精通興旺14#、15#煤層盤區(qū)地質(zhì)分析

南昌更

（大同煤礦集團大同地方煤炭有限責(zé)任公司，山西大同 037003）

掌握煤層地質(zhì)情況，才可以了解煤層的詳細(xì)情況，這無論是對于掌握煤層整體的情況，還是對于后續(xù)的工作都可以奠定良好的基礎(chǔ)條件。

1 采區(qū)基礎(chǔ)情況分析

1.1 采區(qū)位置、范圍、四鄰關(guān)系

大同煤礦集團同生精通興旺煤業(yè)公司位于南郊區(qū)云岡鎮(zhèn)興旺莊村東北部，井田面積1.4144km2，批準(zhǔn)開采侏羅系8#、9#、10#、11#、12#、14#、15#煤層。井田東部為山西煤炭運銷集團拖皮溝煤業(yè)有限公司，南部為山西大同礦區(qū)大北溝煤業(yè)有限公司，西部為大同煤礦集團忻州窯礦，北部為大同煤礦集團晉華宮礦。

1.2 井上下對照關(guān)系

采區(qū)內(nèi)地表為低山丘陵黃土地貌，地勢東南高、西北低，東南至西北部地表有一條興王公路和香爐寺隧道，在采區(qū)內(nèi)公路及隧道長度為2002m，其中公路長為1228m，隧道長為774m，公路及隧道寬度均為10m，集團公司已出留設(shè)保護煤柱的批文[1]。

1.3 勘探工作

根據(jù)中國煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院2015年6月對我煤業(yè)公司全井田范圍進(jìn)行了地面物探，并編制最新的《大同煤礦集團同生精通興旺煤業(yè)有限公司地面瞬變電磁勘探報告》，2-3#煤層推測井田內(nèi)有積水異常區(qū)6處，其中1處為較強富水區(qū)，5處為較弱富水區(qū)；3#煤層推測井田內(nèi)有積水異常區(qū)2處，其中1處為較強富水區(qū)，1處為較弱富水區(qū)；7-3#煤層推測井田內(nèi)有積水異常區(qū)4處，其中1處為較強富水區(qū)，3處為較弱富水區(qū)；9#煤層推測井田內(nèi)有積水異常區(qū)6處，均為較弱富水區(qū)；12#煤層推測井田內(nèi)有積水異常區(qū)7處，其中2處為較強富水區(qū)，4處為較弱富水區(qū)，15#煤層推測井田內(nèi)有4處積水異常區(qū)，均為較弱富水區(qū)[2]。

該礦在礦井生產(chǎn)建設(shè)過程中，一直堅持對礦井水文地質(zhì)情況進(jìn)行著監(jiān)測，不定期了解周邊礦井的采空與積水情況，并制定了相應(yīng)的技術(shù)措施。在生產(chǎn)過程中，專門技術(shù)人員隨時對井下的涌水量情況及其變化做了觀測記錄，設(shè)立臺賬，根據(jù)涌水量變化情況，及時向地面抽排，以保證井下安全生產(chǎn)。該礦對近3年井下礦井涌水量、當(dāng)?shù)卮髿饨邓亢蛯嶋H煤炭產(chǎn)量均進(jìn)行了逐月的觀測、統(tǒng)計，分析其間的相關(guān)因素和變化規(guī)律，根據(jù)水文劃分報告當(dāng)煤礦產(chǎn)量達(dá)到60×104t/a，正常涌水量為95m3/d，最大涌水量為144m3/d。

2 采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯地質(zhì)和水文地質(zhì)

2.1 地質(zhì)構(gòu)造情況

本采區(qū)位于大同煤田北東部，大同向斜北東部。地層呈一單斜構(gòu)造，走向NE，傾向NW，傾角5°～8°。目前本礦主采15#煤層，14-2#煤層未開拓，15#煤層正在開采8101工作面和開拓15#層北翼采區(qū)巷道。通過開采9#煤層和12-2#煤層收集的地質(zhì)資料，未發(fā)現(xiàn)褶皺、較大斷層和巖漿巖活動等地質(zhì)構(gòu)造，在開采12-2#煤層發(fā)現(xiàn)的2處陷落柱（X1，長軸64m，短軸37m；X2，長軸33m，短軸24m）對15#層采區(qū)的開采有一定影響。地質(zhì)類型劃分為簡單類型。

2.2 瓦斯地質(zhì)

