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1、西101综放工作面灰渣库下综放开采资料甘肃靖远煤电股份有限公司大水头煤矿2013年10月26日1 、地理位置：西一采区101工作面地面位于刀楞山以北，罗家川、总机厂以南，西部有靖远电厂灰水坝，水体三面由地表出露的丘 陵所围，西翼为人工坝体。西101东部地表大部分为旱田沙地，地表 之上大部分地区为丘陵地带，地面标高为：1595m 1625m2、井下位置及四邻采掘情况：西101工作面处1120水平，工作 面煤层底板标高为1080m- 1115m。东与西一采区运输上山、回风上 山及中201工作面开切眼为界，西以I勘探线为界，南以DF9断层为 界，北以西1120运输大巷为界。3、工作面走向长507m倾
2、斜宽为110/90m,在回风顺槽靠切眼 段因DF9号断层限制设计呈“刀把子”形状，面积合计为：54460亿 煤层厚度为5.5m8.5m,平均为6.5m。煤层结构为单一结构，倾角 约2?12?。4、地质构造：走向方向，西101工作面煤层底板总体变化是北 东倾斜的背斜构造形态，东西部稍低，中部稍高，工作面中部小褶曲 构造发育；倾向方向，工作面煤层底板运输顺槽整体低于回风顺槽， 呈单斜构造，煤层倾角在2?12?。西一采区101工作面区域范围内南北向有 DF9F40号两大断层， 两断层落差均较大，其中DF9断层落差约40m左右，F40号断层落差 约45m左右，两断层走向大致与西101工作面走向一致，是
3、制约工作 面倾斜宽度的主要地质构造；由于F40断层为正断层，受断层牵引应 力作用，F40断层附近煤层较薄，DF9断层为正断层，受断层拉应力 作用，靠近DF9断层回风顺槽一侧煤层较薄。除以上两断层之外，在 掘进过程中还揭露出 F 西 101-1、 F 西 101-2、 F 西 101-3 断层三条中小型断层，F 西I。、F西101-3断层均为与工作面斜交正断层，F西101-1在工作面内延展 长度90m左右，F西101-1落差5米左右，煤层完全断开 ； F 西 101-3 断层在 工作面内延展长度100m左右，F西101-3落差2m以下；F西101-2断层为走 向断层，落差3米左右，断层面在西10
4、1运输顺槽内展布，下降盘（南 盘）整体在工作面内，延展长度 100m左右。西101工作面于2013年 5月20 日开始回采，截至2013年10月26日已 推进440米。岩移观测点于2013年6月7日布设完毕，共布设观测点25 个、观测线3条（包括回水道观测线），累计观测了 15次。开采后岩移 未对工作面作业造成影响，地表不存在明显塌陷，初采良好，这对后 续工作面的开采提供了良好的经验。初步验证采用综采放顶煤采煤法 可以在电厂灰渣库下安全开采，开采后地面灰渣库与井下的水利关系 不妨碍综放开采，前提是井下与地面应当采取可行的技术措施。二、地质构造情况西101工作面煤层底板总体变化是北东倾斜的背斜构
5、造形态， 东西部稍低，中部稍高，工作面中部小褶曲构造发育；倾向方向，工作面煤层底板运输顺槽整体低于回风顺槽，呈单斜构造，煤层倾角在2?12?。西一采区101工作面煤系地层综合柱状图（图1）系组柱状层厚（m岩石名称岩性描述JJ2x11 * 11ra tfi bm |m b mmmi * gg 1* * B *3.0 4.0粗砂岩浅灰色，灰白色，含 少量矿物碎屑，块状较坚 硬，分选中等，成份以石 英为主，次为长石，部分 区域为粉砂岩与泥岩互 层，波状层理。j2y1 i i iid JL-4HB AH !3.77泥质粉砂岩紫褐色，灰绿色，中夹1.4米左右灰绿色粉砂岩， 底部为1米左右厚的炭质 粉砂岩
6、。2.8砂质泥岩紫红色，团块状裂隙 面具光滑感，底部渐变为 浅灰色，含铝质，较松软。1.5 2.4泥岩灰色含铝质、光泽强， 裂隙面有滑感染手，含大 量煤屑及煤线，不分区域 底部有薄层炭质泥岩。16.5一层煤黑色，多为粉沫状。1 * * 1卜M B a 9mi* Hg 1* * B *18.39粉砂岩灰黑色，含炭质，块 状，具缓波状层理，由上 到下含煤量逐渐加少，底 部1.5米左右为灰色粉砂 岩，最底部0.2米左右为 灰色坚硬石英砾岩。工作面区域范围内共F 西 101-1、 F 西 101-2、 F 西 101-3、 DF9及F40号两大断层及，其中DF9断层落差在40m左右，F40号断层落差在
7、1231 米，两断层走向大致与西101工作面走向一致；由于工作面布置受大 断层影响，尤其是工作面相遇次生断层区段，煤层底板及厚度起伏较 大，受应力拉伸煤层变薄。由于断层较多，所以可能会对灰渣库引起一定的变形情况，开采后可知对地面影响没有预计的大， 未来临近 工作面开采是否会受断层影响也不够明朗， 有待进一步观察。为最大 限度的确保安全开采必要做以下一些工作：F40断层是否出露地表不 能确定，其含水性和导水性通过探水试验确定， 都按最不利条件和煤矿防治水规定留设导水断层防隔谁煤柱，其中一侧留设到50m工作面地质构造情况（表1）地质 构 造构造名称走向倾向倾角性质落差（mF 西 101-1265E
8、65正断层014F 西 101-2243NW58正断层03F 西 101-3260SW87正断层09F40171NE78正断层37DF)200SE60逆断层043顶底板名称岩石名称厚度（m岩性煤层 顶 底 板 情 况老顶砂质泥岩9.87灰色、紫红色，团块状，裂隙面具光 滑感，底部渐变为浅灰色，含铝质，较 松软，具可塑性。与溥层泥质粉砂及细 砂岩互层。直接顶泥岩1.52.4灰色、灰黑色，含铝质、粉砂质、碳 质，含煤屑及煤线，不分区域底部有薄 层炭质泥岩。致密结构，块状构造。伪顶碳质泥岩0.10.3黑色，含炭质，染手，松软破碎，粘 结性差，易离层，不分区域较薄或没有 碳质泥岩伪顶。直接底粉砂岩8.
