13-1煤首採工作面採後地質總結
一、工作面概況
1、13-1煤首採工作面位於-762m水平東二採區,該面近走向佈置。西起設計停採線(首採面上部車場保護煤柱線),東至切眼,南至工作面膠帶順槽(標高-743m~-716.2m),北至工作面軌道順槽(標高-690.8m~-652.1m),工作面軌道順槽走向長1622.6m,膠帶順槽走向長1622.8m,平均走向長1622.7m,平均傾向長234.5m(淨煤壁),平均斜面積394131m2。工作面東鄰F30斷層,南鄰13-1煤工廣保護煤柱,西鄰採區上山,北鄰設計121303工作面。工作面標高-743.0m~-652.1m,對應地表有何宅子、李莊、劉莊和毛圩子等村莊,其餘部分為農田,地面標高+25.0~+25.6m。
2、施工單位:綜採隊
3、採煤方法:綜採
4、開採日期:2006年10月至2007年12月
二、煤層特徵及對生產的影響
(一)、煤層特徵
採前煤層特徵:煤層傾角14~18°,煤層厚度2.4~4.3m,平均煤層厚度3.85m,區域性含一層夾矸。
採後煤層特徵:傾角12~18°,煤層厚度1.3~4.5m,平均煤層厚度3.96m,區域性含一層0.1m厚夾矸。
區域性遇層滑斷層,煤層變薄。
(二)、煤層對生產的影響
本工作面煤層發育穩定,煤層結構簡單,僅區域性受層滑斷層影響,煤層變薄,對回採基本無影響。
三、地質構造對生產的影響及處理方法
工作面揭露斷層情況一覽表
斷層編號 | 性質 | 傾向(°) | 傾角(°) | 落差(m) | 在工作面實際延展長度(m) |
f1 | 正 | 115 | 26 | 0~0.9 | / |
f2 | 正 | 115 | 35 | 0~0.7 | / |
f3 | 正 | 155 | 57 | 0~0.7 | / |
f4 | 正 | 131 | 54 | 0~1.5 | 100 |
f5 | 正 | 324 | 42 | 0~0.8 | / |
f6 | 正 | 120 | 41~70 | 0.~2.7 | 30 |
f7 | 正 | 114 | 45~60 | 0~3.0 | 未延伸到工作面內 |
f8 | 正 | 247 | 70 | 0~0.7 | / |
f9 | 正 | 2 | 45 | 0~0.6 | / |
f10 | 正 | 342 | 32~45 | 0~0.5 | 48 |
f11 | 正 | 121 | 59 | 0~1.5 | 69 |
f12 | 正 | 120 | 29~68 | 0~1.2 | 132 |
f13 | 正 | 254 | 65 | 0.5 | / |
1、延伸至本工作面的斷層落差多在1米左右,約為煤厚的四分之一,這些小斷層的展布方向受F30、F31斷層控制,越靠近F30、F31斷層,小斷層的密度越大,層滑構造也越發育,小斷層多表現為頂斷底不斷或底斷頂不斷的特徵,多集中分佈於工作面的東翼邊緣,僅對工作面的初期回採有影響。
2、處理方法: 工作面過落差較大斷層時降低採高通過,斷層落差較小時採取強制通過的方法,。工作面過斷層時建立煤矸分流系統,最大程度減小對回採煤質的影響。工作面過斷層前編制專項過斷層安全技術措施。
四、煤層及頂、底板特徵
(一)、煤層頂、底板巖性
13-1煤頂、底板巖樣測試結果,岩石抗壓強度:砂岩類平均為100Mpa,泥岩類平均為40Mpa;單向抗拉強度砂岩類平均為4.49Mpa,泥岩類平均為1.54Mpa。部分泥岩穩定性較差,遇水易泥化或易風乾開裂。
1、13-1煤頂板巖性
13-1煤首採工作面直接頂以泥岩為主,灰色,緻密,性脆,含植物化石碎片,夾薄層的砂質泥岩,底部含炭質,直接頂平均厚度8.34m。往東翼向斜處直接頂過渡為細砂岩與薄層泥岩互層,厚度6.35m。老頂以粉砂岩、細砂岩和砂質泥岩為主。粉砂岩:淺灰色,緻密,塊狀,具滑面。細砂岩:淺灰色,成分以石英為主,長石次之,含較多的菱鐵質礦物,具交錯層理,層面有泥炭質及少量白雲母片,分選性中等,磨圓度中等,垂直節理髮育,裂隙充填有方解石脈,矽鈣質膠結。老頂平均厚度11.3m,東翼向斜處老頂厚度8.75m。
