大水頭煤礦中204綜放工作面優(yōu)化布置技術(shù)實(shí)踐

1、大水頭煤礦中 204 綜放工作面優(yōu)化布置技術(shù)實(shí)踐 0 引言 為了合理開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源， 加強(qiáng)資源有效利用， 大水頭煤礦在 掘進(jìn)期間，堅(jiān)持“邊掘邊探”原則，注重地質(zhì)鉆孔的施工，為工 作面合理布置和回采提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。 中 204 工作面沿井田 大斷裂構(gòu)造刀楞山斷層北部布置， 由于該斷層具體位置由原 勘探地質(zhì)鉆孔控制，控制精度較低，嚴(yán)重制約工作面合理布置。 中 204 工作面原設(shè)計(jì)在沒(méi)有其它地質(zhì)資料來(lái)源的情況下， 根據(jù)原 有地質(zhì)資料設(shè)計(jì)為紡棰形，該方案對(duì)工作面回采管理會(huì)帶來(lái)困 難。 根據(jù)礦井可持續(xù)發(fā)展及生產(chǎn)接續(xù)的實(shí)際，決定對(duì)中 204 工 作面進(jìn)行“邊探邊掘， 合理優(yōu)化”， 同時(shí)兼顧生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單化

2、原 則。 1 礦井概況 大水頭煤礦為甘肅靖遠(yuǎn)煤電 XX公司所屬的年產(chǎn)2.00Mt的大 型礦井， 2014 年實(shí)際產(chǎn)量 2 . 20Mt ， 2014年礦井瓦斯等級(jí)鑒定 相對(duì)瓦斯涌出量為 10.01m3/t ，絕對(duì)瓦斯涌出量 40.83m3/min ， 為高瓦斯礦井?？刹擅簩樱ㄒ粚用海┩咚购繛?10m3/t，呈 現(xiàn)東高西低的特征，瓦斯壓力 0.351.48MPa,煤層透氣性系數(shù) 1.114.66m2/MPa2c。煤層具有自然發(fā)火特征，發(fā)火期36個(gè) 月，最短發(fā)火期21天，為I級(jí)自然發(fā)火危險(xiǎn)程度礦井。煤塵具 有爆炸性，爆炸指數(shù) 33.32%。 2 中 204 工作面基本情況 大水頭煤礦中二采區(qū)設(shè)計(jì)

3、為雙翼采區(qū)，采區(qū)走向長(zhǎng)2500m， 傾斜長(zhǎng)380m面積0.95km2,采區(qū)沿傾斜方向在東翼劃分為兩個(gè) 區(qū)段，西翼劃分為三個(gè)區(qū)段，剩余工業(yè)儲(chǔ)量為 584.9 萬(wàn)噸，可采 儲(chǔ)量 486.8 萬(wàn)噸，服務(wù)年限 8.1 年。 中 204工作面位于 1180水平，在中二采區(qū)沿傾斜北部布置， 工作面標(biāo)高11601230m東以東一采區(qū)1180回風(fēng)石門為界， 西以 1215回風(fēng)石門及中二采區(qū)運(yùn)輸上山為界，南以刀楞山斷層 為界，北以中 202采空區(qū)為界， 且與中 202工作面以窄小煤柱相 鄰。 2.1 煤層情況 工作面區(qū)域內(nèi)僅有一層煤， 一層煤在中二采區(qū) 204 工作面范 圍內(nèi)均有分布，煤厚在 7.49m12.6

4、3m之間。從整體來(lái)看，工作 面內(nèi)煤層的厚度比較穩(wěn)定，東、中部厚，西部逐漸變薄。由于本 區(qū)只在中 202 工作面進(jìn)行了掘進(jìn)及回采工作， 靠近中 202回風(fēng)順 槽側(cè)煤層賦存穩(wěn)定， 資料比較清楚， 靠近刀楞山斷層側(cè)預(yù)計(jì)煤層 賦存變化較大，大部分地質(zhì)資料僅來(lái)源于勘探階段的鉆探資料， 對(duì)于煤層的賦存特征、煤厚變化規(guī)律及地質(zhì)構(gòu)造資料的掌握不 足，對(duì)工作面的合理布置受到限制。 2.2 地質(zhì)構(gòu)造情況 中二采區(qū)的地質(zhì)資料 2006年以前全部來(lái)源于勘探階段的鉆 探資料和中 202 工作面實(shí)際揭露的地質(zhì)資料， 由于沒(méi)有采用其它 勘探手段，就資料來(lái)源、 資料的準(zhǔn)確性及對(duì)生產(chǎn)指導(dǎo)的可靠性而 言顯得比較單一， 故在采區(qū)說(shuō)

