淺談渦北煤礦礦井地質(zhì)條件分類

郭鴻 胡菊艷

摘 要：文章通過對影響渦北煤礦生產(chǎn)的各種地質(zhì)條件的分析，確定了渦北煤礦的礦井地質(zhì)條件類型。這對指導(dǎo)生產(chǎn)有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：渦北煤礦；礦井地質(zhì)條件；煤層穩(wěn)定性；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度

1 井田概況

渦北煤礦位于淮北平原西部，行政區(qū)劃屬安徽省渦陽縣管轄。本礦井南起F9斷層，北至劉樓斷層；東起太原組第一層灰?guī)r頂界面的隱伏露頭線，西止于32煤層-1000m水平等高線的地面投影線（見圖1）。平面上近似為一矩形，南北長5.62～6.53km，東西寬2.33～3.71km，面積約為17.1km2（見圖1）。本礦井為華北石炭～二疊紀(jì)含煤地層。主要含煤地層為二疊紀(jì)上石盒子組、下石盒子組和山西組。上石盒子組下部含1、2、3三個煤組，多為薄煤層。下石盒子組含4、5、6、8等四個煤組，為礦井主要含煤段。山西組下部含10、11兩個煤組，煤層薄，煤分層少?？刹傻挠?2、62、63、81、82、112等六層煤層，其中81、82為主要可采煤層，平均總厚7.37m，占可采煤層總厚的73%；其它為局部可采煤層。

圖1 渦北煤礦構(gòu)造綱要圖

根據(jù)《煤礦地質(zhì)規(guī)程》相關(guān)內(nèi)容：（1） 各類礦井的評定標(biāo)準(zhǔn)為： 一類礦井，地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度均為Ⅰ類，其它開采地質(zhì)條件不高于Ⅱ（ 含Ⅱ） 類。二類礦井，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層的穩(wěn)定程度均為Ⅱ類或其中有一項(xiàng)為Ⅰ類，另一項(xiàng)為Ⅱ類，其它開采地質(zhì)條件不高于Ⅲ（ 含Ⅲ） 類。三類礦井，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層的穩(wěn)定程度中有一項(xiàng)為Ⅲ類，另一項(xiàng)為Ⅰ類或Ⅱ類。四類礦井，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度均為Ⅲ類，或其中有一項(xiàng)為Ⅳ類。五類礦井，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度均為Ⅳ類。（2） 礦井地質(zhì)條件分類碼代號表示法： 礦井地質(zhì)條件的名稱用帶注腳的四位羅馬數(shù)字表示： 第一位數(shù)表示礦井地質(zhì)條件類別，第二位數(shù)（用橫杠與第一位數(shù)隔開） 表示地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度，并以復(fù)雜程度最高的地質(zhì)因素的代號（ a、b、c） 作注腳來表明斷層（a） ，褶皺（b） 和巖漿侵入（c） 對煤層的影響。第三位數(shù)表示煤層的穩(wěn)定程度，注腳代號為d。第四位數(shù)表示其它開采地質(zhì)條件，其注腳代號，頂?shù)装鍡l件為e，傾角為f，其它特殊地質(zhì)因素為g。本文主要根據(jù)礦井鉆孔資料和建井地質(zhì)報告資料對該礦井進(jìn)行礦井地質(zhì)條件分類。

2 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的評定

本次評定原則上以斷層、褶皺和巖漿侵入三個因素中復(fù)雜程度最高的一項(xiàng)為準(zhǔn)。

2.1 斷層

根據(jù)鉆探、測井和地震資料，本礦內(nèi)共組合斷層118條，其中正斷層113條，逆斷層5條；落差H<5m的7條，5m≤H<10m的43條，10m≤H<20m的31條， 20m≤H<30m的10條， 30m≤H<50m的7條， 50m≤H<100m的12條，H>100m的10條，另有三維地震顯示未被組合的孤立斷點(diǎn)12個。大、中型斷層較多，且相互交叉切割，嚴(yán)重破壞了煤層的連續(xù)性，改變了煤層原生空間關(guān)系。斷層復(fù)雜程度為Ⅲ類。

2.2 褶曲復(fù)雜程度評定

渦北煤礦總體上為一走向近南北，向西傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角一般10°～25°，礦內(nèi)褶曲不發(fā)育，僅有寬緩的波狀起伏。褶曲復(fù)雜程度為Ⅰ類。

2.3 巖漿侵入復(fù)雜程度的評定

經(jīng)鉆孔揭露，礦內(nèi)巖漿活動不甚強(qiáng)烈，受巖漿侵入的影響很小。巖漿侵入對煤層的影響程度為Ⅰ類。

3 煤層穩(wěn)定程度的評定

本次煤層穩(wěn)定性評定的原則是：薄煤層以可采性指數(shù)（km）為主，煤厚變異系數(shù)（r）為輔；中厚及中厚以上煤層以煤厚變異系數(shù)（r）為主，可采性指數(shù)（km）為輔（對于煤厚異常點(diǎn)不參與本次計(jì)算）。見表1

