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第一章 概况 第一节 工作面位置及井上下关系 表1.1 工作面位置及井上下关系 煤层:5¹煤,盘区:二,工作面:51205工作面 地面标高(m):+1023.11~+1067.82,底板标高(m):+1015~+1055 走向长度(m):2922.5,倾斜长度(m):145.5/318.5/161.5/100,面积(万m²):64.4 地面位置:位于曼赫赖沟以东,五当沟、鑫源煤矿、金水煤矿下方,博海煤业以西,华丰砖厂以北,芦家梁煤矿东南。 井下位置及四邻采掘情况:工作面以东为中部辅运大巷(已形成)、以南为51206工作面、以西为二盘区回风大巷、以北为二、三盘区边界。 回采对地面设施的影响:回采塌陷后将会造成地表房屋产生裂缝造成房屋结构破坏、电杆与通讯杆歪斜、坟茔塌陷。 第二节 煤层 表1.2 煤层情况表 煤层平均厚度/m:2.3~3.5/3.0,煤层结构:3.0,煤层倾角:0~1° 开采煤层:5¹煤,煤种:不粘煤,稳定程度:基本稳定 煤质指标描述:发热量Qgr:d: 20~33.35MJ/kg,水分Mad:5.4~14.51%,灰分Ad:3.23~16.36%,硫分St.d:0.1-2.12 %,挥发分Vdaf:30.4~45.71 % 煤层情况描述: 5¹煤:黑色,条痕为褐黑色,以亮煤为主,暗煤次之,含少量丝炭,弱沥青光泽,参差状断口,性脆,条带状结构,层状构造,半光亮型煤,无夹矸,煤层厚度2.3~3.5m,切眼至回撤通道逐渐变厚,平均厚度煤3.00m。 5¹煤层厚度自切眼至回撤通道,煤层底板标高逐渐降低,工作面呈俯采状态。51205胶运一侧切眼-25联巷,煤层厚度保持在2.4-2.7m,25-主回撤通道,煤层厚度保持在3.0-3.3m,运输顺槽一侧平均煤层:3.0m。 51205回顺切眼-24调车硐室,煤层厚度保持在2.4-2.8m;24-12调车硐室煤层厚度保持在2.9-3.2m,12调车硐室-主回撤通道,煤层厚度保持在3.2-3.4m,回风顺槽平均煤层3.0m。 第三节 煤层顶底板 1.直接底:直接底位于煤层或伪底之下硬度较硬的岩层。51205工作面直接底为:粉砂岩(浅灰黑色,泥钙质胶结,含植物化石碎片)、砂质泥岩(深灰色砂质泥岩,波状纹层理,断面有滑感,局部含少量植物化石碎屑)。最小厚度0.93m,最大厚度15.1m,平均厚度8.61m。 2.伪底:直接位于煤层之下的薄层软弱岩层。51205工作面无伪底。 3.煤层:直接位于直接底或伪底与直接顶或伪顶之间工作面回采的煤炭资源。5¹煤,黑色,条痕为褐黑色,以亮煤为主,暗煤次之,含少量丝炭,弱沥青光泽,参差状断口,性脆,条带状结构,层状构造,半光亮型煤,无夹矸。煤层厚度2.3~3.5m,平均厚度煤3.0m。 4.直接顶:是直接位于伪顶或煤层之上的岩层,常随着回撤直接而垮落,多由较易垮落的岩石组成。砂质泥岩(深灰色砂质泥岩,波状纹层理,断面有滑感,局部含少量植物化石碎屑,部分区域直接顶粉砂岩。),最小厚度5.25m,最大厚度20.9m,平均厚度9.55m。 5.基本顶(老顶):直接顶之上或直接位于煤层之上的厚而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间,直到达到相当面积之后才能垮落一次,通常由坚硬岩石的组成。51205工作面导水裂隙带发育高度107.52m,地表松散层厚度0-43m。51205工作面老顶由多层粗粒砂岩、砂质泥岩构成,最小厚度58.54m,最大厚度104.05m。平均83.9m(由导水裂隙高度减去地表松散层厚度及直接顶厚度得出)。 附图1.1 51205综采工作面煤层综合柱状图 表1.3 开采煤层顶底板情况表 老顶:岩石名称为砂质泥岩、粗粒砂岩、粉砂岩,厚度/m:58.54-104.05m /83.9m,岩性特征:多为砂岩,存在粉砂岩(浅灰黑色,泥钙质胶结,含植物化石碎片)、粗粒砂岩(灰白色,以石英、长石为主,含其他岩屑,分选较好,次棱角状,泥钙质胶结,含植物化石碎屑,夹煤煤条带,含石英细砾石)、部分区域基本顶上部含有砂质泥岩(深灰色砂质泥岩,水平层理,波状纹层理)。 