5、明書中提出了進(jìn)行高分辨率三維地 震勘探的申請(qǐng)。 根據(jù) 1215 回風(fēng)石門揭露和在中 202 回風(fēng)順槽向 204 工作面 施工的地質(zhì)孔及抽放孔結(jié)果顯示，在中202回風(fēng)h5h7區(qū)段共 計(jì)140 m區(qū)域工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，預(yù)計(jì)有刀楞山斷層的派生斷 層存在。（表 1 ） 3 中 204 工作面原布置巷道參數(shù) 3.1 工作面幾何尺寸的確定 依據(jù)中二采區(qū)開(kāi)拓初步設(shè)計(jì)，中 204 工作面位于中二采 區(qū)東翼北部沿刀楞山斷層布置（留設(shè)不小于10m的煤柱）。中 204運(yùn)輸順槽與中 202回風(fēng)順槽之間留設(shè) 7米窄小煤柱，東西分 別以 1180回風(fēng)石門、1215 回風(fēng)石門（二）為界。設(shè)計(jì)走向長(zhǎng) 902m， 傾斜寬66

6、/94m。如圖1。 3.2 巷道布置 中 204工作面設(shè)計(jì)回采巷道三條， 即“一進(jìn)二回”。 受刀楞 山斷層的影響，回風(fēng)順槽、回風(fēng)巷（二）按三個(gè)方位布置。設(shè)計(jì) 巷道總工程量 2758m。 3.2.1 運(yùn)輸順槽 中204運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度902m （平距），沿煤層底板布置， 開(kāi)口位置位于1215回風(fēng)石門（一），方位 135 08 44 。開(kāi) 口坐標(biāo)：X=7302.895、Y=7739.803、H=1216.719。設(shè)計(jì)為機(jī)軌合 一巷道，作為回采時(shí)工作面進(jìn)風(fēng)、運(yùn)煤和存放設(shè)備列車之用。 3.2.2 回風(fēng)順槽 中204回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 901m（平距），開(kāi)口位置位于1215 回風(fēng)石門內(nèi)（一）。按巷道分段設(shè)

7、計(jì)方位不同，分三段敘述：第 一段（即開(kāi)口段）開(kāi)口先以 141 48 19方位： +15的坡度 掘進(jìn)270m （平距）；第二段以135。08 44沿煤層底板掘進(jìn) 180m,第三段以132 03 08的方位沿煤層底板掘進(jìn)451m （平 距）。主要用于工作面回風(fēng)、設(shè)備及材料的運(yùn)輸。 3.2.3 回風(fēng)巷（二） 中204回風(fēng)巷（二）設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 889m （平距），與回風(fēng)順槽 內(nèi)錯(cuò)8m（中一中，平距），開(kāi)口位置位于1215回風(fēng)石門內(nèi)（一）。 按巷道分段設(shè)計(jì)方位不同，分三段敘述：第一段（即開(kāi)口段）開(kāi) 口先以 146 13 50方位、+15的坡度掘進(jìn) 30米（平距）， 然后0掘進(jìn)10m再以-15的坡度掘進(jìn)見(jiàn)煤層

8、頂板后沿頂板掘 進(jìn)131m（平距）；第二段以135 08 44沿煤層頂板掘進(jìn) 265m, 第三段以132 03 08的方位沿煤層頂板掘進(jìn)453m（平距）到 位。其主要作用是提前抽放瓦斯、生產(chǎn)時(shí)排出采空區(qū)瓦斯、工作 面部分煤塵及解決上隅角瓦斯超限問(wèn)題， 同時(shí)兼做煤層注水巷及 地質(zhì)探巷。3.2.4 開(kāi)切眼 工作面回風(fēng)順槽施工到位后，以 45 05 05方位施工大 斷面開(kāi)切眼66m（平距），與運(yùn)輸順槽貫通，用于安裝綜采設(shè)備。 開(kāi)口坐標(biāo)： X： 6617.546 ， Y： 8329.935 ， H： 1175.000 。 3.3 原設(shè)計(jì)工作面可采儲(chǔ)量 中二采區(qū)204工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)902m （平距），

