煤礦地質(zhì)工作在整合礦井建設(shè)當(dāng)中的作用

于懷龍

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)晉城公司 蘭煜煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

0 引言

近年來整合煤礦事故頻發(fā)，尤其是水害事故明顯增多，原因是整合礦井地質(zhì)資料不清，因此整合礦井建設(shè)又給地質(zhì)工作賦予了新的任務(wù)和意義。下面以山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)蘭煜煤業(yè)為例談?wù)劦刭|(zhì)工作在整合煤礦建設(shè)階段的作用。

1 礦井概況

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)蘭煜煤業(yè)有限公司由山西高平萬錦煤業(yè)有限公司、銀生煤業(yè)有限公司、司家川煤業(yè)有限公司、向陽煤業(yè)有限公司，山西高平喬坤煤業(yè)有限公司、小仙煤業(yè)有限公司、江龍煤業(yè)有限公司7 處礦井整合而成，井田面積9.6841 平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量為9496 萬噸，其中3# 保有儲(chǔ)量為3397 萬噸，9# 保有儲(chǔ)量為1558 萬噸，15# 保有儲(chǔ)量為4541 萬噸，煤種均為無煙煤，其中3# 煤層為特低硫，當(dāng)?shù)胤Q為“香煤”，市場(chǎng)前景樂觀，9# 和15# 被稱為中硫～中高硫。3# 煤為區(qū)內(nèi)主要的可采煤層，賦存于山西組的下部，煤層厚4.80～8.35m，平均5.95m，夾矸0-1 層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頂板為砂巖、砂質(zhì)泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖或砂巖,賦煤區(qū)穩(wěn)定可采。本礦井整合前除江龍煤業(yè)的其它六個(gè)礦井均是開采3# 煤層。因此3# 煤層的開采受老空水影響極大。該礦地質(zhì)工作的任務(wù)就是查明水害及整合關(guān)閉礦井地質(zhì)條件，為煤礦生產(chǎn)服務(wù)。

2 礦井地質(zhì)情況

2.1 構(gòu)造

礦區(qū)西部邊緣有高廟山正斷層，斷層走向?yàn)楸北睎|，傾向于南東，落差約為150m，傾角80°。

礦區(qū)中部存有一白馬寺斷層，斷層走向?yàn)楸北睎|，傾向于北西，落差約為20m，傾角80°。該斷層由LY-1、LY-2、JC 鉆孔控制，可靠程度為查明。

2.2 水文地質(zhì)條件

本礦井開采3#、9#、15 號(hào)煤層，水文地質(zhì)條件類型為中等，主要水害來源于本礦3# 采空區(qū)和斷層導(dǎo)水。礦區(qū)內(nèi)地表水排泄條件較好，除季節(jié)性河流許河從井田北部邊界穿過外，區(qū)內(nèi)無其他地表水體。該礦15# 煤層最低標(biāo)高為587m，奧灰?guī)r溶水水位標(biāo)高在595m，開采15 號(hào)煤層時(shí)只有局部很小區(qū)域帶壓開采，且突水系數(shù)為0.02MPa/m，小于0.06MPa/m 臨界指標(biāo)。

3 地質(zhì)工作在整合礦井建設(shè)當(dāng)中的作用

3.1 查明整合資源儲(chǔ)量，實(shí)現(xiàn)資源回收率最大化

為做好3 煤層的資源調(diào)查，我礦在白馬寺東部布置兩個(gè)鉆孔LY-1、LY-2 鉆孔,鉆孔見煤層厚度為5-6 米，查明了該煤層在東北部的邊界（煤層在白馬寺東北部為露頭），新增煤層資源儲(chǔ)量約20 萬噸，東部煤層埋藏淺，距地表約30-50 米，開采此處煤層，礦井見效快，減少建井初期投入。通過以上兩個(gè)鉆孔、斷層上盤井筒檢查孔及施工實(shí)見，也基本查明了白馬寺斷層產(chǎn)狀，該礦地質(zhì)報(bào)告中，白馬寺斷層落差80 米左右，經(jīng)查明實(shí)際落差為20 米。(見圖1)為該礦井筒施工提供了地質(zhì)依據(jù)。

3.2 查明地質(zhì)災(zāi)害，克服資源整合礦井內(nèi)潛在災(zāi)害

整合煤礦存在最大的安全隱患在于整合煤礦開采情況不清，內(nèi)部集聚老空水和瓦斯，在煤礦采掘至老空位置時(shí)，發(fā)生突水及瓦斯涌出，造成人員傷亡事故。因此整合煤礦地質(zhì)工作的一個(gè)核心任務(wù)就是查明老空位置及內(nèi)部積水，積氣情況。

