三采4#皮带巷延伸面掘进地质说明书

　　三采4#皮带巷延伸面掘进地质说明书

　　一、工作面概况

　　1、地形地貌

　　本区域属黄河中游黄土高原地带，受三川河河谷的控制，大沟谷谷底一般宽十几米，最宽100m左右。三采4#皮带巷延伸段地面标高为943—1076米，相对高差不大。

　　地貌类型属梁状黄土丘陵，地形复杂，地面切割剧烈，沟谷纵横，新生界黄土广为覆盖，黄土丘陵延绵起伏，常见有黄土陡崖、黄土峭壁，地面内沟谷纵横，黄土残存于山坡及山顶，植被较少。冲沟多呈“V”字型，沟谷两侧及谷底基岩零星裸露。

　　2、工作面地表及井下位置

　　三采4#皮带巷延伸段位于三采区南部，底板标高为447—531米，地面标高为943—1076米，相对高差不大。西部为中嵋芝村，东南部为曹家崖底村。井下位置及四邻采掘情况：工作面上部为三采3#皮带巷、3#轨道巷、3#回风巷，该工作面沿山西组4#煤层掘进。

　　二、水文地质条件

　　1、地面水文地质情况

　　三采4#皮带巷延伸面位于三采区南部，底板标高为447—531米，地面标高为943—1076米，相对高差不大，西部为中嵋芝村，东南部为曹家崖底村;地形切割强烈，冲沟密集而窄，河床有基岩出露，植被少，水土流失严重，地表分布有季节性河流。根据采掘区域的地表调查，没有明显发现地表积水及渗露点，不会对掘进工作造成影响。

　　2、井下水文地质情况

　　对三采4#皮带巷延伸的水文地质资料进行分析，在三采4#皮带巷延伸掘进时主要受到的水患威胁有(1)、顶板砂岩裂隙水(2)、构造导水(3)、底板承压岩溶裂隙水。

　　(1)、顶板砂岩裂隙水：4#煤层顶板砂质泥岩含水层,主要为二叠系砂岩(K4-K8)裂隙含水层富水性较弱，对掘进基本无影响，主要表现为微量的顶板淋头水。

　　(2)、构造导水：在掘进过程中，有可能揭露断层及其它导水构造，掘进过程中一定要提前做超前探测，消除水害隐患。

　　(3)、承压岩溶裂隙水：主要为太原组灰岩水和奥陶系灰岩水。

　　1)、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层

　　太原组灰岩含水层是该区域的间接含水层，该区内水位标高约为820米，主要含水层为L1～L5薄层石灰岩，单层厚度2～10m，累计平均厚度21.8m，占整个太原组厚度的27%左右，属于灰岩聚集区。

　　在从抽水试验的结果：出水量一般较小，富水性弱—极弱，水位标高+783.61～+830.532m,抽水水位降深36.41～225.61m，抽水量0.058～0.361L/S,单位涌水量0.000066～0.0017L/S·M,渗透系数0.0028～0.0278m/d。水质类型以HCO3·SO4—Na·Ca型为主，矿化度大于1g/L。从太灰含水层的各项水文地质参数及钻进过程中浆液消耗量、岩芯空隙率等可以看出，太原组灰岩含水层富水性差，径流不通畅地下水交替及循环条件缓滞。

　　根据《煤矿防治水规定》，太灰水突水系数在底板受构造破坏块段一般不大于0.06Mpa/m，正常块段不大于0.1Mpa/m。即：

　　Tmin=P/M=3.17/27=0.117MPa/m;

　　Tmax=P/M=3.97/27=0.147MPa/m;

　　式中:T—突水系数;

　　P—煤层承受的水压，最小取3.17MPa、最大取3.97MPa(该区太灰水位820m，工作面底板标高450-530m);

　　M—底板隔水厚度，取27米。(注：以上数据参照HX12号钻孔资料)

　　综上所述：0.117MPa/m≤T≤0.147MPa/m

　　经过计算得出，该区域太灰水的突水系数T值均大于《煤矿防治水规定》中的临界值0.1MPa/m，所以，开采4#煤层时，可能会发生底板突水现象。故本工作面在掘进前和掘进过程中一定要进行太灰水疏放工作。

　　2)奥陶系中统灰岩岩溶裂隙承压含水层

　　①奥陶系中统峰峰组含水层

　　奥灰峰峰组顶板埋深一般在350～750m左右，该组地层厚度138m左右，含水层主要为二段(O2f2)灰岩、角砾状灰岩为主，其次为一段(O2f1)石膏岩中所夹薄层灰岩，厚度一般为20～30m，局部可达40～50m。

　　奥灰峰峰组富水性差，且分布不均匀。从北部、东北部向南随着岩层埋藏深度的增加，富水性变差。水位标高为+795.39～809.49m，单位涌水量为0.000223～0.016L/S·M,参透系数为0.00048～0.017m/d,由这些参数可以看出，峰峰组整体富水性差，且分布不均匀，根据其岩性及溶隙发育程度、钻孔涌水量、单位涌水量分析，可以将峰峰组视为隔水层。

