地质状况对采煤布置的影响

王 琪 薛克龙 李彤彤 田臣龙

（山东科技大学，山东 青岛 266590）

煤矿地质构造复杂多变，对于工作面上的推采施工影响重大。根据具体的地质构造、设备状况提出合理施工方案，对于煤矿的开采具有十分重大的意义。构造和地质情况多指断层、冲刷、地包、无炭柱及水等，也包括顶底板岩性、平整度和煤层发育是否稳定等，对其进行准确客观评估，作用重大，意义深远。

1 地质概况

新上海一号五号煤层，位于延安组上部，属上含煤组下部煤层，与八煤间距为74.80～93.20m，平均78.45m。煤层厚度2.95～6.25m，平均4.35m，层状，倾向东，倾角 4°～11°，为缓倾斜厚煤层，煤层结构简单。煤层西部以五煤风氧化带为界，东部以F2断层为界，北部以FD17断层为界，南部以断层FD11为界。

112052工作面为在5号煤层布置的一个工作面，工作面设计宽度200米，顺槽长度3023米，推采长度2941米；112052皮带顺槽距五煤氧化带64米。

2 地质构造精确预测对推采有重大意义

新上海一号煤矿112052工作面掘进至顺槽开口以里830米处煤岩层发生变化，巷道左侧底板侵入部分泥岩导致煤层变薄，巷道顶板出现黄色泥质砂岩、松软易碎、不易支护，巷道淋水加大，煤层厚度由3.4米变为1.75米，确定为揭露五煤风氧化带。沿煤层继续掘进53米时，煤层变为0.7米，后转变为0.2～0.4米的煤线。施工至112052皮带顺槽开口以里1064米时巷道迎头及帮部砂质泥岩胶结程度极差、富水性较强、不易支护、锚杆预紧力达不到实际要求的50%（150N·M），巷道底板泥化严重，综掘机被陷住、继续掘进困难，于是停止继续施工。这是由于对地质状况缺乏全面的认识和推敲而导致的技术失误，从而引起的事故。

又如从112052工作面中部联络巷后退7米，以方位角51°施工112052轨道顺槽联络巷，联络巷煤层较稳定（2.8～3.3），但施工至165米处时巷道右肩被浅黄色砂岩侵蚀严重，淋水加大，遂停止施工。经确定为侵蚀区。从联络巷迎头后退10米继续施工112052轨道顺槽，在施工至45米时煤层变薄（1.8米），施工至85米时迎头出现大面积白色砂岩、胶结程度差，泥差胶结，极易冒落，施工难度大，经研究决定暂停施工。这也是由于对于地质状况认识不足，没有根据已有数据作出准确的推敲和预判，而导致的施工困难。

3 地质状况对于施工布置的影响

针对地质构造复杂，对施工影响巨大的状况，为了彻底了解112052工作面的地质构造，在112052皮带顺槽风氧化带段及对应的112052轨道顺槽分别施工了电法、地震、瞬变电磁物理勘探，物探成果反馈给江苏煤炭地质物测队和中国煤炭地质总局第一勘探局地质勘查院后，经过讨论、研究，重新对112052工作面煤层赋存情况进行了分析。并根据分析结果作出了两个施工方案。

根据现在112052工作面顶底板岩层性质及煤层赋存情况，针对112052工作面布置，现对112052工作面的准备提出两个方案：

方案一：112052北翼工作面不再往前掘进，将112052工作面进行分区开采，即南翼沿风氧化带南部边缘开工作面切眼。优缺点分析如下：

优点：

1）减少巷道维护量。从巷道揭露围岩情况来看，煤层变薄、顶板为含水砂岩，需喷浆进行封闭围岩，采用本方案后施工难度小，巷道维护难度及工程量小。经探测，现在112052工作面仍在风氧化带中，如果继续往前施工，两顺槽可能均需在风氧化带中再施工200米左右，而且112052两顺槽底鼓严重，平均底鼓高度为1.5米，巷道维护工程量约为3000米。采用本方案将大大减小施工难度及长距离巷道的维护量。

2）有利用安全管理。现在施工112052工作面切眼，避免穿过冲刷带异常区，该区域顶板淋水大，白色中砂岩极易冒落，有时为流砂状态，顶板维护难度较大，不利于安全管理。

3）有利于北翼煤炭资源的充分回收。根据煤层等高线图，预计北翼5煤的分布范围较广，将北翼剩余1800米分区开采，待一水平北翼轨道大巷送至三分区位置，在井下重新补打钻孔和进行物探分析，控制受风氧化带和边界断层影响的区域，根据5煤北翼的赋存情况，调整工作面布置，有利于煤炭资源的充分回收。

缺点：

1）增加准备巷道工程量。112052北翼剩余1800米，考虑从三分区施工两条上山（即轨道运输巷、胶带运输巷与回风巷共用一条巷道）进行开采，准备工程量为500～700米，准备工程量大。

2）受下部工作面影响增加了工作面的回采难度。112052北翼工作面与下部113采区北翼煤层开采存在压茬关系，受下部113082工作面采动，将来112052北翼回采可能受到一定的影响，不利于实现煤层自上而下的顺序开采。

方案二：112052北翼工作面继续往前掘进，穿过风氧化带，将112052工作面分为南北翼两个分段开采。优缺点分析如下：

优点：

1）减少了准备巷道约600m。利用现有的采区系统，绕过风氧化带及异常区，相比重新布置采区准备巷道，节省部分工程量。

2）有利于113北翼工作面进行顺序开采。采用此种方案能够提前开采五煤，不存在对下部八煤的压茬影响。

缺点：

1）施工难度大，掘进效率低。112052工作面受风氧化带、边界断层及冲刷异常带的影响较大，顶板砂岩、富水极易跨落，施工难度大，掘进效率低，不利用安全管理。

2）维护工作量大，占用队伍较多。顺槽长度近3000米，最长维护时间3年以上。112052北翼工作面两顺槽的准备，需安装两个综掘队伍进行迎头的掘进，由于两顺槽巷道变形严重，底鼓量大，在综掘队伍的后路，至少需增加2个队伍进行起底和反底施工。在现在的市场条件下，极不经济。

3）缓解接续矛盾。原接续计划：111082工作面---112051工作面---111084工作面，111084工作面滞后111082工作面四个月，111084轨道顺槽受111082作面采动影响较大。现调整为111082工作面---112051工作面---112052工作面---111084工作面，111084工作面滞后111082工作面回采接近十个月，受相邻采空区影响较小，有利于工作面的回采。

根据112052两顺槽揭露的顶底板情况看，底板治理难度相对较大，工作面推采长度不宜超过千米以上，且112052工作面前方受风氧化带及边界断层、冲刷带等较多因素影响，长距离工作面推采有一定风险性。

本着经济上合理，技术上可行，参考榆树井煤矿11503工作面开采过程中遇到的困难，充分考虑现在五煤底鼓治理的难题，根据矿井目前采区准备情况及接续安排，结合目前的市场经济形势，及矿井目前准备的实际情况，建议采用方案一开采。

［1］耿福英.浅议地质对采煤的影响[J].太原科技,2008(6):71-72.

［2］白红梅.地质构造对采煤沉陷的控制作用研究[D].西安科技大学，2006.

［3］吴俊松,王兴华.新上海一号井田的煤层特征[J].民营科技,2010(5):38.