极复杂条件下综采地测保障技术探讨

孙 虎

亳州煤业股份公司地测科，安徽亳州 233663

1 矿井概况

亳州煤业股份公司是淮北矿业新建煤矿，地处淮北平原，地形平坦，全部为新生界覆盖；隶属亳州市涡阳县，地质储量1.7亿吨，可采储量0.91亿吨，设计生产能力1.50Mt/a。区内主采7、10层煤。矿井所处中朝准地台淮河台坳淮北陷褶断带，井田北有宿北断裂，南有八里曹断层和大高家断层，地质条件极其复杂；由于多期构造运动的叠加，断层十分发育，形成了许多近网格状的断块构造；落差100m 以上的断层有8条，大于50m 的断层共有13条。煤层倾角大，岩浆严重岩侵蚀煤层，煤层赋存极不规律。

2 优化设计，坚持发展综采机械化

矿井地质条件异常复杂，最突出的特点是煤层不连续，断层密布，落差大，煤层厚度变化大，且原有地质资料与现场实行际揭露情况相差太大，并伴有顶板砂岩水和底板灰岩水的威胁。但经过认真分析和多方论证，还是认为在这样复杂的条件下发展综采机械化是矿井生存发展必由之路：一是发展综采机械化符合和谐社会和人性化管理的要求，炮采工艺工人劳动强度太大，而综采工艺却极大减轻了工人的劳动强度；二是安全生产的必然要求，炮采工艺安全威胁太大，特别是在这样复杂了条件下，而综采工艺使工人的人身安全有了根本的保障；三是综采机械化的高效率是提高矿井产能的保证，亳州煤业前期可采块段少，能形成的工作面不多，如采用炮采工艺则矿井产能将很低，不能满足要求；四是综采工艺有利于煤炭资源回收率的提高。

优化工作面设计，为综采工作面生产创造条件。由于地质条件极其复杂，而现有地质资料与现场揭露实际情况出入较大，所以工作面的设计方案很难一次定型，都是要根据现场揭露煤层的具体情况来不断调整，在综采工作面设计过程中，进行了创新，取得了良好的效果。

优化选型，提高装备水平。综采支架、煤机、运输机的选型是否合理，对工作面安全生产和生产效率至关重要。

3 井田构造特征及其展布规律

由于特殊的地质条件，综采工艺的应用和单产水平遇到了诸多困难。面对极复杂的矿井地质条件，用一种固定的采煤方法和巷道布局形式是难以适用各采区不同地质条件下的生产需要的。这就要求把各采区的断层构造、火成岩影响煤层情况、大小褶曲及煤层倾角的变化了解清楚，事先把影响生产的各种因素进行归类，针对不同的地质条件，通过调整工作面的布置，来改进采煤工艺、支护方法和相应的安全技术措施，为采区顺利开采提供科学依据。

3.1 采区、工作面地质条件分类方案

构造分类及开采方案选择。地质构造对采煤方法的适应性起着决定性的作用。根据走向短壁采煤工艺，把采区和工作面的地质条件从断层多少、褶皱大小和数目、火成岩侵入情况等方面分解若干指标，划分为简单、较简单、较复杂、复杂、极复杂五个类型，作为选用走向短壁反Z字旋转采煤方法和其他采煤方法的依据。大胆创新更改综采工作面的传统布局，提高了不规则块段和断层地带的资源回收率，减少了巷道工程和综采安装、拆除次数，经济效益可观。

煤层条件分类及开采方案选择。煤层赋存情况和煤层顶、底板性质也是选择采煤方法的一个重要根据。特别是大倾角厚煤层中，许多正规的采煤方法因煤层厚度变异系数大、可采率降低，因顶、底板变化复杂，采煤方法受到限制，甚至不能适用。根据亳州煤业股份公司山西组第3煤层和上煤层的赋存情况及煤层顶底板特征，将煤层条件从煤厚的变异程度、可采范围大小、煤种的影响等方面，划分为稳定、较稳定、中等稳定、不稳定、极不稳定五个类型。将煤层顶底从顶板裂隙密度、顶底板岩性直接顶、直接底分层厚度几个方面划分为优越、良好、中等、不良、极差五个等级，作为确定采煤方法的第二依据。

3.2 适应采煤方法的工作面的编录

根据上述分类指标和采煤方法的适应性，对现已施工的工作面进行实地编录，为安排采面提供可靠依据。在进行工作面适应性编录工作中，为了提高资源回收率，提高采煤工效，便于集中生产，在安全可靠，技术可行，经济合理的前提下，使工作面尽量采用正规采煤法。

3 回采受水害影响和防治水工作难易程度评价

3.1 回采工作面受水害程度评价

本矿各7、10煤层顶底板砂岩裂隙含水层（段）是矿井充水的直接充水含水层，砂岩裂隙发育不均一，一般富水性较弱，且补给量不足，以消耗储存量为主，是矿井充水的重要补给水源之一，正常情况下不会对矿井造成较大的危害。

矿井10煤层开采时受底板灰岩水威胁严重，本矿10煤底板小断层及构造裂隙发育，曾发生突水现象。太灰和奥灰岩溶裂隙含水层具水压高，不均一等，是矿井安全生产的重要隐患之一。

3.2 矿井防治水工作难易程度

3.2.1 灰岩水防治水工作

本矿开采水平深，灰岩水水压大（近9MPa），10煤层工作面底板灰岩水突水系数T均大于0.07的临界值，严重威胁矿井的安全生产，要将水压降至安全水头值以下，并满足“不得带压开采”的有关规定，确保10煤层安全开采，必须采取疏降开采和底板注浆加固相结合的方式，需要大量的放水和足够的安全隔水岩柱，造成钻探工作量大，工作面注浆加固改造费用较大，排水费用也高。另外，我矿灰岩裂隙发育不均一，造成疏干降压效果不明显，造成疏降开采成本高。

总之，灰岩水的防治水工程量较大，难度较高。

3.2.2 不良钻孔等导水防治

在地质勘查阶段也未曾做过钻孔的启封检查工作，因而，本矿井的封孔质量尚无法得出确切的结论。为防止因钻孔封闭质量差而造成危害，在矿井生产过程中即行部分钻孔的启封检查工作，以便对钻孔的封闭质量作出客观评价。同时，还必须对那些缺乏封闭资料、封闭情况不明和封闭不合格的钻孔进行透孔补封。如果一些钻孔不具备透孔补封的条件，或者透孔补封的效果不好，尚必须对其留设必要的防水煤柱，以策安全。此外，生产过程中，也应采取积极的预防措施。

根据上述钻孔的封闭情况，如果不采取有效措施，对井下开采将会十分不利，尤其是那些至太灰终止的钻孔，极有可能成为安全生产的隐患。

[1]吴永平.在复杂地质条件下应用综采技术的实践[J].中国煤炭，2003(2).

[2]李世波.综采工作面带采开采技术研究及应用[J].中国煤炭，2008(4).