龍永煤田牛欄山井田15煤層穩(wěn)定性及可采性分析

【摘 要】文章闡述了牛欄山煤礦15煤層頂?shù)装鍘r性特征和III3標(biāo)志層特征。同時(shí)，通過對(duì)影響煤層賦存狀況較大的3號(hào)傾伏向斜、4號(hào)傾伏背斜、F14、F12斷層等地質(zhì)構(gòu)造，以及鉆孔和井巷揭露資料等綜合研究分析，認(rèn)為15號(hào)煤層在個(gè)別塊段的穩(wěn)定性較好，屬局部可采煤層，具有一定的經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】煤層特征；煤層穩(wěn)定性；煤層可采性；地質(zhì)構(gòu)造

1.概況

龍永煤田牛欄山井田位于福建省永定縣撫市鎮(zhèn)北部，根據(jù)1976年12月福建省197煤田地質(zhì)勘探隊(duì)提交的《牛欄山井田地質(zhì)勘探（最終）祥查報(bào)告》，牛欄山煤礦主要開采P1t3煤層，探明的可采煤層為3、7、10、22、25等五層。15煤層為極不穩(wěn)定煤層，報(bào)告未計(jì)算儲(chǔ)量。

牛欄山煤礦地質(zhì)工作者在礦井生產(chǎn)過程中，通過對(duì)井巷工程揭露資料、井田內(nèi)鉆孔、槽探以及小煤開采收集的資料等進(jìn)行認(rèn)真對(duì)比、分析和研究已初步掌握了15煤層在各塊段的變化規(guī)律。特別是在+285標(biāo)高以上的三采區(qū)和+285標(biāo)高以下的202采區(qū)15煤層結(jié)構(gòu)、煤層厚度等均相對(duì)較穩(wěn)定，具有一定的可采性。

本文研究范圍：東至F13斷層，南至F1斷層，北至+450標(biāo)高，西至F10斷層，即三采區(qū)和202采區(qū)。

2.地層及煤層特征

2.1地層

15煤層屬童子巖組三段第三亞段地層（P1t33）。

2.2煤層

15煤層結(jié)構(gòu)較簡單，灰黑色，金鋼光澤，貝殼狀斷口，粉粒狀塊煤。煤質(zhì)較好，煤巖組分：以亮煤為主，半亮煤次之。煤層最小厚度為0米，最大厚度為2.21米，平均0.67米。直接頂板為砂質(zhì)泥巖，常含橢圓形鐵質(zhì)、泥質(zhì)小結(jié)核和豐富的植物化石（如：單網(wǎng)羊、櫛羊齒、苛達(dá)等）；間接頂板為一套厚層狀細(xì)砂巖，厚度3-6米，層面含豐富的白云母片，中部為一層厚度約0.60米的淺灰色中厚層狀細(xì)砂巖；煤層底板細(xì)粉砂巖，含根莖化石，有時(shí)變?yōu)椴緦訝钌皫r，往下4-5米可見15下煤層，再往下為一層0.6-3.0米的深灰色中厚層狀細(xì)砂巖。

15煤層下距16煤層15米，上距10煤層46米。16煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，含豐富的瓣鰓類化石及立體裂齒蛤，煤層直接頂板含小個(gè)體舌形貝，該特征井田內(nèi)很穩(wěn)定，是15煤層的良好對(duì)比標(biāo)志。

III3標(biāo)志層：井田內(nèi)15煤層頂板至16煤層頂板真厚度約20米巖性組合特征非常穩(wěn)定，為III3標(biāo)志層。

3.地質(zhì)構(gòu)造

牛欄山井田處于龍巖山字型構(gòu)造體系前弧西翼內(nèi)側(cè)，撫市向斜北翼，離弧頂較近，由于受到向南壓力和側(cè)壓力的強(qiáng)烈擠壓，致使井田內(nèi)褶曲和斷裂特別發(fā)育，破壞了地層的完整性和煤層穩(wěn)定性。

3.1褶曲

井田內(nèi)一級(jí)褶皺構(gòu)造由1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)等四組向SSE傾伏的背向斜組成，他們控制了井田內(nèi)煤層的賦存狀態(tài)。3號(hào)背斜西翼后期由于受F10斷層的破壞，形成更次一級(jí)小倒轉(zhuǎn)褶曲，這些褶曲的軸面傾向基本與主褶曲一致。三采區(qū)及202采區(qū)15煤層主要賦存于F10斷層以東3號(hào)傾伏向斜與4號(hào)傾伏背斜之中。

1、3號(hào)傾伏向斜

3號(hào)傾伏向斜與3號(hào)傾伏背斜對(duì)應(yīng)，幅度不大，寬度約250米，向SE傾伏，延伸長度約800米，下部受F2斷層小切割，向斜軸部各煤層賦存情況較好。

