40105回采地质说明书(最终版)

40105工作面回采地质说明书

一、概况

40105工作面为401采区西翼第二个工作面，工作面走向长1855m，倾向200m，面积37100m2，煤层底板标高590.6～649.0m，煤层埋藏深度340.2～459.3m，地理坐标范围为X：3880952.52～3881163.32；Y：36494379.229～36496245.971。工作面掘进范围内有D30、D37两个勘探钻孔，据资料显示封孔良好。

该工作面对应地表西部、东部为宽缓的黄土台塬，中部为沟壑地貌，地表最大标高1084.3m，最底标高886.2m。在工作面塌陷影响范围内有2个行政村庄——文家店和祁家坡，切眼西部为常家咀，工作面西部对应地表北侧为祁家坡南侧为文家店（咀头五组），文家店与祁家坡一条公路相连，且公路穿过工作面。工作面内及周围沿公路有住户，由于采动造成基地沉降，将会对村庄造成较大影响。该工作面对应地表菜子沟，沟壑中有一小溪，常年流水。由于村庄位于工作面塌陷影响范围之内，采掘活动可能会对村庄造成一定影响，须注意防范并提前考虑搬迁安置相关工作。

二、煤层及顶底板特征

2.1煤层

40105工作面内及周边勘探钻孔D30、D37钻孔皆为见煤、可采钻孔，平均全煤厚13.7m，属特厚煤层。煤层结构简单，局部含0～2层夹矸，大部分不含夹矸，岩性多为炭质泥岩。

2.2物理性质和煤岩特征

2.2.1物理性质

煤层属低变质烟煤，黑色，褐色、棕褐色条痕，细条带、条带状构造，层状构造，贝壳状、阶梯状及参差状断口。

2.2.2煤岩特征

以亮煤、暗煤为主，含少量镜煤。煤层的显微煤岩组分以有机物为主，无机组分次之。其中有机组分中又以粘土类和碳酸盐类为主，硫化物和氧化物较少。

2.3 煤层顶底板岩性特征

直接顶：多为泥岩，浅灰色。具水平纹理，含黄铁矿结核和植物化石，厚度平均0.66m。其抗压强度24.6 MPa，软化系数0.4，属于易冒落半坚硬不稳定型。

老顶：岩性主要为粉砂岩，浅灰—灰白色，平均厚度4.67m，其抗压强度63.76 MPa，软化系数0.50，属于半坚硬较稳定型。

直接底：铝土质泥岩，褐灰色，光滑细腻，厚层状，含鲕粒，遇水极易软化，易膨胀，厚度平均6.35m，其抗压强度29.4MPa，软化系数0-0.15，属于不坚硬不稳定型。

三、构造特征

工作面位于401采区西翼中段，区域构造位置处于祁家背斜与师家店向斜之间，主要受祁家背斜控制。工作面煤层倾角大部比较平缓，为1o～6o左右，工作面东部煤层倾角相对较陡。另外，根据41103工作面揭露及4上煤精细化解释显示工作面内主要褶曲和断层叙述如下：

（一）褶曲

1、祁家背斜

位于矿井中部，轴向近东西向，轴长约9km，轴部地层倾角2°左右，北翼倾角5°左右，与安化向斜南翼过渡部位倾角增大（17～21°），背斜宽度2.5～3km，枢纽呈马鞍状起伏。

2、师家店向斜

位于矿井南部，轴向北东东，向西倾伏变宽阔，两翼倾角平缓，一般2～3°，局部5～6°。

（二）断层

1、4煤DF07断层和F3断层

DF07为精细化解释较差断层，断层走向东南, 倾向东北，倾角70°～80°，断距0～8m，延伸长度226m；根据40105回顺实际掘进情况分析，DF07断层在回顺停采线处揭露，且与回联断层相连，断层揭露处巷道顶板及煤层较破碎，对工作面回撤期间造成一定影响，届时必须加强顶板及帮部支护，确保安全生产。

F3断层为精细化解释较差断层，断层走向近东南, 倾向东北，倾角７8°～８7° ，断距 6～13米，根据资料显示，延展至40105工作面停采线内可能性较小。

2、4上煤41103工作面揭露断层

41103工作面共揭露6个正断层。其中实际揭露断层落差最大

4.7m，落差均小于5m，倾角总体较小，延伸范围212m-254m。F2出现3-5m³/h短暂涌水，剩余断层导水性一般。根据资料分析及40105工作面实际掘进情况，6个断层都未发育到4煤。