9、傾斜長(zhǎng) 66/94m,平均煤厚 9.99m，煤容重1.41t/m3 。 1180主、副水倉(cāng) 需留設(shè)保護(hù)煤柱150m故工作面可采走向長(zhǎng) 751m 工作面地質(zhì)儲(chǔ)量：451 X（ 66+94）X 1/2 X 9.99 X 1.41 + （280X 94X 9.99 X 1.41 ）=87.9 （萬(wàn)噸）。 4 工作面優(yōu)化布置思路 在中 204 工作面巷道掘進(jìn)施工組織時(shí)，先安排施工回風(fēng)巷 （二）作為地質(zhì)探巷，每施工 3050m設(shè)計(jì)施工一個(gè)鉆場(chǎng)，根據(jù) 現(xiàn)有地質(zhì)資料， 設(shè)計(jì)施工地質(zhì)鉆孔， 對(duì)影響工作面布置的刀楞山 大斷層位置進(jìn)行鉆探， 徹底探明該斷層在該區(qū)域的具體位置及產(chǎn) 狀要素。 為回風(fēng)順槽的合理布置提供

10、準(zhǔn)確的地質(zhì)資料， 取消原設(shè) 計(jì)第二拐點(diǎn)。第一拐點(diǎn)以東，工作面布置為長(zhǎng)方形，有利于資源 利用的最大化和減小生產(chǎn)管理難度，達(dá)到工作面優(yōu)化布置的目 的。 5 鉆孔設(shè)計(jì) 在中204回風(fēng)巷（二）施工至距離第二拐點(diǎn) 10m時(shí)，在巷道 左幫施工一個(gè)鉆場(chǎng)（深X寬X高 =2.5mX 2mX 2.5m），在鉆場(chǎng)內(nèi) 設(shè)計(jì)一組 3 個(gè)地質(zhì)鉆孔， 對(duì)刀楞山斷層具體位置進(jìn)行探測(cè)。 根據(jù) 探測(cè)結(jié)果決定回風(fēng)巷 （二）施工至第二拐點(diǎn)時(shí)是否變更巷道施工 方位。并在巷道內(nèi)，每掘進(jìn) 30m時(shí)施工一個(gè)同樣的鉆場(chǎng)。巷道以 135 08 44施工掘進(jìn)120m時(shí)，共施工鉆場(chǎng)3個(gè)，設(shè)計(jì)9個(gè)地 質(zhì)鉆孔，根據(jù)需要施工完成 8 個(gè)。具體情況見(jiàn)表 2

11、。 6 鉆探結(jié)果及分析 根據(jù)探測(cè)資料，結(jié)合新 70、大生 5、補(bǔ) 117、補(bǔ) 116 地質(zhì)鉆 孔綜合分析， 刀楞山斷層與原有位置有所偏差， 其平面位置相對(duì) 與原位置南移20m左右，走向方位在中204工作面范圍內(nèi)由原來(lái) 資料的132 03 08變?yōu)?36 43 15，兩方位夾角為 4 40 07。該結(jié)論在優(yōu)化后的中 204工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)到 位（距1180回風(fēng)石門25m）時(shí)，在巷道左幫設(shè)計(jì)施工了一組 3 個(gè)地質(zhì)鉆孔，并采用了先進(jìn)的地質(zhì)探測(cè)儀器一一 KDZ1114-3型便 攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀進(jìn)行了探測(cè)驗(yàn)證。 7 中 204工作面回風(fēng)順槽布置優(yōu)化方案 風(fēng)根據(jù)上述探測(cè)結(jié)果： 當(dāng)中 204 回風(fēng)順槽掘進(jìn)至原設(shè)計(jì)第一 拐點(diǎn)時(shí)，不改變巷道方位繼續(xù)以 141 48 19掘進(jìn)至與中 204 回風(fēng)巷（二）相距34m （中-中，平距）時(shí)再改變巷道掘進(jìn)方向 為 135 08 44掘進(jìn)至設(shè)計(jì)切眼位置，使工作面傾斜寬度增加 至120m這