本采區(qū)2011年委托山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心對12-2#、15#煤層的礦井瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測，該報告采用鉆孔煤屑解析法測定12-2#煤層掘進(jìn)工作面瓦斯含量2.8m3/t，煤壁瓦斯涌出量0.20m3/min，落煤瓦斯涌出量0.13m3/min；12-2#煤層回采工作面瓦斯含量2.8m3/t，瓦斯相對涌出量2.74m3/t，絕對涌出量3.29m3/min；15#煤層掘進(jìn)工作面瓦斯含量2.9m3/t，煤壁瓦斯涌出量0.17m3/min，落煤瓦斯涌出量0.10m3/min；15#煤層回采工作面瓦斯含量2.9m3/t，瓦斯相對涌出量2.54m3/t，絕對涌出量3.05m3/min。15#煤層開采時，礦井最大絕對瓦斯涌出量為5.60m/min，最大相對涌出量為4.44m3/t，按照《煤礦安全規(guī)程》第133條規(guī)定，精通興旺煤業(yè)公司屬低瓦斯礦井。

2.3 水文地質(zhì)情況

本采區(qū)位于干旱半干旱氣候區(qū)，無常年地表徑流水體，降水量少。11-2#、12-2#煤層頂板以上砂巖裂隙含水層為主要充水含水層，屬弱-中等富水性裂隙含水層，在斷裂破碎帶可能富集靜儲水，對開采有一定的影響。

采區(qū)內(nèi)及周邊礦井均為多煤層開采?，F(xiàn)本采區(qū)的14#層和15#層采區(qū)上部的12#煤層采空區(qū)積水、9#層相鄰的礦區(qū)大北溝煤礦和已關(guān)閉的原南郊區(qū)平旺鄉(xiāng)青沙澗煤礦越層越界采空區(qū)積水等水害隱患是影響14#和15#煤層采掘工程及礦井安全的主要因素。2014年委托中國煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院編制的《礦井水文地質(zhì)類型劃分報告》，按照《煤礦防治水規(guī)定》分類依據(jù)，本采區(qū)礦井水文地質(zhì)類型劃分為中等[3]。

3 區(qū)內(nèi)煤（巖）層對采區(qū)開拓、開采的影響

根據(jù)已開經(jīng)開采的9#和12-2#煤層揭露，14#層和15#層采區(qū)地層傾角平緩，一般為5°～8°，總體地層走向北東向，傾向北西。

14-2#煤層煤厚0.09～1.93m，平均0.76m，結(jié)構(gòu)簡單，為較穩(wěn)定煤層，局部可采，盤區(qū)內(nèi)北中部可采，其它部分均為0.8m不可采區(qū)域，煤層由西南向東北方向逐漸變厚。

15#煤厚0～6.21m，平均4.61m，含夾矸0～1層，夾石厚度0.05～0.2m，結(jié)構(gòu)簡單，煤層在井田西北部不可采，為穩(wěn)定煤層，大部可采，煤層由西南向東北方向逐漸變厚。

礦井由生產(chǎn)建設(shè)多年來，經(jīng)過不斷的開拓，侏羅系所含各可采煤層現(xiàn)已均被揭露，采區(qū)內(nèi)5個地質(zhì)鉆孔與生產(chǎn)過程中井下施工的地質(zhì)孔，查明了煤層賦存情況及厚度變化規(guī)律，在開采12-2#煤層時曾出現(xiàn)過2處小型陷落柱，經(jīng)過實際探測，2處小型陷落柱無導(dǎo)水性，地質(zhì)構(gòu)造對14#層及15#層采區(qū)開拓及開采會受到一定的影響。

4 可采煤層厚度、結(jié)構(gòu)及可采范圍及可采性（見表1）

表1 可采煤層特征一覽表

5 各煤層具體的地質(zhì)情況

針對14-2#、15#煤層頂?shù)装鍘r性特征如下。

5.1 14-2#煤層

分布于井田北部，直接頂為細(xì)砂巖、粉砂巖互層，厚度1.4～5.0m，自然抗壓強度67.5～85.4MPa，抗拉強度1.55～4.29MPa，抗剪強度3.56～6.54MPa；直接底為粉砂巖，厚度一般2.5m左右，自然抗壓強度52.9～122.0MPa，抗拉強度1.49～1.93MPa，抗剪強度1.67～2.87MPa。

5.2 15#煤層

全區(qū)大部可采，直接頂為粉砂巖，厚度0～3.0m，自然抗壓強度3.3～18.3MPa，抗拉強度0.17～0.86MPa，抗剪強度1.32～5.63MPa，老頂為砂質(zhì)泥巖，厚度1～10m；直接底為粉砂巖，厚度一般8m左右，自然抗壓強度47.9～73.3MPa，抗拉強度0.18～0.42MPa，抗剪強度1.02～2.35MPa。

