急倾斜特厚煤层采场结构失稳探测分析

申晓东

(西山煤电(集团)有限责任公司镇城底矿，山西 古交 030203)

引 言

45°特厚煤层采场煤岩体在复杂的地质构造与采动影响下，形成一系列复杂的、不规则的弱面系统，而此类弱面系统能够直观的反映煤岩体的赋存状态。为了确定某煤矿北采区45#煤层+575水平西翼工作面推进过程中，采场煤岩体赋存特征，采用地质雷达探测技术、松动圈探测技术、微震在线监测系统分别对采场顶板岩体、巷道围岩、采场微震事件及能量变化特征体进行探测[1-3]。

1 工程背景

工作面地质赋存特征。某煤矿北采区位于八道湾向斜北翼，地层走向北东67°，倾向南东157°，西陡东缓，采区地面平均标高为+790 m。目前采区主采煤层为43#和45#煤层，煤层结构简单，平均厚度分别约为41.3 m、30.6 m，倾角43°～51°。43#煤层与45#煤层间岩柱为坚硬的粉砂岩(f=3.5～4)，平均厚度约为102 m。老顶与直接顶及底板均为粉砂岩，泥钙质胶结，直接顶厚度为3 m～5 m。煤层上部受原铁厂沟煤矿与已废弃小煤窑不同程度的采动影响。其中，原铁厂沟煤矿45#煤层已开采至+707水平，43#煤层开采至+726水平，开采深度为70 m～90 m，其他废弃小煤窑的开采垂深为67 m～125 m。

2) 工作面布置特征。由于45°特厚煤层特殊的地质赋存特征，导致其很难应用水平煤层的工作面布置方式。目前，北采区的开采方式为水平分段综放开采，即工作面沿煤层厚度水平布置。在该开采条件下采空区位于工作面的上方，而准备巷道和掘井巷道系统则处于工作面下方[4-5]。

2 基于电磁波覆岩结构特征探测

2.1 探测方案

本次观测采用美国劳雷公司研发的SIR-20专业型高速地质雷达光谱地磁技术，在+575水平45#煤层西翼顶板、底板巷道内对采场煤岩体进行探测。……