2、13-1煤底板巖性
13-1煤偽底為粘土巖,平均厚度0.2m。直接底為砂質泥岩,老底為粉砂岩。粘土巖:灰白色,緻密,具滑面,遇水泥化。砂質泥岩:灰色,緻密,性脆,含植物化石碎片。直接底平均厚度2.2m。老底為粉砂岩:平均厚度5.0m,灰色、緻密、性脆、底部含菱鐵結核。13-1煤底板以下15m左右發育有一層3.5m厚的花斑泥岩。
工作面節理較發育,主要分佈於寬緩褶曲的軸部和斷層附近,主要展布方向為15~25、145~160°。
(二)煤層特徵及其分佈情況
13-1煤為黑色、條痕褐黑色,瀝青~弱玻璃光澤,條帶狀及線理狀結構,參差狀及平坦狀斷口,內生裂隙較發育,性脆易碎成粒狀及粉末狀。煤巖堅硬程度多為鬆軟級,真密度13-1煤平均為1.37g/cm3,孔隙率2~3%,視電阻率一般在100歐姆左右。
採前煤層特徵及分佈情況:
13-1煤煤厚2.4~4.3m,平均3.85m, 煤層結構簡單,區域性含一層夾矸,夾矸巖性多為炭質泥岩,少數為含炭泥岩和泥岩。西翼向斜和中部背斜處煤層厚度穩定,厚度3.8~4.3m,東翼向斜處煤厚變薄為2.8m,軌道順槽、膠帶順槽最東頭逐漸變薄至1.6m,變薄方向大致為NE75°。區域性受層滑斷層影響,煤層最薄為1.5m。
煤層傾角14~18°。
採後煤層特徵及分佈情況:
13-1煤煤厚1.3~4.5m,平均3.96m,區域性受層滑斷層影響,煤層最薄為1.5m。 煤層結構簡單,區域性含一層夾矸,夾矸巖性多為炭質泥岩,少數為含炭泥岩和泥岩。
煤層傾角12~18°。
五、儲量分析
1、採前採後儲量對比
原地質儲量(萬噸) | 原可採儲量(萬噸) | 工作面設計回採率(%) | 原煤產量 (萬噸) | 動用地質儲量(萬噸) | 巷道出煤 (萬噸) | 採出量 (萬噸) | ||
207.9 | 193.3 | 93.0 | 243.2 | 215.4 | 8.3 | 210.8 | ||
損 失 量 (萬噸) | 工作面實際回採率(%) | 頂底煤損(萬噸) | 落煤損失 (萬噸) | 巷道頂底損失(萬噸) | 階段攤銷量(萬噸) | |||
4.6 | 97.8 | 3.6 | 1.0 | 1.1 | 0 | |||
2、儲量增減原因
1、採前採後動用量增加了6.5噸,因採前預計工作面煤厚為3.85m,採後實測煤厚為3.96m,按採後實測煤厚計算因此動用儲量相對增加。
2、因該工作面採用大功率綜採裝置,遇小斷層採取強行通過的方法,故回採率比規程規定的回採率高4.8個百分點,採出量增加17.5萬噸。
13-1煤首採工作面採出量、損失量基礎表 | |||||||||||
月份 | 原煤產量 (t) | 工作面動用量(t) | 工作面採出量(t) | 落煤損 失(t) | 頂、底煤損失(t) | 工作面回採率(%) | 巷道掘進煤(t) | 上下山煤柱損失(t) | 巷道損 失(t) | 採區回採率(%) | |
2006年 | 10 | 26574 | 25594 | 24868 | 306 | 420 | 97.2 | 1020 | 5000 | 33 | 81.8 |
11 | 120156 | 101760 | 98707 | 1049 | 2004 | 97.0 | 4025 | 20033 | 102 | 81.6 | |
12 | 191166 | 176599 | 172918 | 1553 | 2128 | 97.9 | 6947 | 36059 | 434 | 81.7 | |
2007年 | 1 | 249138 | 227336 | 225413 | 811 | 1112 | 99.2 | 8202 | 41699 | 1723 | 83.7 |
2 | 241542 | 204368 | 202193 | 712 | 1463 | 98.9 | 7508 | 37663 | 1455 | 83.5 | |