四、水文地质条件

该工作面煤层顶板直接充水含水层属弱含水层，涌水量较小，不会对开采造成影响，但4号煤层上覆有两层的富含水层，分别为洛河组和宜君组，随着开采条件变化，也可能成为采场充水因素之一，加之40105工作面采掘过程中受41103采空区积水的影响，因此该工作面在回采期间，防治水工作尤为重要。

据《大佛寺煤矿地下水对煤矿安全开采影响的研究与分析》，4煤裂高采厚比平均16.85倍，40107工作面可采煤厚12.5m，计算得导水裂隙带发育高度平均210.6m，而40105工作面范围内4煤层据洛河组平均自西向东隔厚160m～200m。40105工作面采掘过程中导水裂隙带发育高度可发育至洛河组。根据彬长矿区冒落带高度为煤厚的3～5倍，计算得冒落带高度为37.5～62.5m，40105工作面范围内4煤与4上煤煤层自西向东隔厚12～26m，故回采垮落过程中会导通41103采空区积水。

综合认为，40105工作面准备过程中，各掘进头涌水量主要来源于构造裂隙水和施工水两方面，约10m3/h（含施工水），但遇到较发

育裂隙带或断层构造带时，极可能导通41103采空区积水。40105工作面回采过程中，工作面涌水主要来自延安直罗组弱含水层、洛河组强含水层及41103采空区积水，预计正常用水量200m3/h，最大涌水量1000m3/h左右。

五、工作面回采期间防治水方案

1）为保障安全生产，在回采过程中，严格执行“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，做到不安全不生产。

2） 40105回顺：回顺共计施工1500m（6.0×2.0×1.5m）、1300m（20×2.0×1.5m）、450m（20×2.0×1.5m）三个水仓，铺设3趟Φ225排水管路，各排水点均为双泵双电源，回顺排水能力达1000m³/h。

3） 40105运顺及泄水巷：运顺共计施工1300m（20×2.0×1.5m）、900m（20×2.0×1.5m）、300m（6.0×2.0×1.5m）三个水仓和300m处泄水通道1个，铺设2趟Φ225和1趟Φ325排水管路，各排水点均为双泵双电源，运顺泄水巷排水能力达1000m³/h。

4）工作面形成后，对工作面进行顶板直流电法勘探，找出富水异常区，结合上覆41103工作面实际情况实施探放水，提前对上覆41103工作面采空区积水及上覆含水层水进行探放。

六、工作面防治水措施

1）地测部加强回采工作面涌水量观测，做好预测预报工作。

2）综采队日常加强水泵、排水管路的维护及水仓、水沟清理工作，避免工作面疏水不畅，造成积水，及时清理水仓积淤，将水汇集在水仓中集中排出；负责对排水设备、设施进行现场管理，根据回采

情况，及时回撤、换接水泵，做到动态管理，随时可以进行排水作业。

3）地测部、生产部、动力部、安全部每周对采面的排水系统、防治水设施进行全面检查，发现隐患，及时整改完善。

4）工作面出现涌水时，地测部要加强涌水量观测，至少每天一次，监测涌水变化情况，并将观测情况向调度室汇报。

5）当采面涌水突然增大时，综采队必须立即报告矿调度室，由调度室通知防治水领导小组，并派地测部、动力部、安全部等相关技术人员现场指导排水。

6）发生大量涌水后，由矿总工程师组织技术人员，对涌水水源进行分析，必要时进行水质化验，判断涌水来源，采取必要的防治措施。

7）在回采过程中，工作面有透水预兆（如：挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大等异状）或工作面涌水量大于水泵排水能力时，必须停止作业，采取措施，汇报矿调度，按水灾避灾路线撤离所有受水威胁的人员。

8）所有作业人员必须熟悉避灾路线，工作面避灾路线必须保持畅通。

9）根据工作面涌水变化情况，制定其他的临时性防治水措施。

七、井下探放水

40105工作面向上对应411采区41103回采工作面，据41103工作面回采期间涌水量分析，采空区存在积水，积水区域位于工作面460m至935m之间，积水面积23593㎡，积水量31457m³。为了保证安全回

采，在工作面回采前对上覆41103工作面可能存在积水区域进行探放水工程（编制有专门的探放水工程设计）。

（一）探放水工作要求

1）采掘工作面探水前，必须编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。探放水钻孔的布置和超前距离，要根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度等确定。探放水设计一般由地测机构提出，经矿井总工程师组织审定同意后，方可按设计进行探放水。

