西河煤業(yè)地質(zhì)異常區(qū)探孔方案設(shè)計(jì)分析
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摘要:根據(jù)西河煤業(yè)采掘銜接需要，對掘進(jìn)面前方地質(zhì)異常區(qū)進(jìn)行探孔設(shè)計(jì)，并結(jié)合巷道斷面尺寸，闡述了探孔的施工措施及注意事項(xiàng)，為巷道掘進(jìn)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，節(jié)省了巷道工程量，消除了安全隱患。
關(guān)鍵詞:礦井，地質(zhì)異常區(qū)，斷層，鉆孔布置
0引言
礦井批準(zhǔn)開采3號，15號煤層，井田面積為10．4637km2，核準(zhǔn)生產(chǎn)能力0．60Mt/年。井田開拓方式:斜井開拓。礦井用兩水平開拓，一水平標(biāo)高+614．000m，開采3號煤層;二水平標(biāo)高+540．000m，開采15號煤層?，F(xiàn)開采3號煤層，位于山西組中下部，煤層厚度3．06m～5．02m，平均4．23m，穩(wěn)定可采。煤層結(jié)構(gòu)簡單，夾0層～2層夾矸。3號煤直接頂板多為粉砂巖、泥巖，直接頂下常有0．1m～0．2m的炭質(zhì)泥巖及灰色泥巖偽頂，老頂為灰色細(xì)粒砂巖、泥巖互層。底板一般為泥巖、粉砂巖。3號煤屬結(jié)構(gòu)簡單～較簡單、全區(qū)穩(wěn)定可采的厚煤層。井田內(nèi)中東及中西部邊界處局部剝蝕。一采區(qū)南運(yùn)輸、回風(fēng)大巷開拓延伸沿煤層頂板掘進(jìn)，煤層賦存穩(wěn)定，產(chǎn)狀均勻，掘進(jìn)過程中揭露F2斷層等地質(zhì)異常區(qū)，其直接充水含水層為山西組及下石盒子組砂巖含水層，據(jù)區(qū)域資料顯示，富水性弱，井下涌水量為13m3/h～17m3/h，奧灰水位位于3號煤層之下，不會構(gòu)成煤層底板突水危險(xiǎn)，受水害威脅較小。
1掘進(jìn)面概況
掘進(jìn)工作面揭露斷層之前，煤層穩(wěn)定，產(chǎn)狀均勻，局部節(jié)理發(fā)育，傾角1°～4°，無構(gòu)造、陷落柱等。向前掘進(jìn)200m時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，揭露的F2斷層，位于井田中部，根據(jù)相鄰礦井西溝煤礦實(shí)際開掘情況推測該斷層走向近東西，傾向南，斷層傾角70°，落差5m，斷距5．3m，斷層性質(zhì)為不導(dǎo)水的正斷層。井田內(nèi)延伸長度約1100m，由146號、2126號鉆孔控制，地表未出露。根據(jù)對延伸巷道迎頭的測量，煤層底板標(biāo)高595．975，預(yù)測相對盤煤層底板標(biāo)高在600m～602m之間。對工作面掘進(jìn)影響較大，需布置鉆孔進(jìn)行探測，根據(jù)探測結(jié)果及時(shí)改變巷道掘進(jìn)方向和斷面尺寸，變更支護(hù)參數(shù)。
2探孔設(shè)計(jì)方案
一采區(qū)南運(yùn)輸巷向南延伸期間，距離3108下分層進(jìn)風(fēng)順槽交叉點(diǎn)32m處發(fā)現(xiàn)F2正斷層。一采區(qū)南運(yùn)輸巷需過斷層向前延伸，探放水鉆孔布置參數(shù)。探測結(jié)果如下:1號孔方位180°，仰角28°，鉆探49m見煤，57m見巖。2號孔方位180°，仰角15°，鉆探53m全巖。3號孔方位180°，仰角45°，鉆探33m見煤，36m見空，37．5m見巖。4號孔方位165°，仰角28°，鉆探51m見空后由少量出水，共出水約100m3，繼續(xù)鉆進(jìn)至61m見巖。5號孔方位150°，仰角28°，鉆探44m見空，有水，現(xiàn)已放出約280m3水，未放完。6號孔方位145°，仰角20°，鉆探51m見煤，56m見巖。7號孔方位135°，仰角25°，鉆探47m見煤，52m見巖，53m處停鉆。8號孔方位210°，仰角23°，鉆探52m見空，58m見巖
3施工要求及措施
3．1設(shè)備選型
根據(jù)巷道斷面特征，采用ZYW-1200鉆機(jī);鉆桿采用:50mm;鉆頭:65mm。