直接顶:岩石名称为砂质泥岩、粉砂岩,厚度/m:5.25-20.9m /9.55m,岩性特征:粉砂岩(浅灰黑色,泥钙质胶结,含植物化石碎片)、砂质泥岩(深灰色砂质泥岩,波状纹层理,断面有滑感,局部含少量植物化石碎屑)。 煤层:岩石名称为5¹煤,厚度/m:3.0m,岩性特征:5¹煤,黑色,条痕为褐黑色,以亮煤为主,暗煤次之,含少量丝炭,弱沥青光泽,参差状断口,性脆,条带状结构,层状构造,半光亮型煤,无夹矸。煤层厚度2.3~3.5m,切眼至回撤通道逐渐变厚,平均厚度煤3.00m。 直接底:岩石名称为砂质泥岩,厚度/m:0.93-15.1m /8.61m,岩性特征:粉砂岩(浅灰黑色,泥钙质胶结,含植物化石碎片)、砂质泥岩(深灰色砂质泥岩,波状纹层理,断面有滑感,局部含少量植物化石碎屑)。 第四节 地质构造 1.根据巷道实际揭露及断层钻探成果显示,51205工作面内共存在5条正断层。 (1) 51205工作面胶运顺槽29联巷(二次扩面段)处存在32F30正断层( 60.37°∠60°H=0.4m),根据实际揭露情况该断层已延伸进入工作面内部,延伸深度为38m。 (2) 根据井下槽波探测结果显示,51205工作面胶运顺槽25联巷前约58m至27联巷23m处存在CF1正断层(H=1.5m)。 (3) 51205工作面胶运顺槽18联巷前约42m处,存在DF23正断层(∠70°H=0-3m),该断层平行于工作面切眼方向,在工作面内部延伸约140m。 (4)51205工作面胶运顺槽12联巷前约63m至15联巷前11m处,存在32F28正断层(240°∠60°H=1.5-2.0m),32F16(194.41°∠77°H=1.7-1.9m),该断层从15联巷斜切进入工作面内在51205工作面缩面段主辅回撤通道延伸出工作面,在工作面内部延伸约212m。 (5)51205工作面胶运顺槽7联巷前约53m至9联巷前39m处,存在32F13-1正断层(198°∠60°H=3.2m ),该断层从51205工作面胶运顺槽7联巷(回风顺槽侧)进入工作面,工作面内部延伸距离约为173m。 2.根据补勘资料显示,51205工作面仅有小范围进行了三维地震补勘,工作面回采范围内除涉及上述断层外并不排除有其它断层的存在。 附图1.2 51205综采工作面井上下对照图及顺槽剖面图 第五节水文地质 一、水文地质分析 51205工作面地表大部被第四系黄土、风积沙覆盖,局部沟谷地段有基岩出露。根据钻孔资料显示,工作面上部地表第四系黄土、风积沙,厚度约0-43m,其中五当沟区域松散沙层最薄,局部被剥蚀,基岩直接裸露地表。51205工作面5¹煤上覆地表覆盖厚度63-220.2m(51205主回撤通道距离-630m地表厚度200m-220m,630m-1155m地表厚度约109m-200m,1155m-1805m地表厚度约82m-160,1805m-2475m地表厚度63m-123m,2475m-切眼地表厚度100m-120m)其中五当沟区域松散沙层最薄约63m,沟内部分地段第四系松散沙层被剥蚀,接受大气降水、沟流补给。 根据综采工作面接续计划,51205工作面初采于2025年6月份,51205工作面充水通道主要为煤层开采形成的导水裂隙、断层、水井。导水裂隙主要沟通基岩裂隙含水层水、松散沙层含水层水、采空区水等,断层可作为导水通道沟通充水水源,使得基岩裂隙含水层水、松散沙层含水层水、采空区水、地表水涌入工作面。 1.大气降水及地表水 51205工作面上覆地表存在五当沟沟流,该沟流为长流水沟流。工作面地表高程为+1023.11~+1067.82,其中工作面切眼区域和东沟门和其支沟区域地势最低,利于大气降水汇集。沟内局部地段基岩直接裸露,接受大气降水及地表水的补给。 51205工作面地表存在池塘8处,其中5处池塘积水量有限,对工作面安全回采影响较小,剩余3处池塘(距工作面初采切眼约1500m至1639m范围内存在3处较大池塘)共计积水量约4200m³,对工作面安全回采存在一定影响。 