大水头煤矿中204综放工作面优化布置技术实践

1、大水头煤矿中 204 综放工作面优化布置技术实践 0 引言 为了合理开发矿产资源， 加强资源有效利用， 大水头煤矿在 掘进期间，坚持“边掘边探”原则，注重地质钻孔的施工，为工 作面合理布置和回采提供准确的地质资料。 中 204 工作面沿井田 大断裂构造刀楞山断层北部布置， 由于该断层具体位置由原 勘探地质钻孔控制，控制精度较低，严重制约工作面合理布置。 中 204 工作面原设计在没有其它地质资料来源的情况下， 根据原 有地质资料设计为纺棰形，该方案对工作面回采管理会带来困 难。 根据矿井可持续发展及生产接续的实际，决定对中 204 工 作面进行“边探边掘， 合理优化”， 同时兼顾生产系统简单化

2、原 则。 1 矿井概况 大水头煤矿为甘肃靖远煤电 XX公司所属的年产2.00Mt的大 型矿井， 2014 年实际产量 2 . 20Mt ， 2014年矿井瓦斯等级鉴定 相对瓦斯涌出量为 10.01m3/t ，绝对瓦斯涌出量 40.83m3/min ， 为高瓦斯矿井。可采煤层（一层煤）瓦斯含量为810m3/t，呈 现东高西低的特征，瓦斯压力 0.351.48MPa,煤层透气性系数 1.114.66m2/MPa2c。煤层具有自然发火特征，发火期36个 月，最短发火期21天，为I级自然发火危险程度矿井。煤尘具 有爆炸性，爆炸指数 33.32%。 2 中 204 工作面基本情况 大水头煤矿中二采区设计

3、为双翼采区，采区走向长2500m， 倾斜长380m面积0.95km2,采区沿倾斜方向在东翼划分为两个 区段，西翼划分为三个区段，剩余工业储量为 584.9 万吨，可采 储量 486.8 万吨，服务年限 8.1 年。 中 204工作面位于 1180水平，在中二采区沿倾斜北部布置， 工作面标高11601230m东以东一采区1180回风石门为界， 西以 1215回风石门及中二采区运输上山为界，南以刀楞山断层 为界，北以中 202采空区为界， 且与中 202工作面以窄小煤柱相 邻。 2.1 煤层情况 工作面区域内仅有一层煤， 一层煤在中二采区 204 工作面范 围内均有分布，煤厚在 7.49m12.6

4、3m之间。从整体来看，工作 面内煤层的厚度比较稳定，东、中部厚，西部逐渐变薄。由于本 区只在中 202 工作面进行了掘进及回采工作， 靠近中 202回风顺 槽侧煤层赋存稳定， 资料比较清楚， 靠近刀楞山断层侧预计煤层 赋存变化较大，大部分地质资料仅来源于勘探阶段的钻探资料， 对于煤层的赋存特征、煤厚变化规律及地质构造资料的掌握不 足，对工作面的合理布置受到限制。 2.2 地质构造情况 中二采区的地质资料 2006年以前全部来源于勘探阶段的钻 探资料和中 202 工作面实际揭露的地质资料， 由于没有采用其它 勘探手段，就资料来源、 资料的准确性及对生产指导的可靠性而 言显得比较单一， 故在采区说

5、明书中提出了进行高分辨率三维地 震勘探的申请。 根据 1215 回风石门揭露和在中 202 回风顺槽向 204 工作面 施工的地质孔及抽放孔结果显示，在中202回风h5h7区段共 计140 m区域工作面地质构造复杂，预计有刀楞山断层的派生断 层存在。（表 1 ） 3 中 204 工作面原布置巷道参数 3.1 工作面几何尺寸的确定 依据中二采区开拓初步设计，中 204 工作面位于中二采 区东翼北部沿刀楞山断层布置（留设不小于10m的煤柱）。中 204运输顺槽与中 202回风顺槽之间留设 7米窄小煤柱，东西分 别以 1180回风石门、1215 回风石门（二）为界。设计走向长 902m， 倾斜宽66

6、/94m。如图1。 3.2 巷道布置 中 204工作面设计回采巷道三条， 即“一进二回”。 受刀楞 山断层的影响，回风顺槽、回风巷（二）按三个方位布置。设计 巷道总工程量 2758m。 3.2.1 运输顺槽 中204运输顺槽设计长度902m （平距），沿煤层底板布置， 开口位置位于1215回风石门（一），方位 135 08 44 。开 口坐标：X=7302.895、Y=7739.803、H=1216.719。设计为机轨合 一巷道，作为回采时工作面进风、运煤和存放设备列车之用。 3.2.2 回风顺槽 中204回风顺槽设计长度 901m（平距），开口位置位于1215 回风石门内（一）。按巷道分段设