3．2鉆孔原始資料編錄
疏放水鉆孔均需將鉆場號，孔號，方位角，傾角，開孔孔徑，套管規(guī)格、長度，固管壓力，巖層變化，巖性，初出水深度、出水量、水壓以及終孔層位、深度等準(zhǔn)確記錄在案。
3．3探孔安全注意事項(xiàng)
1)鉆機(jī)安裝及其附屬設(shè)備必須符合要求，各轉(zhuǎn)動、傳動部分要有合格的防護(hù)罩，施工時(shí)嚴(yán)禁將工具和其他物品放在鉆機(jī)、油泵、電機(jī)上。2)加強(qiáng)鉆場附近的巷道支護(hù)，發(fā)現(xiàn)危巖、活石等不安全因素及時(shí)處理，避免發(fā)生冒頂和片幫事故。3)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方位角及傾角施工。由礦地測科指定專人使用全站儀標(biāo)定鉆孔方位，使用地質(zhì)羅盤標(biāo)定鉆孔傾角。安裝鉆進(jìn)定位時(shí)，必須嚴(yán)格按照工程技術(shù)人員標(biāo)定的孔位及角度進(jìn)行施工，嚴(yán)禁擅自改動?？孜辉试S誤差不大于50mm，角度允許誤差不大于1°。4)鉆探司機(jī)每次開機(jī)時(shí)都要仔細(xì)觀察四周，只有確保鉆桿及卡瓦頭上沒有任何工具，其他人員都避開時(shí)，才能開動鉆機(jī)。5)鉆機(jī)要由專職鉆探司機(jī)進(jìn)行操作。嚴(yán)禁打干鉆，開泵送水確認(rèn)返水后，方可鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)操作人員不準(zhǔn)離開鉆機(jī)，并做到“三看”“兩聽”“一及時(shí)”。每班鉆探工不得少于3人，鉆探人員要求衣著整齊、利索，袖口、衣襟要扎緊，防止纏到鉆桿上傷人。6)鉆孔施工時(shí)，需撤出工作地點(diǎn)所有無關(guān)人員，鉆探工要密切注意孔內(nèi)變化情況，發(fā)現(xiàn)異常要立即采取措施，防止突水事故發(fā)生。
4斷層探孔結(jié)果
根據(jù)鉆探情況可知:現(xiàn)一采區(qū)南運(yùn)輸巷迎頭煤層底板標(biāo)高為596m，過斷層后前方區(qū)域內(nèi)(長60m，寬60m)煤層底板標(biāo)高為626m，斷層斷距約為30m，在南運(yùn)輸巷迎頭前方25m，高程613m處出現(xiàn)堅(jiān)硬巖層，過斷層后煤層厚度為4m～5m，過斷層后前方煤層延南運(yùn)輸巷方向走向北南，地勢基本平緩，傾向西高東低，煤層?xùn)|西坡度為5°～6°。根據(jù)146號地質(zhì)鉆孔見煤標(biāo)高推斷前方煤層呈上山趨勢。綜上可知，F(xiàn)2斷層落差30m，傾角70°，位于井田中部，走向近東西向，為正斷層，對工作面掘進(jìn)影響較大。
5結(jié)語
一采區(qū)大巷分為南運(yùn)輸、南回風(fēng)巷，原設(shè)計(jì)斷面為矩形斷面，南運(yùn)輸巷毛斷面:寬5．2m，高3．6m;凈斷面:寬5．0m，高3．5m;南回風(fēng)巷毛斷面:寬4．2m，高3．1m;凈斷面:寬4．0m，高3．0m。巷道延伸穿越斷層后，以15°仰角向前掘進(jìn)，穿過3號煤層底板后進(jìn)入3號煤層后恢復(fù)水平掘進(jìn)，繼續(xù)掘進(jìn)煤層巷道，考慮到南運(yùn)輸、南回風(fēng)巷為采區(qū)巷道，服務(wù)時(shí)間較長，根據(jù)鉆孔柱狀圖可知，巷道掘進(jìn)期間會相繼穿過深灰色石巖、灰黑色泥巖、遂石灰?guī)r、細(xì)砂巖、粉砂巖和3號煤層底板黑色泥巖，穿過底板巖層較多，層位間巖性賦存不穩(wěn)定，尤其是3號煤層底板巖層為黑色泥巖，局部相變?yōu)榉凵皫r，遇水膨脹，易發(fā)生底鼓，因此穿層巖巷巷道斷面更改為半圓拱形巷道，半圓拱形斷面對圍巖變化適應(yīng)性較好，受力較均勻，有利于巷道施工掘進(jìn)安全，穿過3號煤層底板后進(jìn)入3號煤層后恢復(fù)水平掘進(jìn)，繼續(xù)掘進(jìn)煤層巷道。
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作者：李水利 單位：澤州縣國土資源局