計(jì)算方法如下：

煤層的可采性指數(shù)：Km=n′/n；

式中：n-井田內(nèi)參與煤厚評價的見煤點(diǎn)總數(shù)（要求分布均一，有代表性）；n′-其中煤厚大于或等于可采厚度的見煤點(diǎn)數(shù)（最低可采厚度為0.7m）。

r=s/m′×100%

s=Σ（mi-m′）/n-11/2

式中：mi-每個見煤點(diǎn)的實(shí)測厚度；m′-礦井內(nèi)煤層的平均厚度；n-參與評定的見煤點(diǎn)數(shù)；s-均方差值。

通過以上計(jì)算，本礦主要可采煤層81、82分布穩(wěn)定，全礦可采或全礦大部分可采，厚度有一定的變化，結(jié)構(gòu)簡單～較簡單，為較穩(wěn)定煤層；32、62、63、112煤層薄，不可采區(qū)分布無明顯規(guī)律，可采指數(shù)一般不超過50%，為局部可采的不穩(wěn)定煤層。81、82煤層的資源/儲量占全礦井資源/儲量80%以上，因此，本礦井煤層的穩(wěn)定程度為Ⅱd類。

4 其它開采地質(zhì)條件復(fù)雜程度的評定

4.1 煤層頂、底板復(fù)雜程度的評定

本礦井各煤層頂板以泥巖為主，并有少量的粉砂巖或細(xì)砂巖；底板一般為泥巖。根據(jù)巖石的膠結(jié)程度和力學(xué)強(qiáng)度，頂板為泥巖巖石力學(xué)強(qiáng)度低，變形模量小，遇水而泥化膨脹、崩解，開采過程中容易放頂；而砂巖抗壓強(qiáng)度高，頂板不易坍塌。底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，巖石受壓易破碎，局部可能產(chǎn)生底鼓。各可采煤層頂、底板一般較平整、完整，除斷層附近，裂隙一般不很發(fā)育。故本礦頂、底板條件復(fù)雜程度為Ⅱ類。

4.2 煤層傾角煤層穩(wěn)定性的評定

本礦井煤層傾角一般為10°～25°，變化不大，煤層傾角為Ⅱ類。

4.3 其它特殊地質(zhì)因素復(fù)雜程度的評定

4.3.1 瓦斯

本礦井煤層瓦斯風(fēng)化帶深度為基巖界面下垂深120～130m，即水平深度-500m。根據(jù)采樣測試32、81、82煤層最大甲烷含量分別為6.85、6.96和8.84ml/g.daf，屬低瓦斯范疇。但據(jù)該礦《礦井初步設(shè)計(jì)說明書》計(jì)算結(jié)果，礦井相對瓦斯涌出量為15.98m3/t，礦井絕對涌出量為47.46m3/min，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，本礦井為高瓦斯礦井。

4.3.2 煤塵

各煤層的煤塵燃燒時均有一定長度的火焰，最大火焰長度達(dá)250mm，一般需通入適量的巖粉方能抑制發(fā)火，各煤層均有爆炸危險性。

4.3.3 煤的自燃

本礦井大部分煤樣△T1-3在20℃以內(nèi)，32煤層為不自燃；62煤層屬不易自燃～不自燃；81煤層為很易自燃～不自燃；82、112煤層屬易自燃～不自燃。

4.3.4 地溫

按間接方法求得本礦井的恒溫帶深度為30m，恒溫帶溫度16.8℃。本礦帶地溫梯度為1.88～3.33℃/百米，平均為2.75℃/百米；增溫率為36.3m/℃，屬地溫正常區(qū)。

綜上所述，其它特殊地質(zhì)因素屬Ⅲ類。

5 結(jié)束語

本礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為Ⅲ類，煤層穩(wěn)定程度為Ⅰ類，其它開采地質(zhì)條件復(fù)雜程度為Ⅲ類。根據(jù)《礦井地質(zhì)規(guī)程》中礦井地質(zhì)條件分類標(biāo)準(zhǔn)，本礦井屬Ⅲ類礦井。礦井地質(zhì)條件綜合評定為Ⅲ-Ⅲa，Ⅱd，Ⅲg。

參考文獻(xiàn)

[1]安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì).渦北煤礦建井地質(zhì)報告[R].2006.

[2]鄧建民.能源技術(shù)與管理.保利金莊煤礦礦井地質(zhì)條件研究[J].2013.

作者簡介：郭鴻（1981- ），男，漢族，地質(zhì)工程師，現(xiàn)在安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)從事煤田地質(zhì)工作。