40106回采地质说明书放顶煤.docx

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40106回采地质说明书放顶煤

一、概况2

二、煤层特征2

三、煤层顶底板岩性特征3

四、构造特征4

五、水文地质特征4

六、瓦斯、煤尘、自燃特征7

七、储量及回收率7

八、合理化建议9

文字说明

一、概况

40106工作面是彬长矿业集团大佛寺矿井在401采区东翼沿煤层走向布置的第二个放顶煤回采工作面。

该工作面地理坐标范围为：

X：

3880248～3880428；Y：

36496406～36498330，其井下具体位置为：

西部为401采区四条大巷煤柱，东部为401与402采区边界煤柱，北部为40104综采工作面（正回采），南部为40108设计工作面。

该工作面走向长1916m，倾向180米，面积344880m2，巷道顶板标高608.510m～662.390m；煤层底板标高600.8～641.8m。

回采采用掩护式液压支架放顶煤一次采全高回采。

该工作面对应地表位于彬县城关镇菜子塬，中部、中西部为宽缓的黄土台塬，东部和西部为沟壑地貌，地表标高932.8m，煤层埋藏深度329.4～540.5m。

根据40301工作面以及40104工作面开采影响结果分析：

回采过程中，工作面中部菜子俭四组，西部菜子俭三组均会受到影响，开采前应搬迁。

此外在工作面南部对应地表有两个地质钻孔（D18、D12），根据钻孔资料，钻孔封孔性均较好，不会对工作面回采构成威胁。

二、煤层特征

从工作面周边钻孔资料以及巷道掘进过程中揭露煤层资料分析，该工作面为4号煤层，赋存稳定，厚度12.5～16.8m,平均厚度13.9m。

煤层结构复杂，含两层夹矸，赋存较为稳定，其中下部夹矸厚度0.05～0.10m，其距煤层底板3.0～4.0m不等，上部夹矸厚度0.20～0.4m,平均0.35m,距煤层顶板平均0.35m.岩性均以泥岩或炭质泥岩为主。

此外，在煤层底部存在一层劣质煤，以泥炭为主，根据地质精查报告，该层不作为煤层考虑，其厚度0.5～1.0m,平均厚度0.75m左右。

因煤层底板为铝土质泥岩，遇水易膨胀，为了确保回采和掘进期间的安全，根据矿井初步设计，在掘进及回采期间留设2.0m厚的底煤，同时加强排水管理。

该4号煤为黑色，半亮型，沥青光泽，层状构造，条带状结构，贝壳状或阶梯状断口，硬度相对较大，系数3.0左右。

该煤灰份10.9-20.4%，一般17.57%，硫份主要以硫化铁硫为主，一般在0.5%以下，发热量为19.28-29.43KJ/Kg，一般26.37KJ/Kg，该工作面煤层属于中灰特底硫高发热量的低变质烟煤（不粘结31号煤），为优质动力、气化用煤和民用燃料。

三、煤层顶底板岩性特征

伪顶：

该工作面煤层无明显的泥岩伪顶存在。

直接顶：

岩性为泥岩，深灰色，厚层状，具水平纹理，富含植物叶化石，中间夹粉细砂岩薄层，厚度0.50～1.90m，一般1.01m左右，其抗压强度24.6MPa，软化系数0.4，属于易冒落半坚硬不稳定型。

老顶：

下部为粉砂岩，浅灰色，中夹灰白色细砂岩，含黄铁矿结核和植物化石，厚度1.24～6.65m，一般3.88m；上部为粗粒砂岩，钙质胶结，成分主要为石英长石含暗色矿物质和云母片，厚度1.15～5.79m，平均3.47m，其抗压强度63.76MPa，软化系数0.50，属于半坚硬较稳定型。

直接底：

铝土质泥岩，浅灰色，光滑细腻，团块状，含鲕状黄铁矿结核，遇水极易软化，厚度1.53～6.60m，一般4.07m，其抗压强度29.4MPa，软化系数0-0.15，属于不坚硬不稳定型。

