西101綜放工作面灰渣庫下綜放開採資料
甘肅靖遠煤電股份****大水頭煤礦
2023年10月26日
一、 概況
1、地理位置： 西一採區101工作面地面位於刀楞山以北，羅家川、總機廠以南，西部有靖遠電廠灰水壩，水體三面由地表出露的丘陵所圍，西翼為人工壩體。西101東部地表大部分為旱田沙地，地表之上大部分地區為丘陵地帶，地面標高為：
1595m～1625m。
2、井下位置及四鄰採掘情況：西101工作面處1120水平，工作面煤層底板標高為1080m～1115m。東與西一採區運輸上山、回風上山及中201工作面開切眼為界，西以ⅰ勘探線為界，南以df9斷層為界，北以西1120運輸大巷為界。
3、工作面走向長507m，傾斜寬為110/90m，在回風順槽靠切眼段因df9號斷層限制設計呈「刀把子」形狀，面積合計為：54460㎡，煤層厚度為5.5m～8.
5m，平均為6.5m。煤層結構為單一結構，傾角約2～12。
4、地質構造：走向方向，西101工作面煤層底板總體變化是北東傾斜的背斜構造形態，東西部稍低，中部稍高，工作面中部小褶曲構造發育;傾向方向，工作面煤層底板運輸順槽整體低於回風順槽，呈單斜構造，煤層傾角在 2 ～12。
西一採區101工作面區域範圍內南北向有df9、f40號兩大斷層，兩斷層落差均較大，其中df9斷層落差約40m左右，f40號斷層落差約45m左右，兩斷層走向大致與西101工作面走向一致，是制約工作面傾斜寬度的主要地質構造；由於f40斷層為正斷層，受斷層牽引應力作用，f40斷層附近煤層較薄，df9斷層為正斷層，受斷層拉應力作用，靠近df9斷層回風順槽一側煤層較薄。除以上兩斷層之外，在掘進過程中還揭露出f西101-1、f西101-2、f西101-3斷層三條中小型斷層，f西101-1、f西101-3斷層均為與工作面斜交正斷層，f西101-1在工作面內延展長度90m左右，f西101-1落差5公尺左右，煤層完全斷開；f西101-3斷層在工作面內延展長度100m左右，f西101-3落差2m以下；f西101-2斷層為走向斷層，落差3公尺左右，斷層面在西101運輸順槽內展布，下降盤（南盤）整體在工作面內，延展長度100m左右。
西101工作面於2023年5月20日開始回採，截至2023年10月26日已推進440公尺。巖移觀測點於2023年6月7日布設完畢，共布設觀測點25個、觀測線3條（包括回水道觀測線），累計觀測了15次。開採後巖移未對工作面作業造成影響，地表不存在明顯塌陷，初採良好，這對後續工作面的開採提供了良好的經驗。
初步驗證採用綜採放頂煤採煤法可以在電廠灰渣庫下安全開採，開採後地面灰渣庫與井下的水利關係不妨礙綜放開採，前提是井下與地面應當採取可行的技術措施。
二、地質構造情況
西101工作面煤層底板總體變化是北東傾斜的背斜構造形態，東西部稍低，中部稍高，工作面中部小褶曲構造發育;傾向方向，工作面煤層底板運輸順槽整體低於回風順槽，呈單斜構造，煤層傾角在 2 ～ 12。
西一採區101工作面煤系地層綜合柱狀圖（圖1）
工作面區域範圍內共f西101-1、f西101-2、f西101-3、df9及f40號兩大斷層及，其中df9斷層落差在40m左右，f40號斷層落差在12～31公尺，兩斷層走向大致與西101工作面走向一致；由於工作面布置受大斷層影響，尤其是工作面相遇次生斷層區段，煤層底板及厚度起伏較大，受應力拉伸煤層變薄。 由於斷層較多，所以可能會對灰渣庫引起一定的變形情況，開採後可知對地面影響沒有預計的大，未來臨近工作面開採是否會受斷層影響也不夠明朗，有待進一步觀察。為最大限度的確保安全開採必要做以下一些工作：
f40斷層是否出露地表不能確定，其含水性和導水性通過探水試驗確定，都按最不利條件和煤礦防治水規定留設導水斷層防隔誰煤柱，其中一側留設到50m。
工作面地質構造情況（表1）
三、井下水文地質情況
西101工作面水文地質條件比較簡單，一層煤之上有ⅱ、ⅲ兩個含水層，均為富水性極弱的含水層，該面回採前，通過對f40和df9斷層鑽探分析，查明這兩條斷層均含水性較弱，無導水性，在工作面回採期間制定了相應的防治水措施，均未出現出水現象。由於生產用水最大湧水量3.9m/h,正常湧水量2.