本采區(qū)為多煤層含煤巖系，巖體結(jié)構(gòu)以層狀結(jié)構(gòu)為主，頂?shù)装宥酁樯皫r類巖層，穩(wěn)定性較好。由于本礦構(gòu)造總體簡單，含水層富水性弱，煤層頂?shù)装逡苑€(wěn)定類型為主，故本礦地質(zhì)類型為簡單類型。

6 水文地質(zhì)條件技術(shù)要求

6.1 水文地質(zhì)條件

礦井充水水源：大氣降水是礦井充水的主要因素。降水量具有明顯的季節(jié)性，雨季占年降水量的50%左右，其它季節(jié)降水量稀少。采區(qū)內(nèi)地表溝谷為進(jìn)水支溝，平時干涸無水，在雨季有短暫流水流入進(jìn)水溝，向西北匯入十里河。地下水排泄主要以徑流方式側(cè)向排泄和以泉的形式點狀排泄，隨著上部煤層的采空而報廢，礦坑排水愈來愈成為地下水的主要排泄方式。

礦井充水因素：地表溝谷雨季洪流受地形地貌控制，利于徑流排泄而不利于對地下水入滲補給，對煤層的開采影響很小。主井、副井、風(fēng)井、新風(fēng)井井口附近最高洪水位均低于井口標(biāo)高，且有完善的防洪設(shè)施，礦井不會受到洪水威脅。采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，對水文地質(zhì)條件影響小[4]。

6.2 采空區(qū)及周邊老空區(qū)范圍

根據(jù)調(diào)查與生產(chǎn)實際揭露，本采區(qū)內(nèi)2#、3#、7#、9#、10#、11#、12#均有采空區(qū)，其中井田南部的大同礦區(qū)大北溝煤礦與東部拖皮煤業(yè)公司整合前已關(guān)閉的南郊區(qū)平旺鄉(xiāng)青紗澗煤礦均存在越層越界情況，9#層在掘進(jìn)過程中多次與礦區(qū)大北溝煤礦采空區(qū)探通，無水有少量氣體。10#層經(jīng)調(diào)查青紗澗煤礦關(guān)閉前越界開采本采區(qū)資源，且在12#層8512-1工作面開采前進(jìn)行探放水時與該采空區(qū)探通，無水有少量氣體。2013年11月29日，15#煤層5101巷發(fā)生透水事故，水源為同層青紗澗煤礦越界采空區(qū)積水。周邊上述兩礦都位于本礦上山方向，采空區(qū)積水范圍及積水量無法詳細(xì)查清，對本礦井防治水工作造成重大安全隱患。

6.3 預(yù)測正常涌水量、最大涌水量和突水危險性

本井田寒武系巖溶裂隙不發(fā)育，含水性弱。根據(jù)2016年7月山西省地質(zhì)工程勘察院編制的《大同煤礦集團同生精通興旺煤業(yè)有限公司煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報告》,據(jù)鄰區(qū)晉華宮礦資料，單位涌水量大約為0.002L/（s·m），含水性微弱。據(jù)中國煤炭地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘察工程公司編制的《大同煤田（北區(qū)）巖溶水文地質(zhì)勘查與開采石炭系煤層底板突水危險性評價報告》中DT1水文鉆孔資料揭露，井田內(nèi)巖溶水位標(biāo)高在859.20m，低于15#煤層底板標(biāo)高（920～1070m），對15#煤層開采不存在威脅”。井田內(nèi)巖溶水對煤礦開采沒影響[5]。見圖1。

7 注意事項

14-2#煤層上距12-2#煤層層間距為0.42～9.20m，平均3.33m，煤厚0.09～1.93m，平均0.76m，15#煤層上距14-2#煤層層間距為6.66～14.40m，平均11.23m，煤厚0～6.21m，平均4.61m，屬極近距離開采，應(yīng)認(rèn)真考慮頂板壓力及支護方案。

開采過程中，應(yīng)加強礦井地質(zhì)及礦井水文地質(zhì)工作，特別要注意上覆采區(qū)內(nèi)9#、10#、11-2#、12-2#煤層采空區(qū)內(nèi)預(yù)的積水、積氣及周邊礦井整合前小煤窯越層越界采空區(qū)積水問題，要堅持“預(yù)測預(yù)報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的探放水原則，確保安全生產(chǎn)。

在今后生產(chǎn)過程中，應(yīng)加強瓦斯監(jiān)測，加強通風(fēng)安全管理和防火防塵工作，嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，以保證礦井安全、高效生產(chǎn)。

在生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格按設(shè)計與規(guī)程要求組織，并加強有關(guān)地質(zhì)資料的收集積累，為今后的安全生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。