四、构造特征

根据工作面设计范围内煤层底板等高线变化趋势分析，该工作面地层整体向西北方向倾斜，倾角2°～5°，一般是3°左右。

沿工作面走向，靠近回风巷区段，煤层发育背向斜构造，其波长最大达到600m,振幅35m左右，造成回风巷起伏变化大，将会对回采造成一定影响。

此外从该工作面在掘进期间揭露的情况来看，工作面内部没有大的断层构造存在，不会对工作面正常回采造成影响。

但各巷道施工过程中，局部节理裂隙发育，特别在工作面东部以及背向斜轴部煤层节理裂隙相对更为发育，将会给顶板支护管理带来一定的影响。

五、水文地质特征

根据地质精查报告，大佛寺矿井水文地质条件为简单类型，但在矿井生产建设中，根据实际揭露情况以及考虑到上覆洛河组砂岩含水层的影响，矿井水文地质条件评定为中等类型。

根据地质精查报告，该工作面煤层顶板直接充水含水层属弱含水层，涌水量极小，不会对开采造成影响，但4号煤层上覆有两层的富含水层，分别为洛河组和宜君组，随着开采条件变化，也可能成为采场充水因素之一，加之煤层自身为一含水层，因此该工作面不论在准备期间还是在回采期间，防治水工作均尤为重要，具体分析预测如下：

工作面在回采期间，采面涌水量主要构成为：

施工水、煤层及其顶板弱含水层、可能成为充水因素的洛河组富含水层。

其中对于施工水、煤层及其顶板弱含水层充水，我们根据40301工作面、40104工作面回采期间涌水量对比分析，正常回采情况下，涌水量一般在15-20m3/h,遇裂隙带或断层构造带时，涌水量最大达到40m3/h，这部分涌水量不大，不会对回采构成大的威胁。

根据地质精查报告分析说明，洛河组富含水层不会成为工作面充水因素，此外我们根据现行原煤炭部《三下及主要巷道留设与压煤开采规程》中导水裂隙带发育最大高度经验公式计算，公式如下：

Hf=100M/（1.6M+3.6）±5.6

采高M按工作面实际采高13.9m选取，据此计算出工作面采后导水裂隙带发育最大高度48.3-59.5m，工作面煤层顶板距洛河组砂岩底界面180-210m，并且自西向东有变薄的趋势，其间距远远大于采后导水裂隙带发育最大高度。

根据40301工作面（综放）回采期间涌水量观测结果，也说明了洛河组富含水层不会成为工作面充水因素，但40106工作面与相邻的40104工作面之间的煤柱仅为50m左右，其采后形成的采空区可能与40104工作面采空区形成完全塌陷，“三带”将会发育更高，此外我们在40301工作面回采前，曾委托西安科技大学对40301工作面上覆洛河组砂岩进行了分析研究，结论会对回采造成影响，因此我们严格贯彻“安全第一，预防为主”的生产方针，将洛河组作为工作面充水因素之一考虑，利用“大井法”裘布依公式对工作面洛河组砂岩涌水量进行计算预测，计算公式如下：

Q=1.366K（2S-M）M/（lgR0-lgr0）

R0=R+r0

R=10×S×K

在计算过程中，洛河组含水层渗透系数K取值0.05m/d;水位降深S取值100m;含水层厚度M取值80m；抽水半径r0取值90m;依据以上公式及取值计算：

采面最大涌水量Q为：

3278.4m3/d或137m3/h。

依据以上分析计算,该工作面在回采期间，预计该工作面的最大涌水量为180m3/h左右（含施工水），其中运顺涌水量为140m3/h，回顺涌水量为40m3/h。

此外工作面回采过程中，不存在相邻工作面老空区积水透水的威胁，因为该工作面东、西、南均为实体煤层，仅北部存在40104工作面（40106工作面回采时，40104工作面已开采结束，形成采空区），虽该工作面运输巷低，但运输巷靠近40104采空区段无大的低洼段，不存在大的积水区域，因此40106工作面回采期间不存在40104工作面采空区积水威胁的问题。

