综采工作面过构造复杂区域地质分析及技术措施

张玉松+潘巨刚+张滨

摘要： 本文结合7110工作面现场实践，针对工作面过构造复杂区域，加强地质构造分析预判，更好地发挥指导生产服务生产职能，进行了总结介绍，具有一定的借鉴意义。

Abstract： In this paper， combined with the field practice of 7110 working face， aiming at complex structure region， to strengthen geological structure analysis， give full play to the guiding function of production service， which has been summarized and has a certain reference significance.

关键词： 构造；复杂区域；地质分析

Key words： structure；complex region；geological analysis

中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）20-0192-02

0 引言

3下7110工作面为田陈煤矿主采工作面，目前已推采435m。工作面里段，由于构造及水文情况相对简单，未遇到大的困难，生产较为正常，当推采至365m时，考虑到防冲需要，缩面改造，工作面倾斜长由原来的230m缩短至135m。

縮面改造45天后，该面恢复生产。由于恢复生产后的前200m范围，为一构造极其复杂区域，落差从1.5m至7.5m大大小小不同方向的断层共计18条之多，造成煤层错动断开，失去了整体连续性，加之煤层普遍存在上下分层，夹矸厚度变化大，给工作面安全生产带来极大困难。如何在保证安全的前提下，较好地兼顾煤质、产量以及资源回收，选取合理的推采层位，制定科学的推采方案和预防措施，最大限度地趋利避害，是摆在田陈煤矿面前的首要难题。为此，在矿党政的正确领导下，地质人员不等不靠，自我加压，及时分析预判现场条件变化趋势，充分发挥地质工作指导生产、服务生产的职能，采取了一系列行之有效的措施，走出了一条综放工作面过构造复杂区域的新路，为矿井的安全生产做出了积极贡献。

1 工作面概况

3下7110工作面位于北七采区西翼中上部，北与金庄煤矿毗邻，南为北七采区西翼轨道、皮带上山，西以F7-14（落差55m）断层为界与正在掘进中的3下7112工作面相临，东侧紧靠3下7108工作面。工作面里段为7106向斜，中部F7-15（落差0～15m）断层斜穿工作面。地面标高

+53.2～54.1m，工作面标高-740.6～-673.2m，走向长度1464m，倾斜长度162m，煤层厚度3.5～9.0/6.5m，煤层倾角9°～22°/12°，地质储量201.9万t。

2 采取的主要措施

2.1 领导重视，组织得力

针对3下7110工作面面临的困难复杂局面，矿党政高度重视，分别成立了井下现场工作组和地面技术分析组，加强现场监督管理，科学决策采煤工艺，积极应对面临的困难和挑战，上下一心，共渡难关。

2.2 强化现场管理，发挥地测尖兵眼睛作用

面对现场复杂多变的实际，为保证及时准确地把现场煤层、构造变化情况反映到有关图纸上，便于领导研究决策，地测科专门成立7110现场素描组，坚持每天一素描，每天下午把早班素描图发放到相关领导及部门。素描图中准确标注断层编号、煤层夹矸厚度、溜子坡度、回采位置、顶底板煤层分布以及下一步需采取的建议措施等信息。

2.3 科学分析，超前预判

根据随时出现的现场地质变化情况，由总工程师牵头，组织地测、生产、区队等单位，每天下午进行一次集中、认真地分析。仔细研究断层的延展趋势，煤层、夹矸的变化规律，确定采取刹底、飘刀的高度和范围，选取合理的推采层位。例如，前期由于重视不够，没有及时调整工作面溜子坡度，造成推采层位出现偏差，我们针对10～40架出现撇底煤割顶矸较多的问题，建议10～25架坡度由7°调整为12°，10～25架剎底0.8m。3日后，建议18～55架剎底，放缓坡度，55～75架采取飘刀，减少割矸量，提高煤质，采取以上建议后，工作面煤质较差状况得到迅速扭转。

通过跟踪对比分析认为，工作面整体条件受F7-15和F15两条主要断层控制，两条断层几乎同步向机尾方向延伸，受此影响，工作面上部条件将逐步变好，范围逐步扩大，但工作面下部条件将进一步恶化，有逐渐变为全岩的趋势。为此建议机尾段应进一步飘刀，撇掉下分层煤，把夹矸作为煤层底板处理，减少岩石切割量。

按照分析讨论意见，绘制出推采5m、10m后的工作面预想剖面图，便于领导能够根据条件变化提前制定预防措施。同时，对比工作面推采到预想位置的实际情况，分析存在的差距，及时修正，以便于调整思路，更好地发挥超前预测、指导生产的作用。根据现场情况，及时修正了Fe断层的走向，确定F6（落差6m）和F14（落差5m）为同一条断层。