7、计方位不同，分三段叙述：第 一段（即开口段）开口先以 141 48 19方位： +15的坡度 掘进270m （平距）；第二段以135。08 44沿煤层底板掘进 180m,第三段以132 03 08的方位沿煤层底板掘进451m （平 距）。主要用于工作面回风、设备及材料的运输。 3.2.3 回风巷（二） 中204回风巷（二）设计长度 889m （平距），与回风顺槽 内错8m（中一中，平距），开口位置位于1215回风石门内（一）。 按巷道分段设计方位不同，分三段叙述：第一段（即开口段）开 口先以 146 13 50方位、+15的坡度掘进 30米（平距）， 然后0掘进10m再以-15的坡度掘进见煤层

8、顶板后沿顶板掘 进131m（平距）；第二段以135 08 44沿煤层顶板掘进 265m, 第三段以132 03 08的方位沿煤层顶板掘进453m（平距）到 位。其主要作用是提前抽放瓦斯、生产时排出采空区瓦斯、工作 面部分煤尘及解决上隅角瓦斯超限问题， 同时兼做煤层注水巷及 地质探巷。3.2.4 开切眼 工作面回风顺槽施工到位后，以 45 05 05方位施工大 断面开切眼66m（平距），与运输顺槽贯通，用于安装综采设备。 开口坐标： X： 6617.546 ， Y： 8329.935 ， H： 1175.000 。 3.3 原设计工作面可采储量 中二采区204工作面设计走向长902m （平距），

9、倾斜长 66/94m,平均煤厚 9.99m，煤容重1.41t/m3 。 1180主、副水仓 需留设保护煤柱150m故工作面可采走向长 751m 工作面地质储量：451 X（ 66+94）X 1/2 X 9.99 X 1.41 + （280X 94X 9.99 X 1.41 ）=87.9 （万吨）。 4 工作面优化布置思路 在中 204 工作面巷道掘进施工组织时，先安排施工回风巷 （二）作为地质探巷，每施工 3050m设计施工一个钻场，根据 现有地质资料， 设计施工地质钻孔， 对影响工作面布置的刀楞山 大断层位置进行钻探， 彻底探明该断层在该区域的具体位置及产 状要素。 为回风顺槽的合理布置提供

10、准确的地质资料， 取消原设 计第二拐点。第一拐点以东，工作面布置为长方形，有利于资源 利用的最大化和减小生产管理难度，达到工作面优化布置的目 的。 5 钻孔设计 在中204回风巷（二）施工至距离第二拐点 10m时，在巷道 左帮施工一个钻场（深X宽X高 =2.5mX 2mX 2.5m），在钻场内 设计一组 3 个地质钻孔， 对刀楞山断层具体位置进行探测。 根据 探测结果决定回风巷 （二）施工至第二拐点时是否变更巷道施工 方位。并在巷道内，每掘进 30m时施工一个同样的钻场。巷道以 135 08 44施工掘进120m时，共施工钻场3个，设计9个地 质钻孔，根据需要施工完成 8 个。具体情况见表 2

11、。 6 钻探结果及分析 根据探测资料，结合新 70、大生 5、补 117、补 116 地质钻 孔综合分析， 刀楞山断层与原有位置有所偏差， 其平面位置相对 与原位置南移20m左右，走向方位在中204工作面范围内由原来 资料的132 03 08变为136 43 15，两方位夹角为 4 40 07。该结论在优化后的中 204工作面回风顺槽掘进到 位（距1180回风石门25m）时，在巷道左帮设计施工了一组 3 个地质钻孔，并采用了先进的地质探测仪器一一 KDZ1114-3型便 携式矿井地质探测仪进行了探测验证。 7 中 204工作面回风顺槽布置优化方案 风根据上述探测结果： 当中 204 回风顺槽掘进至原设计第一 拐点时，不改变巷道方位继续以 141 48 19掘进至与中 204 回风巷（二）相距34m （中-中，平距）时再改变巷道掘进方向 为 135 08 44掘进至设计切眼位置，使工作面倾斜宽度增加 至120m这