3 | 246878 | 221950 | 220514 | 384 | 1052 | 99.4 | 8192 | 40892 | 1546 | 83.9 | |
4 | 246454 | 235655 | 231429 | 827 | 3399 | 98.2 | 8917 | 43624 | 1474 | 82.9 | |
5 | 233008 | 204538 | 200204 | 362 | 3972 | 97.9 | 7796 | 37843 | 1226 | 82.7 | |
6 | 192886 | 170084 | 167138 | 897 | 2049 | 98.3 | 6700 | 31522 | 815 | 83.1 | |
7 | 205576 | 177798 | 173379 | 950 | 3469 | 97.5 | 6901 | 32995 | 958 | 82.5 | |
8 | 157666 | 148293 | 145927 | 535 | 1831 | 98.4 | 6072 | 27622 | 486 | 83.3 | |
9 | 122680 | 102284 | 98060 | 571 | 3653 | 95.9 | 4120 | 18793 | 366 | 81.3 | |
10 | 139084 | 116322 | 110421 | 640 | 5261 | 94.9 | 4616 | 21457 | 487 | 80.5 | |
11 | 59192 | 41757 | 36767 | 304 | 4686 | 88.0 | 1647 | 10726 | 188 | 70.6 | |
合計 | 2432000 | 2154338 | 2107938 | 9901 | 36499 | 97.8 | 82663 | 405928 | 11293 | 82.5 |
六、水文地質
1、鑽孔水
二十32鑽孔13-1煤見煤點位於工作面軌道順槽上部平距50m,封孔質量為不合格。2006年7、8月份已對該孔進行定向鑽進啟封,對原基岩段及第四系下部進行注漿封閉。回採過程中未發現異常出水情況。
2、斷層水
工作面揭露的斷層均為泥質填充,不含水、不導水,回採過程中無異常出水情況。
3、煤層頂板砂岩水
與中國礦業大學合作採用瞬變電磁法探測頂板砂岩裂隙水,共發現三個A級富水異常區。根據物探結果在工作面機巷施工鑽場5個,鑽孔10個,工程量1385.3米,放水鑽孔總計放出水量約20268m3/h。出水量較大的3#、3-1#、4#的終孔位置都位於物探富水區域,瞬變電磁探測結論與放水鑽孔驗證及工作面回採驗證基本吻合。
回採過程中,根據機巷中排水量統計,實際湧水量比預計的增產75m3/h,最大173m3/h大為減小,正常小於8m3/h工作面老頂初次垮落以及過三個A級富水異常區時,工作面湧水量在15~20m3/h之間,總出水量69120 m3/h,沒有產生水害事故,對安全、生產無影響。
在工作面回採前採用瞬變電磁法探測頂板砂岩水,並針對富水異常區,施工探放水鑽場,提前進行探放水有力地保證了工作面安全順利回採。
七、瓦斯
根據撫順分院所編的«煤層基礎引數測定及礦井危險程度評價»報告,預測13-1煤瓦斯含量5.29 m3/t,該工作面回採期間相對瓦斯湧出量為5.06m3/t。
根據13-1煤首採面瓦斯抽放設計,採用地面鑽孔、頂板走向鑽孔、高位瓦斯抽排鑽場、順層鑽孔、穿層鑽孔、上隅角埋管等綜合方法抽放瓦斯。瓦斯抽採率設計為37.5%,工作面實際瓦斯抽採率達82.49%,礦井實際瓦斯抽採率達62.85%,超過設計值;工作面抽採瓦斯量10057770m3,其中2006年度抽採瓦斯量109944m3,2007年度抽採9947826m3。工作面回採期間,瓦斯濃度穩定在0.1%~0.56%之間,瓦斯抽放效果良好,工作面未出現瓦斯超限。
13-1煤首採面瓦斯統計表(回採期間)
年/月 | 日 期 | CH4% | ℃ |