2.4 绘制专用图纸，科学指导生产

为便于领导更好地分析研究，指挥生产，地测科绘制了“工作面复杂区域地质分析图”及“工作面素描连续跟踪图”两种专用图纸。“工作面复杂区域地质分析图”，在原来地质平剖面图的基础上，加入了近期工作面预测素描图、工作面回采10m间距平长图、煤层分岔区域、断层延展变化、工作面每天推采位置等元素，每天填图更新；“工作面素描连续跟踪图”，就是在一张图纸上，把每天做的素描按照时间顺序，连贯地放到一起，能够更直观地分析、发现断层、煤层及夹矸的变化规律。以上两种图纸，给分析研究工作面地质条件变化规律，提供了较大方便，便于通过分析预测结果，提出下步有针对性的工作面超前防治措施。

2.5 巷探钻探结合，摸清煤层构造

在工作面顺槽施工和回采过程中，为了摸清工作面内的煤层赋存状况以及一些关键断层对工作面布置和回采的影响，合理布置工作面，提高煤炭资源回收率，田陈煤矿有针对性地采取巷探和钻探的方法，对存有疑问地质情况不清的区域，开展构造探查及探煤厚工作，先后施工巷探工程45m，探断层及探煤厚钻孔140个，工程量3300m。

例如F7-15断层，自轨道巷施工以来，于轨道巷右侧若即若离地延伸了700余m，落差从6.0～8.0m增大到15m（轨道巷揭露）之后，突然向工作面左前方运输巷方向斜传而过。为此，我们在施工联络巷时，为摸清该断层在工作面内的延展方向、长度以及落差变化，专门安排施工了7110里探巷，实际揭露该断层落差为6.0m，同时采取了钻探等其他辅助手段，运输巷也实际揭露，从而对该断层在工作面内的赋存状况有了基本的了解，对工作面生产上的影响有了较为客观的认识。

另外，除掘进期间开展日常的煤厚探查之外，回采期間，我们根据现场随时出现的异常地质条件变化，及时利用地质钻机和锚索钻机进行工作面顶底板煤层探查，取得了较好效果。

2.6 开展科技攻关，搭建技术平台

基于该区域复杂的煤层赋存状态和地质构造条件，为更直观地了解回采过程中现场地质条件变化，更好地进行分析、评估、决策，该矿先后与山东科技大学、北大龙软公司合作，进行了“深部厚煤层工作面断层三维地质建模技术”课题研究，于2013年10月一次性通过省局组织的科技成果专家鉴定。

该项目以3下7110面为例，根据现有的地测、勘探资料，将煤层底板等高线、煤层等厚线、钻孔资料、巷道地质填图数据及勘探剖面等资料，通过一系列数字化加工处理，建立了区域三维地质模型。其主要作用有：可根据生产实际需要，做出任意位置剖面预测图，研究带采区的煤层赋存状态和构造发育规律；提高工作面设计质量；为预防地质灾害提供工程依据。

3 存在的问题和不足

3.1 未能采取先进的物探手段，对构造复杂区域进行井下探测

工作面生产前，尽管对该区域地质构造的复杂性以及回采所面临的困难，有了较为清醒和统一的认识，但认识上仍存在不足，由于种种主客观方面的因素，未能采取先进的槽波或巷道坑透等物探手段，没有对该区域的地质状况做进一步的探查。

3.2 探煤厚工作还需进一步加强

对于煤层出现分层或构造复杂块段，应打破常规，加密钻孔布置，摸清分层、夹矸厚度变化，取得真实全面的煤厚数据资料。

4 几点思考及下步打算

4.1 应用先进的技术手段，开展隐蔽致灾因素探查

隐蔽致灾因素，尤其是工作面内的隐蔽地质体，对于工作面的安全生产往往造成极为被动的影响。因此，开展工作面内隐蔽地质体的探查，是下一步需要重点加强的工作。科技是第一生产力，要积极推广应用先进的物探探测技术，促进地质工作上水平。

4.2 充分考虑构造因素影响，合理制定工作面布置方案

在工作面布置方面，要充分考虑落差大于一个煤厚的断层的影响，尽可能采取跳切眼、斜切眼的方式，采取“避”的原则，以免造成生产上煤质上甚至安全上的被动不利局面。

4.3 采取掏矸助采等方式，降低工作面过断层难度，提高煤质

对于工作面内存在的已经既成事实，又难以再改变工作面布置方式的较大断层，建议提前采取掏矸助采或缩面改造的方法，保证工作面顺利推采，避免出现生产上煤质上大的起伏。

4.4 综合协调安全、生产、煤质、效益、资源回收各方面关系

安全、生产、煤质、效益、资源回收之间，存在既相互促进，又相互制约，相互矛盾的复杂关系，现实中要在保证安全的前提下，综合权衡各方面利益得失，舍小取大，简化思维，走效益最大化之路。

参考文献：

[1]王肖猛，牛云彪.综采工作面快速过地质构造复杂带技术实践[J].煤炭与化工，2015.

[2]殷德威.不稳定煤层开采技术研究[D].山东科技大学，2005.

[3]薛国建.综采工作面过复杂地质构造技术方案[J].现代矿业，2016.