2）探放水单位在接到探放水设计后，立即组织人员按照设计进行探放水。探放水时必须使用专用的探放水钻机，严禁使用煤电钻探放水。

3）钻孔放水前，必须估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量，防止淹井；放水时，要设有专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好记录。如果水量突然变化，及时处理，并立即报告矿调度室。

4）在探放水钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时，立即停止钻进，但不得拔出钻杆，立即向矿井调度室汇报，由调度室派人监测水情；若情况危急，要立即撤出所有受水威胁区域的人员到安全地点，然后采取安全措施，进行处理。

5）探放水钻孔施工要求参照《煤矿防治水规定》相关内容执行。

6）在探放水过程中，必须加强管理，安全作业，防止水害事故

的发生。

（二）探放水安全技术措施

1）施工前必须编制作业规程及安全技术措施，技术人员必须组织施工人员学习探放水设计，并认真学习《煤矿安全规程》和《钻机工操作规程》，使之熟悉掌握安全措施，保证施工人员安全，设备不发生故障，做到安全钻进。严禁使用煤电钻探放水。

2）钻孔放水前，必须估计积水量，并根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水流量，防止淹井；放水时，要设有专人监测钻孔出水情况，测定水量和水压，做好记录。如果水量突然变化，及时处理，并立即报告矿调度室。

3）探放水施工必须按批准的工程设计进行，不得擅自更改设计。

4) 施工队技术人员可根据现场顶板情况适当调整钻孔位置，钻孔开孔位置尽量布置在顶板完整地段。

5) 钻孔的位置、方向、角度必须由测量人员和负责探放水的技术人员现场共同标定。

6) 安全套管必须按规定安装，保证套管安装牢固，套管与闸阀用法兰盘连接，闸阀必须灵活可靠，安全套管用8＃铅丝与巷顶钢带联结。

7）钻探过程中，钻场应配备相关仪器或安排瓦检员定时不定时检查有害气体浓度，发现问题要及时采取措施，进行处理。

8）钻孔施工过程中，应设专人监测钻孔出水情况，测定水量，作好记录。遇到水量增大，超过排水能力时，要利用闸阀控制水量或

关闭闸阀，并电话通知调度室及时撤离可能受到水害危胁区域的作业人员。

9） 建立应急救援机制，探放水地点必须安设电话和安全警示牌。

10）钻进过程中如发现煤岩松软、片帮、来压或钻眼中水压水量突然增大时，要停止钻进，但不得拔出钻杆，并立即进行检查。孔内压力很大时，应马上将钻杆固定，严禁移动和拔起，以免钻杆伤人，并立即向调度室汇报。

11）为做好施工过程的防治水工作，施工单位在施工过程中，要在巷道一侧施工毛水沟，并在巷道低洼处设置具有一定储水能力的临时水仓，根据预计水量配备足够排水能力的水泵和管路，及时排水，确保安全生产。

八、周边采空区状况

40105工作面上方为41103工作面采空区，而41103工作面回采期间多次涌水故采空区存在积水。40105工作面范围内4煤层与4上煤间距12～26m之间，经计算综采放顶煤冒落高度得远大于4煤层与4上煤隔厚，故回采垮落过程中会导通41103采空区积水。因此40105工作面在回采期间，防治水工作均尤为重要，回采前必须对上覆41103工作面采空区积水区域进行探放水。因此，工作面回采期间，施工单位加强工作面防排水现场管理，确保排水系统完好，巷道排水点设备、设施齐全可靠，确保安全生产。

九、瓦斯地质

煤层瓦斯分布的影响因素有：煤厚、顶底板条件、地质构造、水

文地质条件等。

1）煤层瓦斯含量分析

煤储层本身就是一种高度致密的低渗透性岩层，上部分层和下部分层对中部分层有强烈的封盖作用，煤储层厚度越大，中部分层中瓦斯向顶底板扩散的路径就越长，扩散阻力就越大，对瓦斯的保存就越有利。据大佛寺钻孔瓦斯含量统计得，矿井范围内4号煤层瓦斯含量与煤层厚度具有一定的正相关性，即随着煤层厚度的增大，4号煤层瓦斯含量缓慢增大，瓦斯含量相对较高值位于煤厚在10～20m的区域。40105工作面平均可厚度12.5m左右，在井田范围内属较厚煤层，故瓦斯含量较高。根据工作面煤厚变化规律，煤层瓦斯含量相对呈东高西低的规律。