06/11 | 5 | 0.2 | 26 |
06/11 | 15 | 0.18 | 26 |
06/11 | 25 | 0.24 | 26 |
06/12 | 5 | 0.2 | 26 |
06/12 | 15 | 0.23 | 26 |
06/12 | 25 | 0.26 | 26 |
07/1 | 5 | 0.28 | 26 |
07/1 | 15 | 0.32 | 26 |
07/1 | 25 | 0.38 | 26 |
07/2 | 5 | 0.56 | 26 |
07/2 | 15 | 0.28 | 26 |
07/2 | 25 | 0.36 | 26 |
07/3 | 5 | 0.26 | 27 |
07/3 | 15 | 0.32 | 27 |
07/3 | 25 | 0.26 | 27 |
07/4 | 5 | 0.3 | 27 |
07/4 | 15 | 0.26 | 27 |
07/4 | 25 | 0.3 | 27 |
07/5 | 5 | 0.28 | 27 |
07/5 | 15 | 0.22 | 28 |
07/5 | 25 | 0.2 | 28 |
07/6 | 5 | 0.26 | 28 |
07/6 | 15 | 0.32 | 29 |
07/6 | 25 | 0.36 | 29 |
07/7 | 5 | 0.26 | 30 |
07/7 | 15 | 0.28 | 30 |
07/7 | 25 | 0.26 | 30 |
07/8 | 5 | 0.24 | 30 |
07/8 | 15 | 0.24 | 30 |
07/8 | 25 | 0.2 | 30 |
07/9 | 5 | 0.2 | 30 |
07/9 | 15 | 0.1 | 30 |
07/9 | 25 | 0.26 | 29 |
07/10 | 5 | 0.24 | 30 |
07/10 | 15 | 0.22 | 28 |
07/10 | 25 | 0.22 | 29 |
07/11 | 5 | 0.22 | 29 |
07/11 | 15 | 0.2 | 28 |
07/11 | 25 | 0.1 | 27 |
最 高 統 計 | 0.56 | 30 | |
最 低 統 計 | 0.1 | 26 |
但在工作面回採過程中,上隅角瓦斯濃度區域性出現過多次異常現象:2006年12月16日~2007年3月17日,工作面過3#、4#、5#、6#、7#、8#高位鑽場期間,工作面絕對瓦斯湧出量最高達43.59m3/min,相對瓦斯湧出量最大達10.18 m3/t,上隅角瓦斯濃度異常,上端頭架頂樑附近瓦斯濃度超過0.8%,最高達3%~5%,因瓦斯影響計18天,總計影響生產時間為109小時,對工作面正常回採產生了嚴重影響。
八、經驗總結及建議
1、該面採用SL500大功率採煤機,最大采高5180 mm,最大臥底量420 mm,實現一次採全高,不丟底煤;ZZ10000/22/45型液壓支架工作阻力10000 KN,能實現沿煤層頂板開採,不丟頂煤,增強了回採過構造的能力,有利於提高工作面回採率。
2、把瞬變電磁法和高密度電法當著常規探測煤層頂、底板砂岩水手段,結合物探成果,有針對性的進行提前打鑽探放水,以保證工作面安全、順利回採。
3、東二採區目前揭露的節理多為近走向分佈,另軌道順槽從迴風上山往東1005m處及膠帶順槽從膠帶上山往東1010m處煤層底板均發現一條近走向的寬約5cm的大角度裂隙,但未出水。但在其正下方的11-2煤的121105工作面卻在相近位置發生裂隙導通煤層底板砂岩水,瞬時最大出水量280m3/h,總出水量14.5萬m3的異常情況。建議在我礦其它工作面的風、機掘進、回採過程中,密切關注工作面頂、底板出現裂隙、出水等異常情況,以便提前做好防治水工作。
4、在工作面西部煤層直接頂為泥岩或砂質泥岩,厚約5.0m,且其上發育一層厚約1.0m的13-2煤,東部煤層直接頂為砂泥岩互層,因此,工作面在掘進、回採過程中加強支護、頂板管理工作,保證安全、順利生產。