因此，位于該區(qū)域的三采區(qū)及202采區(qū)15煤層及其他主采煤層有比較良好的賦存條件，相比其他采區(qū)煤層結(jié)構(gòu)、煤層厚度等均較穩(wěn)定。

2、4號(hào)傾伏背斜

4號(hào)傾伏背斜和3號(hào)傾伏向斜相對(duì)應(yīng)，幅度較大（約100-300米），寬度小，向SE方向傾伏，延伸長度約800米，兩翼傾角上部陡立，有倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，下部較緩，軸面扭曲，軸部受F2斷層切割。由于受強(qiáng)烈擠壓，軸部次一級(jí)褶曲特別發(fā)育，地層破碎，煤層普遍有變簿現(xiàn)象，煤層連續(xù)性和穩(wěn)定性差。東翼上部受F13斷層影響，導(dǎo)致該區(qū)域15煤層普遍變簿，煤層連續(xù)性較差。

3.2斷層

15煤層主要受F14、F12等斷層影響，其走向與褶曲軸向基本一致，多為高角度的正斷層或逆沖斷層，其次區(qū)域內(nèi)由于斷層發(fā)育及構(gòu)造擠壓，小斷層、小褶曲多，造成巖性破碎，根據(jù)井下揭露的地質(zhì)資料，平均每百米巷道可見4.06條斷層，由于斷層多，造成煤層缺失或煤層局部變厚、壓簿等現(xiàn)象，破壞了原生煤層的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

1、F14斷層。F14為張性正斷層，傾向2100左右，傾角約600，落差22-60米，延伸長度約700米，斷層破碎帶寬度1-4米，北部被F10斷層切割，向南逐漸消失。

2、F12等斷層。F12為張扭性正斷層，傾向1000-1600左右，傾角約450-550，落差35-100米，延伸長度大于1000米，破碎帶寬度1-5米，被F4、F7、F10斷層切割。

4.煤層穩(wěn)定性及可采性分析

煤層穩(wěn)定性是指煤層厚度變化，結(jié)構(gòu)變化及可采程度的總合。根據(jù)《礦井地質(zhì)規(guī)程》第七條煤層穩(wěn)定性的評(píng)定“簿煤層以可采性指數(shù)（KM）為主，煤厚變異系數(shù)（r）為輔”的規(guī)定，對(duì)15煤層穩(wěn)定性評(píng)述如下：

（一）全礦井

（二）三采區(qū)及202采區(qū)

另外，根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T 0215-2002）附錄D：《構(gòu)造復(fù)雜程度、煤層穩(wěn)定程度類型劃分及鉆探工程基本線距》規(guī)定： 煤層穩(wěn)定程度劃分為四種類型

1、穩(wěn)定煤層：煤導(dǎo)厚度變化很小，變化規(guī)律明顯，結(jié)構(gòu)簡單至較簡單；煤類單一，煤質(zhì)變化很小。全區(qū)可采或大部分可采。

2、較穩(wěn)定煤層：煤層厚度有一定變化，但規(guī)律性較明顯，結(jié)構(gòu)簡單至復(fù)雜；有兩個(gè)煤類，煤質(zhì)變化中等。全區(qū)可采或大部分可采?？刹煞秶鷥?nèi)厚度及煤質(zhì)變化不大。

3、不穩(wěn)定煤層：煤層厚度變化較大，無明顯規(guī)律，結(jié)構(gòu)復(fù)雜至極復(fù)雜；有三個(gè)或三個(gè)以上煤類，煤質(zhì)變化大。包括：

煤層厚度變化很大，具突然增厚、變薄現(xiàn)象，全區(qū)可采或大部分可采；煤層呈串珠狀、藕節(jié)狀，一般連續(xù)，局部可采，可采邊界不規(guī)則；難以進(jìn)行分層對(duì)比，但可進(jìn)行層組對(duì)比的復(fù)煤層。

4、極不穩(wěn)定煤層：煤層厚度變化極大，呈透鏡狀、雞窩狀，一般不連續(xù)，很難找出規(guī)律，可采塊段分布零星；或?yàn)闊o法進(jìn)行煤分層對(duì)比，且層組對(duì)比也有困難的復(fù)煤層；煤質(zhì)變化很大，且無明顯規(guī)律。

5.結(jié)論

綜上所述，15煤層在全礦范圍內(nèi)屬不穩(wěn)定-極不穩(wěn)定煤層，但位于F10斷層以東，3號(hào)傾伏向斜與4號(hào)傾伏背斜之間的三采區(qū)及202采區(qū)15煤層穩(wěn)定性及可采性較好，煤厚變異系數(shù)小，具有較高的經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值。