王江宏
淮沪煤电有限公司丁集煤矿，安徽淮南 232001
摘要：为精准实现1531（3）运顺回风联巷探控，实现巷道上山施工过断层顺利对接下盘煤层，本工程采用地质条件研判、地面三位地震剖面动态分析及井下定向定位钻探等“三位一体”综合探控技术，查明了该巷道断层的空间形态及工程地质性质。结果表明：“三位一体”的过断层揭煤综合探控技术安全的保证了揭露断层及煤层，有效预防了施工冒顶及瓦斯事故的发生。
关键词：丁集矿；揭煤；断层；层位控制
引言
淮沪煤电有限公司丁集煤矿，现生产规模为6.0Mt/a。于2004年6月28日正式开始矿井建设。矿井设计生产能力5.0Mt/a，矿井投产时间为2007年12月26日，2012年核定生产能力6.0Mt/a。丁集矿井位于淮南市西北部，距淮南市洞山约50公里，行政区划隶属淮南市潘集区和凤台县丁集乡。丁集矿井为全隐蔽地区，煤系上覆新近系地层厚达346.75～603.10m，据钻探揭示，有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、古近系、新近系和第四系。矿井内含煤地层包括石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组及二叠系上统上石盒子组。
矿井位于淮南复向斜中北部，矿井东北部为潘集背斜西缘，西部为陈桥背斜东翼与潘集背斜西缘的衔接带。潘集背斜轴及地层走向北西西展布。北部为宽缓背斜，形态较为完整，两翼地层倾角10～15°；背斜南翼为矿井主体部分，总体为一单斜构造。地层走向呈缓波状变化，断层较发育，以走向逆断层为主，矿井东北部有岩浆侵入煤层。 矿井西部位于陈桥背斜东翼与潘集背斜西部的衔接带，总体构造形态为走向南北，向东倾斜的单斜构造，地层倾斜平缓，倾角5～15°，并发育不均的次级宽缓褶曲和断层。次级褶曲有胡桥子向斜和小陈庄背斜。
1 概况
本次研究的1531（3）工作面位于矿井东三采区，为东三采区第三个开采条带。东三采区均位于矿井地面高精度三维地震勘探覆盖范围内，已对采区内构造发育情况进行了初步控制。1531（3）运顺回风联巷上山揭露SF271（H=25m）断层下盘煤层，揭煤后跟层施工工作面运输顺槽。为减少揭煤工程量，降低顶煤施工的顶板和瓦斯风险，巷道设计上山施工正对煤层下盘煤揭煤，要求准确控制断层面位置及下盘煤层赋存情况。
3.1 巷道设计
1531（3）运顺回风联巷设计工程量333m，前期煤巷已施工94m，巷道向前施工揭露SF271断层后揭露13-1煤层，揭煤后跟煤层顶板掘进。
为了利于巷道后期使用，避开巷道上山顶煤施工揭露13-1煤层，减少顶煤施工冒顶风险。同时要满足工作面回采期间安装DSJ120/2000/3*355皮带机需求，需要施工80m平巷，调整设计从停头位置开始10°上山，正对SF271断层下盘13-1煤层揭煤。
3.2 SF271断层情况
SF271断层位于东三13-1采区，断层先期由地面三维地震勘探控制，断层走向南北，倾向西，落差10-25m，1521（3）工作面两巷实际揭露落差为10-18m，预计1531（3）运顺回风联巷揭露此断层的落差为25m。
3.3 风险描述
巷道设计调整后，要求对SF271断层以及13-1煤层赋存情况的控制更加精确，正对断层下盘13-1煤层揭煤难度较大。这就要求既要提前精准探控断层及煤层的赋存情况，又要确保巷道施工的层位以及巷道施工的标高，确保巷道能满足设计要求。
2 保障措施
2.1 三维地震资料
巷道掘进前，通过地面三维地震工作站对沿巷道施工方向的时间剖面进行动态分析，初步控制了SF271断层的产状以及断层两盘13-1煤层。根据三维地震时间剖面显示，该断层在时间剖面上显现明显，断层附近反射波明显异常，断层摆动范围在10~20m范围内。
2.2 前期地质前探控制
为了进一步控制SF271断层产状及断层两盘13-1煤层赋存情况，以及为巷道设计变平标高提供依据，在巷道下方的东三13-1轨道大巷内设计施工了4组地质孔，共施工钻孔12个。钻孔施工期间，地测科安排人员跟班，准确判断煤层层位，要求施工一个钻孔反演一个钻孔，对钻孔的施工参数进行动态调整，确保钻孔施工有效，并能准确控制断层及煤层。
通过钻孔反演，最终确定了断层位置，确定了断层上盘13-1煤层标高为-735m，断层下盘煤层标高为-710.5m～-705.1m。断层和煤层的基本控制，为巷道的变平标高提供可设计依据。
2.3 周边巷道实见SF271断层推延
1531（3）运顺回风联巷施工过程中，根据1531（3）运顺联巷和东三集中轨道大巷实见SF271断层位置，推延得到该巷道预计见断层位置。
2.4 过程探控
根据丁煤安[2020]4号文及揭煤要求，为进一步控制断层及两盘煤层赋存情况，巷道施工过程中共施工了两组地质前探孔。
1）第一组前探孔
根据前期施工的地质孔和周边巷道实见断层推延情况，控制的断层及13-1煤层标高，要求巷道施工至变平点（即巷道底板标高为-707m，“Q4”点前42.9m处）停头施工前探孔8个，进一步控制13-1煤层标高及S271断层位置。
2）第二组前探孔
巷道揭露SF271（H=22m）断层后，13-1煤层位于巷道底板，为了准确控制巷道见煤层位置、前方煤层变化趋势以及巷道施工坡度，在巷道施工至“Q7”点前7.2m处施工了第二组前探孔3个，确定前方13-1煤层层位以及控制了SF271伴生断层F1531(3)-1（H=2.5m），确定巷道平巷施工过F1531(3)-1断层后，13-1煤层抬至巷道内，巷道将全断面揭开13-1煤层。
2.5 地质调查及顶底板探眼
1531（3）运顺回风联巷施工过程中，地测科加强地质调查，做到勤调查，勤打探眼，勤分析，精准控制断层及煤层层位，精确指导井下巷道施工坡度，具体如下：
1）1531(3)运顺联巷迎头施工顶板10m探眼，准确控制了SF271断层下盘13-1煤层标高为-707m。
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2）1531(3)运顺回风联巷过SF271断层后，施工底板探眼对13-1煤层层位进一步的控制，并根据1531(3)运顺联巷探控的13-1煤层标高，确定巷道施工方案，保证巷道能够满足后期使用要求。
3 结论
3.1 巷道施工前通过三维地震资料分析断层的位置及落差，对断层及煤层有了初步的控制，给巷道设计提供前期资料。巷道施工过程中根据地质前探孔、周边巷道实际揭露推延、加强巷道调查及顶底板探眼的手段，“三位一体”的过断层揭煤综合探控技术准确控制了SF271断层和断层两盘13-1煤层，目前巷道已全断面揭开断层下盘13-1煤层，平巷施工了100m，满足了巷道设计和后期使用。
3.2 为保证巷道施工质量以及后期使用，减少巷道揭煤的安全风险，巷道设计应尽量避开在断层附近揭煤。
参考文献：
[1]常蓝天.利用矿井钻探数据分析断层的几种方法探析[J].江西煤炭科技,2020(02):171-174.