51205工作面5¹煤埋深69-224m,在五当沟沟流区域埋深最浅约69m;未采区域埋深最厚约224m;由于导水裂隙带发育高度最大为107.52m,则工作面采后形成的导水裂隙带在工作面二扩面前均能发育至地表,致使大气降水及地表沟流水涌入工作面。 2.松散沙层水 51205工作面范围内上覆地表基本被第四系松散沙层覆盖,厚度为0~16m,在五当沟沟流区域松散沙层最薄,基岩直接出露,五当沟至初采切眼区域导水裂隙带必将发育至地表,沟通地表松散沙层,使其层位直接充水水源。 3.基岩裂隙含水层水 51205工作面5¹煤层上覆为基岩裂隙含水层,煤层开采导水裂隙直接波及基岩裂隙含水层,使其成为直接充水水源。且整个工作面涉及水井7口,主要集中【缺少答案,请补充】(含图)(含图)(含图)
一、充水水源 面充水通道主要为煤层开采形成的导水裂隙、断层、水井。导水裂隙主要沟通基岩裂隙含水层水、松散沙层含水层水、采空区水等,断层可作为导水通道沟通充水水源,使得基岩裂隙含水层水、松散沙层含水层水、采空区水、地表水涌入工作面。 1.大气降水及地表水 51205工作面上覆地表存在五当沟沟流,该沟流为长流水沟流。工作面地表高程为+1023.11 ~ +1067.82,其中工作面切眼区域和东沟门和其支沟区域地势最低,利于大气降水汇集。沟内局部地段基岩直接裸露,接受大气降水及地表水的补给。 51205工作面地表存在池塘8处,其中5处池塘积水量有限,对工作面安全回采影响较小,剩余3处池塘(距工作面初采切眼约1500m至1639m范围内存在3处较大池塘)共计积水量约4200m³,对工作面安全回采存在一定影响。 51205工作面5⁻¹煤埋深69-224m,在五当沟沟流区域埋深最浅约69m;未采区域埋深最厚约224m;由于导水裂隙带发育高度最大为107.52m,则工作面采后形成的导水裂隙带在工作面二扩面前均能发育至地表,致使大气降水及地表沟流水涌入工作面。 2.松散沙层水 51205工作面范围内上覆地表基本被第四系松散沙层覆盖,厚度为0~16m,在五当沟沟流区域松散沙层最薄,基岩直接出露,五当沟至初采切眼区域导水裂隙带必将发育至地表,沟通地表松散沙层,使其层位直接充水水源。 3.基岩裂隙含水层水 51205工作面5⁻¹煤层上覆为基岩裂隙含水层,煤层开采导水裂隙直接波及基岩裂隙含水层,使其成为直接充水水源。且整个工作面涉及水井7口,主要集中在五当沟区域,此也将进一步说明五当沟沟流区域基岩裂隙含水层富水性较为中等。 4.老窑采空区积水 5⁻¹煤越界采空破坏区积水:51205工作面未采区域以北为周边煤矿越界开采5⁻¹煤形成的采空破坏区,但51205工作面设计是与其留设有40m的安全煤柱,前期矿井通过井下施工了采空破坏区积水疏放钻孔,目前采空破坏区已基本无水,但并不排除局部低洼地段存有少量积水。受工作面的开采,煤柱受到二次采动影响,煤岩层原生裂隙可能发生再次发育,造成工作面以北采空破坏区少量积水通过煤岩层裂隙渗入工作面,造成工作面涌水量增大。 金水煤矿:51025工作面缩面区域上覆存在以往开采金水煤矿(主采4²上-2煤层)采空区,但2021年矿井已委托西安院采用井下定向疏放的方式对金水煤矿采空区积水进行了疏放,并出具了安全性评价报告,但不排除采空区局部低洼地段存有少量积水,工作面采后少量的积水将通过导水裂隙带进入工作面,使其成为工作面的直接充水水源。 盗采小窑:51205工作面中部及一扩区域地表存在盗采小窑14处,与5⁻¹煤层间距约90m,盗洞采空区可能存有积水,工作面采后形成的导水裂隙将沟通上述盗洞采空区,使其采空区积水层为直接充水水源。 鑫源煤矿:51205工作面切眼以东存在以往开采鑫源煤矿(主采4²上-2和4³煤层)采空区,但2022年矿井已委托西安院采用井下定向疏放的方式对金水煤矿采空区积水进行了疏放,并出具了安全性评价报告,但不排水采空区局部低洼地段存有少量积水,工作面采后少量的积水将通过导水裂隙带进入工作面,使其成为工作面的直接充水水源。 