六、瓦斯、煤尘、自燃特征

根据地质精查报告以及40301、40104工作面回采期间的瓦斯测定资料对比分析，该工作面在回采期间，预计绝对瓦斯涌出量达76.33m3/min。

本矿井4号煤层属自燃发火煤层，煤尘具有爆炸危险，且发火期短，仅为3-5个月。

七、储量及回收率

根据煤层赋存条件相同周边其他矿井顶煤回收率资料，该4号煤层硬度大，顶煤放落回收困难，工作面回收率最大仅为75%左右，因此我们在计算40106工作面回收率过程中，参照40301工作面顶煤回收率73%进行计算，具体计算如下：

40106工作面走向可采长度1816m,倾向180m，煤层平均厚度13.9m，除去留设底煤厚度2.0m，可采厚度11.9m，容重1.39t/m3。

（一）工作面地质储量：

1816×180×13.9×1.39=631.56万t；

（二）工作面开采动用储量：

1816×180×（13.9-2.0）×1.39=540.69万t。

其中：

1、开帮割煤采出量（开帮采高3.0m）：

1816×180×3.0×1.39=136.31万t

2、开帮浮煤损失（按开帮割煤采出量的5%计算）：

开帮浮煤损失=开帮割煤采出量×0.05=136.31×0.05=6.82万t

3、顶煤损失量：

①初采不放顶煤段损失（初采30m不放顶煤）:

30×（11.9-3.0）×180×1.39=6.68万t；

②末采不放顶煤段损失（末采20m不放顶煤）：

20×（11.9-3.0）×180×1.39=4.45万t

③两端头不放顶煤段损失（正常回采两端头各5.0m不放顶煤）：

（1816-30-20）×（11.9-3.0）×10×1.39=21.78万t

④正常回采放顶煤段损失（回收率按73%计算）：

（1816-30-20）×（11.9-3.0）×（180-10）×1.39×27%=100.28万t

4、顶煤采出量：

顶煤采出量=工作面开采动用储量-开帮割煤采出量-顶煤损失量=540.69-136.31-（6.68+4.45+21.78+100.28）

=271.19万t

（三）工作面实际采出量：

工作面实际采出量=开帮割煤采出量+顶煤采出量-开帮浮煤损失=136.31+271.19-6.82=400.68万t

（四）工作面回收率：

工作面回收率=实际采出量÷工作面开采动用储量×100%

=400.68÷540.69×100%

=74.1%

（五）提高回收率措施

对于提高40106工作面回收率措施，我们应主要从以下几方面抓起：

1、制定并完善管理制度及细则，健全各类报表、台帐、图纸，加强考核力度。

2、采用科学合理措施尽量减少工作面中间底煤损失以及采用有效顶煤预裂方法，提高工作面回收率。

3、对于放顶煤工作面，在工作面皮带机头安设一台电子称，每月底对统计产量校正后，对工作面回收率进行一次计算和考核。

八、合理化建议

（一）工作面回采期间，在工作面运回顺槽最低区段设计施工具有一定储水能力的临时水仓，并根据预测水量配备足够排水能力水泵和管路，主要水仓应配备备用水泵，要确保工作面回采期间的安全生产。

（二）对于该工作面对应地表塌陷范围内村庄，其井上下对照图村庄建筑物分布是90年代航空测绘的，与现在相比，建筑物已发生了大的变迁，建议矿业公司应在40106工作面回采之前，组织人力对村庄的户数、人口、建筑物进行一次全面详查和测定，并重新绘制该工作面井上下对照图，届时根据回采对地表实际影响程度，考虑其搬迁或整修住宅有关事宜。

（三）该工作面回采期间，瓦斯涌出量大，并且煤层易自燃，通风部应提前统筹考虑瓦斯抽放安排问题，尽量减少风排量，其次重点要解决好工作面回采期间煤层易自燃问题，建议从月推采进度、灌浆等方面综合分析考虑。

大佛寺矿业公司

2008-11-23