文/張西寨

蔣家河礦井首采工作面地質(zhì)特征分析及意義

文/張西寨

蔣家河井田位于彬長礦區(qū)南緣，北鄰大佛寺煤礦，西、東、南以煤層零線為界，構(gòu)造上位于彬縣背斜以南，太峪背斜以北?？刹擅簩訛橘_系延安組4#煤層，平均厚度5.29m，屬厚煤層，含煤性好，分布穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，主要分布于趙坡向斜軸部及兩翼。井田范圍內(nèi)未見斷距較大斷層發(fā)育，煤體及圍巖完整性好，裂隙發(fā)育差，地下水流動滯緩。蔣家河礦井首采工作面掘進和回采過程中揭露的煤層賦存、瓦斯涌出、礦壓顯現(xiàn)、地下水的分布等特征，積累了礦井實際生產(chǎn)的第一手資料，并對不同的實際問題提出了解決措施，保證了礦井首采工作面的安全生產(chǎn)，并對彬長礦區(qū)相鄰礦井提供參考依據(jù)，對指導安全生產(chǎn)具有一定的借鑒意義。

一、礦井區(qū)域地質(zhì)特征

蔣家河井田范圍主要被第四系黃土及第三系紅土所覆蓋，僅在蔣家河、范家河溝谷內(nèi)出露有白堊系下統(tǒng)洛河組，依據(jù)鉆孔揭露地層由老至新依次有：三疊系、侏羅系、白堊系、第三系及第四系。

礦區(qū)發(fā)育背斜從南到北有彬縣背斜，路家—小靈臺背斜及礦區(qū)北部的七里鋪—西坡背斜。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造兩翼多不對稱，南緩北陡，南翼1°～3°，北翼4°～8°，對礦區(qū)煤層分布起著一定的控制作用，軸部常缺失含煤地層及煤層。地表未發(fā)現(xiàn)斷層。在礦區(qū)東南部的水簾礦、火石嘴礦、下溝礦生產(chǎn)的礦井中見少量斷距在1.2～6m的小斷層。

二、工作面巷道剖面圖

首采工作面兩順槽沿4#煤層底板掘進，根據(jù)煤層的產(chǎn)狀變化調(diào)整巷道掘進的坡角，實際測量了巷道剖面圖（圖1），同時對礦壓、瓦斯、水文地質(zhì)特征進行了監(jiān)測記錄。

圖1首采順槽巷道實測示意圖

三、首采工作面地質(zhì)特征

1．掘進揭露的構(gòu)造特征

剖面揭露的構(gòu)造特征主要表現(xiàn)為一寬緩向斜褶皺構(gòu)造，向斜的軸部距1402回風巷口約1210米左右，距1402運輸巷1113.5米左右（以一采區(qū)回風巷口為起點），其中工作面切眼長度140米，走向56°，公式（1）得出巷道轉(zhuǎn)折點連線與順槽巷道的夾角為55°25′，可以得到該工作面通過的走向為0°35′。

向斜轉(zhuǎn)折端高程差為3.77m，褶皺軸的傾伏角為北傾1°16′18.24″，說明趙坡向斜在此部位為樞紐近SN向的北傾褶皺。

2．煤層賦存特征

煤層厚度和展布特征為巷道中段厚，兩端薄，且較厚部位恰好在向斜的軸部，最厚煤層為9.9米，最薄為1.7m米，該區(qū)為差異沉降區(qū)，成煤有機質(zhì)沉積之前該褶皺已經(jīng)形成，說明該區(qū)區(qū)域褶皺形成時代早于侏羅紀下統(tǒng)延安組，為燕山運動的產(chǎn)物，此后又經(jīng)歷了喜山運動的改造。

3．瓦斯涌出特征

首采工作面處于趙坡向斜的核心部位，橫穿向斜瓦斯富集區(qū)，2010年7月份試生產(chǎn)，采用走向長壁綜合機械化放頂煤采煤法，采煤高度3.0m，放煤平均高度4.0m，采放比1∶1.3，采用全部垮落法管理頂板。工作面設(shè)計風量1700m3/ min，實際供風量為1900m3/min，初采的100m范圍內(nèi)采煤層厚度約1.5～3.0m，割巖厚度0.1～1.5m，瓦斯涌出量為11.4m3/min，瓦斯主要來自煤層煤壁、頂板巖壁和落煤，采至120m，頂煤逐漸變厚，開始放頂煤開采，頂板自然垮落，鄰近層瓦斯大量涌入到采空區(qū)，并涌出到工作面，特別是在工作面中部，瓦斯涌出量高達28.5m3/min左右，上隅角瓦斯?jié)舛冉?jīng)常超限，嚴重威脅著礦井的安全生產(chǎn)，受瓦斯影響首采工作面一直無法正常生產(chǎn)，只能停止生產(chǎn)20～30min左右，待瓦斯?jié)舛然謴驼：蟛拍芾^續(xù)生產(chǎn)。

4．地下水涌出特征

首采工作面兩順槽及切眼巷道在掘進期間，頂板均有淋水現(xiàn)象，淋水量約為4～5m3/h。工作面回采時，分別推進至216m、229m、252m、360m、465m、506m、859m處，工作面支架的頂部及后部出現(xiàn)較大淋水，淋水量約10～60m3/h不等。這導致鋁土質(zhì)泥巖膨脹軟化，底板強度大大降低，支護強度弱化嚴重，巷道底板和幫部均出現(xiàn)較大的變形。

5．礦壓顯現(xiàn)特征

在首采工作面掘進、安裝準備和回采期間，運輸、回風順槽和工作面切眼中部大部分區(qū)段，均出現(xiàn)了較大的變形，特別是巷道頂板淋水較大、護底煤較薄、底板巖層鋁土質(zhì)含量較高的區(qū)段變形尤為嚴重，回采工作面出現(xiàn)了支架壓架，兩巷端頭超前支護段單體支柱插底，巷中底鼓幫鼓等現(xiàn)象。根據(jù)不同區(qū)段變形程度和變形特點進行了起底、擴幫、補強支護和加強排水等有效治理措施，保證了首采工作面安全回采。

四、結(jié)論

1.首采工作面的掘進和回采揭露了首采工作面中部（向斜構(gòu)造的軸部）為礦壓顯現(xiàn)強烈、頂板淋水較大、瓦斯涌出較大的區(qū)域，對實際生產(chǎn)具有較強的指導意義。

2.趙坡向斜是蔣家河礦區(qū)的主要控制構(gòu)造，控制了煤層及鄰近巖層的展布，也對礦區(qū)應力、瓦斯富集、地下水賦存起到了控制作用，生產(chǎn)過程中通過及時收集總結(jié)該構(gòu)造產(chǎn)生的應力、瓦斯、地下水、礦壓數(shù)據(jù)，為安全生產(chǎn)提供切實可靠的數(shù)據(jù)和客觀科學的技術(shù)支持。

3.彬長礦區(qū)總體受控與一系列近東西向?qū)捑忨薨櫟刭|(zhì)特征，以及蔣家河煤礦首采工作面揭露的井田構(gòu)造、水文、瓦斯、礦壓等地質(zhì)特征為蔣家河礦井的生產(chǎn)提供了客觀的依據(jù)，同時也為彬長礦區(qū)相鄰礦井提供參考依據(jù)，對保證礦井工作面的安全生產(chǎn)，具有一定的借鑒意義。

（作者單位：陜西彬縣煤炭有限責任公司）

（責任編輯：龐永厚）