巷巷道斷面更改為半圓拱形巷道，半圓拱形斷面對圍巖變化適應性較好，受力較均勻，有利于巷道施工掘進安全，穿過3號煤層底板后進入3號煤層后恢復水平掘進，繼續掘進煤層巷道。

參考文獻:

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作者：李水利 單位：澤州縣國土資源局