西河煤业地质异常区探孔方案设计分析

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摘要:根据西河煤业采掘衔接需要，对掘进面前方地质异常区进行探孔设计，并结合巷道断面尺寸，阐述了探孔的施工措施及注意事项，为巷道掘进提供了准确的数据，节省了巷道工程量，消除了安全隐患。

关键词:矿井，地质异常区，断层，钻孔布置

0引言

矿井批准开采3号，15号煤层，井田面积为10．4637km2，核准生产能力0．60Mt/年。井田开拓方式:斜井开拓。矿井用两水平开拓，一水平标高+614．000m，开采3号煤层;二水平标高+540．000m，开采15号煤层。现开采3号煤层，位于山西组中下部，煤层厚度3．06m～5．02m，平均4．23m，稳定可采。煤层结构简单，夹0层～2层夹矸。3号煤直接顶板多为粉砂岩、泥岩，直接顶下常有0．1m～0．2m的炭质泥岩及灰色泥岩伪顶，老顶为灰色细粒砂岩、泥岩互层。底板一般为泥岩、粉砂岩。3号煤属结构简单～较简单、全区稳定可采的厚煤层。井田内中东及中西部边界处局部剥蚀。一采区南运输、回风大巷开拓延伸沿煤层顶板掘进，煤层赋存稳定，产状均匀，掘进过程中揭露F2断层等地质异常区，其直接充水含水层为山西组及下石盒子组砂岩含水层，据区域资料显示，富水性弱，井下涌水量为13m3/h～17m3/h，奥灰水位位于3号煤层之下，不会构成煤层底板突水危险，受水害威胁较小。

1掘进面概况

掘进工作面揭露断层之前，煤层稳定，产状均匀，局部节理发育，倾角1°～4°，无构造、陷落柱等。向前掘进200m时发现地质构造区，揭露的F2断层，位于井田中部，根据相邻矿井西沟煤矿实际开掘情况推测该断层走向近东西，倾向南，断层倾角70°，落差5m，断距5．3m，断层性质为不导水的正断层。井田内延伸长度约1100m，由146号、2126号钻孔控制，地表未出露。根据对延伸巷道迎头的测量，煤层底板标高595．975，预测相对盘煤层底板标高在600m～602m之间。对工作面掘进影响较大，需布置钻孔进行探测，根据探测结果及时改变巷道掘进方向和断面尺寸，变更支护参数。

2探孔设计方案

一采区南运输巷向南延伸期间，距离3108下分层进风顺槽交叉点32m处发现F2正断层。一采区南运输巷需过断层向前延伸，探放水钻孔布置参数。探测结果如下:1号孔方位180°，仰角28°，钻探49m见煤，57m见岩。2号孔方位180°，仰角15°，钻探53m全岩。3号孔方位180°，仰角45°，钻探33m见煤，36m见空，37．5m见岩。4号孔方位165°，仰角28°，钻探51m见空后由少量出水，共出水约100m3，继续钻进至61m见岩。5号孔方位150°，仰角28°，钻探44m见空，有水，现已放出约280m3水，未放完。6号孔方位145°，仰角20°，钻探51m见煤，56m见岩。7号孔方位135°，仰角25°，钻探47m见煤，52m见岩，53m处停钻。8号孔方位210°，仰角23°，钻探52m见空，58m见岩

3施工要求及措施

3．1设备选型

根据巷道断面特征，采用ZYW-1200钻机;钻杆采用:50mm;钻头:65mm。

3．2钻孔原始资料编录

疏放水钻孔均需将钻场号，孔号，方位角，倾角，开孔孔径，套管规格、长度，固管压力，岩层变化，岩性，初出水深度、出水量、水压以及终孔层位、深度等准确记录在案。

3．3探孔安全注意事项

1)钻机安装及其附属设备必须符合要求，各转动、传动部分要有合格的防护罩，施工时严禁将工具和其他物品放在钻机、油泵、电机上。2)加强钻场附近的巷道支护，发现危岩、活石等不安全因素及时处理，避免发生冒顶和片帮事故。3)严格按照设计方位角及倾角施工。由矿地测科指定专人使用全站仪标定钻孔方位，使用地质罗盘标定钻孔倾角。安装钻进定位时，必须严格按照工程技术人员标定的孔位及角度进行施工，严禁擅自改动。孔位允许误差不大于50mm，角度允许误差不大于1°。4)钻探司机每次开机时都要仔细观察四周，只有确保钻杆及卡瓦头上没有任何工具，其他人员都避开时，才能开动钻机。5)钻机要由专职钻探司机进行操作。严禁打干钻，开泵送水确认返水后，方可钻进。钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“三看”“两听”“一及时”。每班钻探工不得少于3人，钻探人员要求衣着整齐、利索，袖口、衣襟要扎紧，防止缠到钻杆上伤人。6)钻孔施工时，需撤出工作地点所有无关人员，钻探工要密切注意孔内变化情况，发现异常要立即采取措施，防止突水事故发生。

4断层探孔结果

根据钻探情况可知:现一采区南运输巷迎头煤层底板标高为596m，过断层后前方区域内(长60m，宽60m)煤层底板标高为626m，断层断距约为30m，在南运输巷迎头前方25m，高程613m处出现坚硬岩层，过断层后煤层厚度为4m～5m，过断层后前方煤层延南运输巷方向走向北南，地势基本平缓，倾向西高东低，煤层东西坡度为5°～6°。根据146号地质钻孔见煤标高推断前方煤层呈上山趋势。综上可知，F2断层落差30m，倾角70°，位于井田中部，走向近东西向，为正断层，对工作面掘进影响较大。

5结语

一采区大巷分为南运输、南回风巷，原设计断面为矩形断面，南运输巷毛断面:宽5．2m，高3．6m;净断面:宽5．0m，高3．5m;南回风巷毛断面:宽4．2m，高3．1m;净断面:宽4．0m，高3．0m。巷道延伸穿越断层后，以15°仰角向前掘进，穿过3号煤层底板后进入3号煤层后恢复水平掘进，继续掘进煤层巷道，考虑到南运输、南回风巷为采区巷道，服务时间较长，根据钻孔柱状图可知，巷道掘进期间会相继穿过深灰色石岩、灰黑色泥岩、遂石灰岩、细砂岩、粉砂岩和3号煤层底板黑色泥岩，穿过底板岩层较多，层位间岩性赋存不稳定，尤其是3号煤层底板岩层为黑色泥岩，局部相变为粉砂岩，遇水膨胀，易发生底鼓，因此穿层岩巷巷道断面更改为半圆拱形巷道，半圆拱形断面对围岩变化适应性较好，受力较均匀，有利于巷道施工掘进安全，穿过3号煤层底板后进入3号煤层后恢复水平掘进，继续掘进煤层巷道。

参考文献:

［1］裴宏．浅析老空区探放水技术［J］．山东煤炭科技，2014(12):173-175．

［2］贾实林．采区巷道施工中的综合探放水技术［J］．建井技术，2014，35(5):30-33．

［3］王路文．西陈庄煤业采空区探放水技术研究［J］．能源与节能，2015，117(6):122-123．

［4］于杰凯，商让．综合探放水方法在柴沟煤矿1503工作面的应用［J］．煤炭科学技术，2013，41(sup):128-130．

作者：李水利 单位：泽州县国土资源局