2）顶底板岩性对瓦斯赋存的影响

煤层顶板岩性对于煤层瓦斯的保存与富集具有十分重要作用。良好的封盖层可以减少瓦斯的向外渗流运移和扩散散失，保持较高地层压力，维持最大的吸附量，减弱地层水对瓦斯造成的散失。一般煤层顶板为砂质泥岩、泥岩类或致密灰岩时有利于瓦斯的保存，顶板岩层的岩性越疏松、颗粒及孔隙越大，则越利于瓦斯的运移和逸散。

40105工作面煤层直接顶板大多泥岩，老顶为砂岩，底板多为铝质泥岩，对照分析可得，工作面煤层顶底板岩性及分布对瓦斯的保存有利。

3）地质构造对瓦斯赋存的影响

据煤田勘探时期资料显示，瓦斯含量较高的钻孔为D32、D78、

180等孔，位于井田内主要褶皱（师家店向斜、祁家背斜）轴部区域，根据大佛寺瓦斯地质图，可明显看出褶皱对瓦斯含量的影响。

构造纲要图与瓦斯含量图结合图

由上图可知，40105工作面大部位于祁家背斜控制区域，煤层内瓦斯含量较高。

4）水文地质条件对瓦斯赋存的影响

侏罗系下统延安组下部富县组为泥岩类隔水层；上部为侏罗系中统直罗组裂隙含水层，与41103回采工作面顶板条件基本相似，由41103工作面探放水经验得，本区含水层水层裂隙较发育，但裂隙导通性差，水力联系比较弱，渗透系数低，故地下水以静水压力、重力驱动方式流动，呈封闭状态，对煤层瓦斯有封隔作用，造成本区内煤层瓦斯相对富集。

综合考虑，40105工作面对应的4上煤已开采，4号煤层及邻近层瓦斯在4上煤煤层开采时已经得到了部分释放，根据相邻40107工作面回采期间瓦斯资料对比分析，结合本工作面地质条件，预计该工作面

在回采期间工作面绝对瓦斯涌出量为20～30m3/min。

十、封闭不良钻孔及抽采井

在工作面影响范围内有三个钻孔D30、D37和DFS-02-VR1。其中D30和D37为地质勘探钻孔，DFS-02-VR1为瓦斯抽放孔，根据钻孔资料显示，D30、D37孔封孔性良好，不会对回采构成威胁。但DFS-02-VR1抽采井分支孔从南北方向经过整个40105工作面。40105回顺1369m处、运顺1469m处可能揭露抽采井。回采过程中严格执行“预测预报有疑必探、先探后掘、先治后采”方针，提前做好预测预报工作，回采期间调整施工工艺，防止出现瓦斯异常及涌水现象，确保安全生产。 十一、储量计算

40105工作面走向长度1855m，可采长度1725m,倾向200m，平均全煤厚度13.7m，可采厚度12.5m，底煤平均厚度1.2m，容重1.39t/m3。

1）工作面地质储量：

1855×200×13.7×1.39=706.5万吨；

3）工作面可采储量：

1725×200×（13.7—1.2）×13.9=599.4万吨

4）工作面可采出量=工作面可采储量×（1—工作面损失率） =599.4×85%

=509.5万吨

5）提高回收率措施

制定并完善管理制度及细则，健全各类报表、台帐、图纸，加强考核力度。采用科学合理措施尽量减少底煤留设以及采用有效顶煤预

裂方法，提高工作面回收率。

十二、其他建议

1）该工作面由于40105工作面受上覆41103工作面影响，顶板压力大，破碎易垮落。在回采过程中，必须加强工作面的顶板管理与防治水管理，且对工作面的涌水量情况、顶板管理情况做好详细记录，为下一个工作面回采提供各项真实有效的参考数据。

2）加强探放水工作，回采前依据顶板直流电法勘探资料设计实施探放水工程，做到“预测预报，有疑必探，先治后采”，回采过程中加强防治水管理，确保安全生产。

3）在巷道低洼段应及时施工水仓，配置足够排水能力的水泵、备用泵及相应的排水管路，确保及时有效的将工作面涌水排走，确保正常生产。

4）加强巷道内水沟、水仓及沉淀池的管理，严禁巷道内积水。

5）加强对工作面的探煤厚管理，提高工作面回收率。

6）加强瓦斯监测和通风管理，防止瓦斯聚集，发生事故。