9、39灰黑色，含炭质，块状，具缓波状层 理，由上到下含煤量逐渐减少，底部1.5 米左右为灰色粉砂岩，最底部 0.2米灰 白色坚硬石英砾岩。老底含砾粗砂岩1.66灰白色，波状层理，钙质、硅质胶结， 以石英为主，含石英砾岩30%左右，含 植物化石印痕，含白云母碎片，结构致 密坚硬。三、井下水文地质情况西101工作面水文地质条件比较简单，一层煤之上有H、皿两个含水层，均为富水性极弱的含水层，该面回采前，通过对F40和DF9断层钻探分析，查明这两条断层均含水性较弱，无导水性，在工作面 回采期间制定了相应的防治水措施， 均未出现出水现象。由于生产用 水最大涌水量3.9m3/h,正常涌水量2.2m3/h，均
10、对正常开采不构成威 胁。受采动影响时，覆岩中的导水裂缝带或垮落带未触及煤层之上的 水体，原有的导水断层不与水体相通，所以没有对工作面涌入超限水西101工作面井下涌水量（表2）运槽排水量回风排水量涌水总量单位涌水量日期（n3）（m3）（m3）（n3/d）7 月 27日3020502.0833333337月28日3030602.57月29日6035953.9583333337月30日3025552.2916666677 月 31 日3020502.0833333338月 1日3025552.2916666678月2日3025552.2916666678月3日3020502.0833333338月4
11、日3020502.0833333338月5日3020502.0833333338月6日3025552.2916666678月 7日3020502.0833333338月8日3025552.2916666678月9日3025552.2916666678 月 10日3020502.0833333338 月 11日3020502.0833333338 月 12日3020502.0833333338 月 13日3025552.291666667西101工作面涌水量图（图2 ）西J.01H作面井下浦水量圏运槽岀E水量回凤孝E水量 口涌水总量单位涌水量四、回采对地面设施影响根据目前开采状况分析，西101工
12、作面开采后造成了地表一定的移动和下沉变形。由于西101工作面地表为荒山沟壑区域，回采会引 起与中201工作面开采后类似的地表移动和变形，主要表现为引起地 表丘陵沙地裂缝及下沉。地面主要设施为灰渣库本身以及一些配套管 路等，灰渣库边缘收米动影响有稍许变形， 地面配套管路未见明显弯 曲，日常观测和维护持续跟进。五、开采沉陷观测方法西101综放工作面采用综采放顶煤、一次采全厚、全部垮落法采 煤方法。该面2013年5月20日初采初放，2013年6月7日在西101 综放工作面地表设置地表岩移观测站，走向方向布设了 10个观测点、 倾向方向布设了 9个观测点、回水道布设了 6个观测点，详见附图4。西101
13、工作面沿工作面倾向方向和走向方向各设一条观测线（包括回水道观测线），两观测线大致互相垂直，测点从移动盆地中央开始向两边的移动边界布置，根据地表形态不同，点间距在50 100m观测站建立完毕后进行观测，每周进行一次下沉量及积水变化的观 测，并对数据进行分析及上报见附图 5,截至2013年10月14日共 观测了 14次。科学有效的记录了地面下沉的幅度和变化速度，为整 体采煤进度和技术研究提供了良好的数据资料，也为后续工作面的开 采积累了初步直观的经验。随着开采的结束，地表的变化还要持续一 段时间，我们的观测也要伴随着到移动基本处于停滞为止，综合所有的情况推断西采区整体变形趋势和对地表造成的破坏程度
14、。科学有效地维护灰渣库的使用与安全稳定地开采灰渣库下的储煤要做到和谐 统一、平稳过渡，开采沉陷观测的持续进行和判断分析功不可没。六、实验室试验我矿开采前委托中国矿大做了模拟实验。 实验室试验内容包括岩 性试验、相似材料模拟试验和数值模拟。 岩性试验的目的是确定上覆 岩性特点及隔水性能。由于进行覆岩破坏观测和水位观测仅能获得几 组观测结果，而相似材料模拟试验和数值模拟可以得到不同条件下的 覆岩、地表移动破坏的全部变化情况，是实际观测结果的必要补充。岩性试验：岩性、矿物成分、颗粒分级、岩石力学强度（拉、 压、剪、弹模、泊松比）、水理性质（饱和吸水率、膨胀及崩解特性）、 泥质成分及其变化。模拟试验以库下开采工作面为实例，按比例模拟， 考虑相似材料配比，模拟不同的开采高度，进行试验的观测，监测岩 层内部及地表变形破坏，确定覆岩和地表的变形和破坏规律。 实验室 试验结果为库下开采提供了借鉴的依据。七、观