2m/h，均對正常開採不構成威脅。受採動影響時，覆巖中的導水裂縫帶或垮落帶未觸及煤層之上的水體，原有的導水斷層不與水體相通，所以沒有對工作面湧入超限水量。
西101工作面井下湧水量（表2）
西101工作面湧水量圖（圖2 ）
四、回採對地面設施影響
根據目前開採狀況分析，西101工作面開採後造成了地表一定的移動和下沉變形。由於西101工作面地表為荒山溝壑區域，回採會引起與中201工作面開採後類似的地表移動和變形，主要表現為引起地表丘陵沙地裂縫及下沉。地面主要設施為灰渣庫本身以及一些配套管路等，灰渣庫邊緣收採動影響有稍許變形，地面配套管路未見明顯彎曲，日常觀測和維護持續跟進。
五、開採沉陷觀測方法
西101綜放工作面採用綜採放頂煤、一次採全厚、全部垮落法採煤方法。該面2023年5月20日初採初放，2023年6月7日在西101綜放工作面地表設定地表巖移觀測站，走向方向布設了10個觀測點、傾向方向布設了9個觀測點、回水道布設了6個觀測點，詳見附圖4。
西101工作面沿工作面傾向方向和走向方向各設一條觀測線（包括回水道觀測線），兩觀測線大致互相垂直，測點從移動盆地**開始向兩邊的移動邊界布置，根據地表形態不同，點間距在50～100m。觀測站建立完畢後進行觀測，每週進行一次下沉量及積水變化的觀測，並對資料進行分析及上報見附圖5，截至2023年10月14日共觀測了14次。科學有效的記錄了地面下沉的幅度和變化速度，為整體採煤進度和技術研究提供了良好的資料資料，也為後續工作面的開採積累了初步直觀的經驗。
隨著開採的結束，地表的變化還要持續一段時間，我們的觀測也要伴隨著到移動基本處於停滯為止，綜合所有的情況推斷西採區整體變形趨勢和對地表造成的破壞程度。科學有效地維護灰渣庫的使用與安全穩定地開採灰渣庫下的儲煤要做到和諧統
一、平穩過渡，開採沉陷觀測的持續進行和判斷分析功不可沒。
六、實驗室試驗
我礦開採前委託中國礦大做了模擬實驗。實驗室試驗內容包括岩性試驗、相似材料模擬試驗和數值模擬。岩性試驗的目的是確定上覆岩性特點及隔水效能。
由於進行覆巖破壞觀測和水位觀測僅能獲得幾組觀測結果，而相似材料模擬試驗和數值模擬可以得到不同條件下的覆巖、地表移動破壞的全部變化情況，是實際觀測結果的必要補充。
岩性試驗：岩性、礦物成分、顆粒分級、岩石力學強度（拉、壓、剪、彈模、泊松比）、水理性質（飽和吸水率、膨脹及崩解特性）、泥質成分及其變化。模擬試驗以庫下開採工作面為例項，按比例模擬，考慮相似材料配比，模擬不同的開採高度，進行試驗的觀測，監測岩層內部及地表變形破壞，確定覆巖和地表的變形和破壞規律。
實驗室試驗結果為庫下開採提供了借鑑的依據。
七、觀測結果分析
根據實測資料分析，觀測線的地表移動和變形分布特徵為：西101工作面開始推進160m時地表沿走向、傾向出現移動，工作面開始回採到地表開始下沉的時間為2個月。當工作面推進至230m處位於走向線和傾向線相交處時，走向觀測點6號點最大下沉量為92mm、傾向觀測點1號點下沉量為33mm、回水道觀測點3號點最大下沉量為29mm。
工作面回採期間，最近一次觀測於2023年10月22日，走向觀測5號點最大下沉量為377mm、傾向觀測點1號點下沉量為353mm、回水道觀測點4號點最大下沉量為65mm，地表處於持續下沉的狀態。
西101工作面月推進度及巖移觀測最大下沉量（表3）
西101地表巖移觀測下沉量曲線圖（圖4）
八、回採安全技術措施
根據以上水害分析，西101工作面回採時防治水的重點是防治地表灰壩積水潰入井下。我礦委託中國礦業大學研究並提交了《大水頭煤礦蓄水池下綜採放頂煤安全開採可行性研究報告》，根據報告結論及提出的安全技術措施，結合工作面井上下實際，制定以下安全技術措施。
6地表地質作用
堆積階地根據多級階地之間的接觸關係，還可分為上疊階地 內疊階地等。基座階地 階地由兩種物質組成，上部是河流沖積物，下部是基岩。它是由於河流下切的深度超過了原沖積層的厚度，切到基岩內部而形成的。它分布於新構造運動上公升顯著的山區。七 岩溶的形成條件 1.可溶性岩石 石灰岩 白雲岩及泥灰巖等，可溶性成分...
21302地表巖移觀測站設計說明書
一 設定觀測站地區的地形地質概況 本觀測站位於21302工作面上方，對應地表高程 580 775公尺，蓋山厚度345 559公尺。工作面對應地表南部為小張嶺東部山梁，大部分為耕地，小張嶺南側有一50號飲用泉水，湧水量為0.020立方公尺 小時 北部為大張嶺及其南北兩側溝梁，對應地表以耕地為主，切眼以...
1301地表巖移觀測站設計說明書
一 設定觀測站地區的地形地質概況 本觀測站位於1301工作面上方，對應地表高程 1959 2000m，蓋山厚度150 300m。工作面對應地表南部為玉龍煤礦工業廣場 北部為荒山，對應地表以高中山及岩溶峰叢山地地貌為主，切眼以東主要為龍坪村耕地 在本工作面採動影響東部邊界以外 工作面所在地層及頂底板從...