采空區(qū)調(diào)查的方式該礦采用了三種方式：

（1）施工調(diào)查

銀生煤礦位于我礦東北部，主要可采煤層為3# 煤層，開采煤層厚度為5-6 米，煤層埋深30 米左右，礦內(nèi)老空積水受雨季影響較大，內(nèi)部存有一定積水，該礦實(shí)際井下開采情況不清。2013年，該礦為地面土建工程進(jìn)行地面工程勘探，該礦原設(shè)計(jì)的地面洗選系統(tǒng)位于疑似采空區(qū)上部，此處施工23 個(gè)鉆孔，查明了該處工程施工的工程地質(zhì)條件，同時(shí)施工中，采空鉆孔4 個(gè)，基本查明了銀生煤礦在此處井下的采掘范圍。采空區(qū)鉆孔內(nèi)有積水，積水深度0.2 米，內(nèi)部巷道式采煤法，積水量約為300m?。無瓦斯積聚。該礦利用地面工程勘探的方式，一孔多用，解決了該礦此處的積水積氣調(diào)查。

圖1

（2）資料收集與物探結(jié)合

司家川煤礦關(guān)閉前主要開采3# 煤層，采動(dòng)范圍比較詳細(xì)，礦井涌水量比較大，約為150m3/h,根據(jù)蘭煜煤業(yè)地質(zhì)報(bào)告資料，該礦受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的控制和影響，礦區(qū)內(nèi)的地層走向及主要構(gòu)造線方向均為北北東至北東向，主要斷層有：高廟山正斷層、白馬寺（高平）正斷層，兩斷層的特點(diǎn)是落差較大，一般為50～180m，延伸長(zhǎng)度一般為數(shù)千米，呈NNE 方向延伸，兩斷層相向傾斜，構(gòu)成地塹構(gòu)造，地塹東西兩側(cè)均抬升。地塹東側(cè)發(fā)育一條與地塹基本平行的較大向斜構(gòu)造。對(duì)比司家川在礦區(qū)的位置，處于高廟山斷層?xùn)|側(cè)側(cè)，可以斷定該礦受斷層影響，井田內(nèi)部煤層頂?shù)装迤扑?，礦內(nèi)NE 走向斷層發(fā)育，涌水源主要為裂隙水，直接補(bǔ)給水源為地表許河，該河流為季節(jié)河流，水量受季節(jié)變化影響。2012年蘭煜煤業(yè)委托山西省地球物理化學(xué)勘查院進(jìn)行3# 煤層采空區(qū)TEM 勘查結(jié)果顯示（見圖2），該區(qū)域水害分布區(qū)域呈現(xiàn)SN 走向分部，也證明了該礦受斷層裂隙水影響情況。采空區(qū)積水量可以使用物探的積水面積計(jì)算而得。

采用公式：Q=(K·M·F)/cosα(m3)

其中：Q 采——互連通的各積水區(qū)總積水量(m3)

K——采空區(qū)的充水系數(shù)，取0.25；

M——采空區(qū)的平均采高或煤厚(m)

F——采空區(qū)積水的投影面積(m2)

α——煤層傾角(°)

圖2

（3）專項(xiàng)補(bǔ)充勘探

在疑似采空區(qū)、構(gòu)造帶附近布置鉆孔，有利于查明采空區(qū)位置，積水量，構(gòu)造變化等情況，LY-1、LY-2 兩個(gè)鉆孔，查明了礦區(qū)內(nèi)牛場(chǎng)附近小煤窯位置及積水情況，也查明了斷層產(chǎn)狀、上下盤煤層賦存及產(chǎn)狀變化。

3.3 解放積水區(qū)下部煤層

3# 煤層采空區(qū)多，積水量大，井田內(nèi)部斷層發(fā)育，給下部煤層開采帶來隱患，同時(shí)3# 煤層低硫、發(fā)熱量高、儲(chǔ)量大、市場(chǎng)廣闊，應(yīng)對(duì)該煤層采空區(qū)進(jìn)行探放水后開采，同時(shí)解放下部煤層，實(shí)現(xiàn)煤炭資源高效回采與安全的雙贏。目前該礦已進(jìn)行編制3# 煤層探放水方案，僅3# 煤層的開采，以噸煤500 元計(jì)算，3# 煤層111b 儲(chǔ)量3120 萬噸，可采儲(chǔ)量2340 萬噸，經(jīng)濟(jì)價(jià)值為1170000 萬元。

4 結(jié)束語

礦井地質(zhì)工作是煤礦安全工作的基礎(chǔ)，在煤礦安全生產(chǎn)中起著重要的先導(dǎo)作用，做好礦井地質(zhì)工作，對(duì)控制瓦斯事故、水災(zāi)事故及頂板事故的發(fā)生具有重要的作用，從而保證煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益。在煤礦企業(yè)中，只有正確認(rèn)識(shí)礦井地質(zhì)工作的性質(zhì)和特點(diǎn)，才能對(duì)本企業(yè)進(jìn)行科學(xué)的管理和決策。因此，礦井地質(zhì)既是一項(xiàng)專業(yè)技術(shù)工作，同時(shí)又同生產(chǎn)實(shí)際緊密相關(guān)，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)起著舉足輕重的作用。

［1］山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)蘭煜煤業(yè)有限公司地質(zhì)報(bào)告[R].

［2］蘭煜煤業(yè)3# 采空區(qū)TEM 勘查報(bào)告[R].山西省地球物理化學(xué)勘查院.