51206工作面采空区积水:51206工作面属俯采,采空区积水已流至主辅回撤通道进行排出,且根据相邻51205胶运密闭观测,51206工作面采后形成的采空区无水。 5.水井水 51205工作面涉及地表水井共有7口,部分为深水井(贯穿5⁻¹煤层),部分为潜水井(未贯穿5⁻¹煤层),水井为潜在的储水空间,它沟通上下部含水层及地表,工作面开采过程中或直接与水井贯通,或导水裂隙带与水井沟通,使其成为工作面的直接充水水源。 6.构造水 51205工作面内及周边涉及5正断层,由于地层的错断将形成有效的储水空间,工作面开采过程中或直接与断层贯通,或外扩塌陷区与周边断层沟通,使其储水空间水成为工作面的直接充水水源。 7.钻孔水 51205工作面存在多个已施工过的钻孔,但根据以往地质资料显示工作面内钻孔均封闭良好,但工作面一扩区域以北存在观2⁻¹地下含水层水位监测钻孔,矿井已根据相关要求留设60m的保安煤柱,所以该钻孔水基本对工作面。 8.烧变岩水 根据以往地质资料显示。51205工作面不涉及烧变岩水。 二、充水通道 51205工作面充水通道主要为煤层开采形成的导水裂隙、水井、煤岩层原生裂隙、断层。 导水裂隙主要沟通基岩裂隙含水层水、松散沙层含水层水、地表水等;水井可作为导水通道沟通充水水源,使得基岩裂隙含水层水、松散沙层含水层水、地表水涌入工作面;煤岩层原生裂隙受二次采动影响,可能再次发育,致使其沟通工作面北部周边煤矿越界开采采空破坏区,使采空破坏区积水通过煤岩层裂隙渗入工作面;构造为潜在的充水通道,它可能沟通上下部含水层水及老空水,致使上下部含水层水和老空水涌入工作面。 三、涌水量 (根据51205工作面地质回采说明书) 51205综采工作面回采时正常涌水量9.75m³/h,工作面最大涌水量18.60m³/h,应急排水系统需按300m³/h布设。 第六节 影响回采的其他因素 一、影响回采的其它地质情况 二、存在问题及预防措施 1.51205工作面上覆地表存在一条沟流,该沟流为长流水沟流,北南走向,横穿51205工作面,该沟流区域地势较低,利于大气降水汇集,沟内基岩厚度约69米。 51205工作面5⁻¹煤埋深69-224m,在五当沟沟流区域埋深最浅约69m;未采区域埋深最厚约224m;51205工作面地表存在7处池塘,较大的池塘3处,均位于工作面中部。由于工作面采后导水裂隙带最大发育高度为107.52m,则在工作面采后形成的导水裂隙带必将沟通五当沟沟流虽3处池塘区域5⁻¹煤埋深大于导水裂隙带最大发育高度,但并不排水局部区域可以沟通地表,致使五当沟沟流、地表池塘积水和大气降水通过导水裂隙带、冒落带涌入工作面。 防护措施: (1)对该区域五当沟进行沟流治理。 (2)加强地表裂缝的回填。 (3)对地面积水坑进行疏放。 (4)工作面回采期间加强对该区域地表巡查,对地表个形式堰塞及时疏通。 (5)工作面按照对应涌水量布设排水管路,回采过程确保排水系统正常运转,并保证排水能力,且水泵应处于热备状态。 (6)工作面回采过程中做好工作面涌水量的观测工作,密切注意工作面涌水量的变化情况,做好防排水工作。 2.51205工作面范围内上覆地表基本被第四系松散沙层覆盖,厚度为0~16m不一,在五当沟沟流区域松散沙层最薄,基岩直接出露,根据工作面基岩厚度等值线图可知,工作面仅五当沟至初采切眼区域导水裂隙带必将发育至地表,该区域松散沙层平均厚度约10m,工作面采后松散沙层水将通过导水裂隙进入工作面,但由于松散沙层厚度较薄,且富水性弱,因此其影响相对较小。 防护措施: (1)工作面按照对应涌水量布设排水管路,回采过程确保排水系统正常运转,并保证排水能力,且水泵应处于热备状态。 (2)工作面回采过程中做好工作面涌水量的观测工作,密切注意工作面涌水量的变化情况,做好防排水工作。 3.51205工作面老窑采空区水主要涉及 14处盗洞小窑采空区积水、1处周边煤矿越界采空破坏区积水、2处以往小煤矿开采采空区积水和1处相邻工作面采空区积水影响,现分述如下: 1)5⁻¹煤越界采空破坏区积水:51205工作面未采区域以北为周边煤矿越界开采5⁻¹煤形成的采空破坏区,但51205工作面设计是与其留设有40m的安全煤【缺少答案,请补充】(含图)