　　②奥陶系中统上马家沟组含水层

　　上马家沟组总厚253m左右，含水层厚度大、分布广，岩溶发育，为区域最主要的含水层。在裸露区和浅埋区，富水性强，单位涌水量为2.7～29.31L/s·m;中深埋区含水层岩溶仍然较发育，富水性较强，单位涌水量为0.11～0.561L/s·m;在深埋区的局部地段，岩溶依然较发育，一些地段则不发育，表现了岩溶发育程度和富水性的不均一性，水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg。

　　通过物探方法探测奥灰富水性分布，可以看出，岩溶发育区多呈条带状和块状分布，整体看岩溶发育区连通性较好，且岩溶发育区面积比较大，说明测区内奥灰(上马家沟组)岩溶发育较强，富水性较好。但依然存在富水性不均匀。

　　奥陶系灰岩含水层是重要的含水层，该区内奥陶系灰岩岩溶裂隙水水位标高806米左右，4#煤层底板标高447—531米，所承受的水压为4.12—4.92Pa。根据《煤矿防治水规定》计算突水系数：

　　Tmin=P/M=4.12/136=0.03MPa/m;

　　Tmax=P/M=4.92/136=0.036MPa/m;

　　式中:T—突水系数;

　　P—煤层承受的水压，最小取4.12MPa、最大取4.92MPa;(该区奥灰水位806m，工作面底板标高447-531m)

　　M—底板隔水层厚度，取136米。(注：以上数据参照H12号钻孔资料)

　　综上所述：0.03MPa/m≤T≤0.036MPa/m;

　　据以上计算结果，该区域奥灰水的突水系数T值小于《煤矿防治水规定》中的临界值0.1MPa/m，因此在正常块段掘进时不会受到奥灰水突出的威胁，但在断层、陷落柱等地层薄弱地带，也可能会造成突水事故的发生，因此在掘进过程中，必须严格执行“有掘必探”的原则。

　　三、开采技术条件

　　1、煤层情况

　　本工作面在山西组4#煤层中掘进，地质构造基本呈一走向NW-SE的单斜构造,倾向SW，倾角-3°—— -6°，平均倾角-5°。煤层结构复杂。根据钻探资料分析，本工作面开口——140米附近为4#上、4#煤层合并区，煤厚1.75——2.45米;分叉区4#上煤厚0.3——0.68米，4#煤厚1.4——1.85米，层间距3——6米。

　　4#上煤层特征表

　　4#煤层特征表

　　2、煤层顶底板

　　4#煤层顶底板

　　4#上煤层顶底板

　　3、煤层结构

　　本掘进面开掘山西组4#煤层,煤层结构复杂,煤层厚度约3.1米，煤层结构0.65(0.34)2.11。在掘进至距开口142米附近可能会出现煤层分叉。暗煤与亮煤互层，属半暗型—半亮煤。煤层可采指数为1，稳定。

　　4、岩浆侵入、河流冲刷对煤层的影响

　　根据现有资料表明，无岩浆侵入煤层及河流冲刷煤层，故不会对该巷道造成影响。

　　5、煤质情况

　　6、瓦斯

　　本矿井属高瓦斯矿井，该工作面预计瓦斯绝对涌出6.4m3/min。

　　7、煤尘、煤层自燃及地温

　　煤尘有爆炸危险性。煤层不易自燃，自燃等级为III级。属地温、地压正常区。

　　四.防治水措施

　　(1)严格执行探放水三项制度：掘进工作面执行允许(停止)掘进通知单制度;采掘开工作面执行水情水害监测汇报制度;探放水作业实行图牌板制度。

　　(2)坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，对可疑地段进行探放水。

　　(3)发现透水情况必须停止作业，撤出工作人员，到达安全地点后，向调度室报告，由调度室通知相关人员采取措施处理。

　　(4)经常清挖临时水仓，保证水仓有足够的容量。

　　(5)配备足够的排水设施，并确保能正常使用。水泵功率37KW，排水管路不得小于3吋，要求水泵排水能力不得小于50m3/h。

　　(6)工作面期间涌水量预计：最大涌水量为5m3/min,正常涌水量为1m3/min。

　　五、存在问题及建议

　　1.建议掘进过程中坚持“有掘必探”的防治水原则并配备好排水设备，要求排水能力不得小于50m³/h，保证安全生产。

　　2.掘进过程中可能会出现隐伏地质构造，一旦发现异常，及时通知有关部门采取相应措施，确保安全生产。

　　3.三采4#皮带巷延伸面在井田内埋藏较深，是瓦斯含量高的工作面，给正常掘进带来瓦斯隐患，建议对掘进工作面加强通风和瓦斯管理。

　　4.三采4#皮带巷延伸段在掘进至距开口140米附近煤层可能会出现分叉现象。由于上分层煤层厚度约0.5m左右，下分层煤层厚度约1.5m左右，故巷道掘进层位应沿下分层进行掘进，注意加强顶板支护，确保安全施工。

　　5.由于三采4#皮带巷延伸段属于带压开采，掘进前和掘进过程中一定要进行太灰水疏放工作，时刻监测G1号太灰水观测孔的压力值，一旦压力达到1.6MPa以上，立即停止掘进，进行疏放工作，待压力达到1.6MPa以下时，方可正常掘进。