岱莊煤礦可采煤層特征及其穩(wěn)定程度評價

張 牧 裴富華 訾慶龍

（1.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590；2.淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司岱莊煤礦，山東 濟(jì)寧 272075）

岱莊煤礦主要含煤地層為山西組和太原組，平均總厚度為259.99 m。共含煤28 層，煤層平均總厚13.71 m，含煤系數(shù)5.27%。山西組平均厚度75.57 m，含煤4 層（2、3上1、3上、3下煤層），可采煤層3 層（3上1、3上、3下煤層），可采煤層平均總厚度4.49 m，含煤系數(shù)5.94%。太原組平均厚度184.42 m，含煤24 層（4、5、6、7、8上、8下、9、10上、10中、10下、11、12上、12中、12下、14、15上、15下、16、17、18上、18中、18下、19、20 煤層），可采煤層4 層（6、15上、16、17 煤層），可采煤層平均總厚度3.48 m，含煤系數(shù)1.89%。山西組含煤地層沉積特點(diǎn)是含煤層數(shù)少，厚度大。太原組含煤地層沉積特點(diǎn)是煤層層數(shù)多，厚度小，標(biāo)志明顯，易于對比。

1 可采煤層特征

（1）3上1煤層

圖1 3上1 煤層賦存及可采范圍圖

3上1煤層位于山西組的中部（圖1），上距石盒子群底界51.57～97.93 m，平均74.81 m，下距3上煤層0.0～23.13 m，平均4.06 m。穿過3上1煤層的鉆孔為90 個，其中可采點(diǎn)17 個、不可采點(diǎn)32 個、沖刷點(diǎn)25 個、沉缺點(diǎn)15、斷薄點(diǎn)1 個。在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層厚度0.27（19-3 孔）～1.74 m（17-11孔），平均厚度0.62 m。在可采范圍內(nèi)，煤層厚度0.70（75 孔）～1.74 m（17-11 孔），平均厚度0.96 m。

（2）3上煤層

圖2 3上煤層賦存及可采范圍圖

3上煤層位于山西組中下部，是該井田的主要可采煤層（圖2），下距3下煤層0.70～42.13 m，平均21.19 m。穿過3上煤層的鉆孔為256 個，其中可采點(diǎn)177 個、不可采點(diǎn)14 個、沖刷點(diǎn)29 個、沉缺點(diǎn)23、斷薄點(diǎn)12 個、剝蝕點(diǎn)1 個。在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層厚度0.20（51 孔）～4.33 m（21-13 孔），平均厚度2.28 m。在可采范圍內(nèi)，煤層厚度0.74（12-13孔）～4.33 m（21-13 孔），平均厚度2.43 m。

（3）3下煤層

3下煤層位于山西組的下部（圖3），下距6 煤 層18.22～84.15 m，平 均35.49 m；下 距 山 西組底界8.00～43.57 m，平均25.79 m；下距三灰24.28～102.67 m，平均59.41 m。從平面上看，煤層主要賦存于井田的北部、東南部及西南部，見圖3。穿過3下煤層的鉆孔為256 個，其中可采點(diǎn)89 個、不可采點(diǎn)30 個、沖刷點(diǎn)106 個、沉缺點(diǎn)19、斷薄點(diǎn)12 個。

圖3 3下煤層賦存及可采范圍圖

（4）6 煤層

6 煤層位于太原組的上部，上距山西組底界10.22～40.58 m， 平 均 距 離23.15 m； 下 距 三灰6.06～17.60 m， 平 均9.85 m； 下 距15上煤 層30.14～123.69 m，平均72.73 m。穿過6 煤層的鉆孔為237 個，其中可采點(diǎn)61 個、不可采點(diǎn)162 個、沉缺點(diǎn)1、斷薄點(diǎn)13個。在煤層賦存范圍，煤層厚度0.20（12-13 孔）～0.92 m（81 孔），平均厚度0.62 m。

（5）15上煤層

圖4 15上煤層賦存及可采范圍圖

15上煤層位于太原組的中下部（圖4），上距八灰0.63～10.84 m，平均7.12 m；下距16上煤層24.76～44.58 m，平均35.50 m。穿過15 上煤層的鉆孔為184 個，其中可采點(diǎn)34 個、不可采點(diǎn)130 個、沖刷點(diǎn)3 個、沉缺點(diǎn)4、斷薄點(diǎn)13 個。在煤層賦存范圍，煤層厚度0.30（A18-11 孔）～1.21 m（A20-17孔），平均厚度0.63 m。

（6）16 煤層

16 煤層位于太原組的中下部，是該井田的主要可采煤層（圖5），下距17 煤層0.71～12. 92 m，平均5.88 m。穿過16 煤層的鉆孔為184 個，其中可采點(diǎn)169 個、斷薄點(diǎn)15 個。在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層厚度0.75（18-25 孔）～2.15 m（X10-12 孔），平均厚度1.32 m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含2～4 層夾矸，巖性為炭質(zhì)砂巖、泥巖。煤層頂板為十下灰；底板以泥巖為主，次為細(xì)砂巖，偶見中砂巖。

（7）17 煤層

17 煤層位于太原組下部， 下距十三灰13.50～32.06 m，平均19.72 m；下距奧灰平均44.01 m。穿過17 煤層的鉆孔為178 個，其中可采點(diǎn)158 個、不可采點(diǎn)11 個、斷薄點(diǎn)9 個。在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層厚度0.30（9-1 孔）～1.52 m（39 孔），平均厚度0.91 m。在可采范圍內(nèi)，煤層厚度0.70（A16-11 孔）～1.52 m（39 孔），平均厚度0.93 m。

圖5 16 煤層賦存及可采范圍圖

2 煤層的穩(wěn)定程度評價

根據(jù)《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》要求，煤層穩(wěn)定性以煤層變化規(guī)律和可采性劃分，采用定性和定量結(jié)合的方法確定[1-2]。煤層穩(wěn)定性定量評定，薄煤層以煤層可采性指數(shù)Km為主，煤厚變異系數(shù)γ為輔；中厚及厚煤層以煤厚變異系數(shù)為主，可采性指數(shù)為輔[3]。參照指標(biāo)見表1。

表1 評價煤層穩(wěn)定性的主、輔指標(biāo)

（1）3上1煤層穩(wěn)定性

在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層平均煤厚0.62 m，一般不含夾石，僅個別點(diǎn)含1～2 層夾矸，為結(jié)構(gòu)簡單的氣煤。在可采范圍內(nèi)，煤厚變異系數(shù)γ為36.2%，可采面積約為1.45 km2，占煤層賦存面積的17.1%。3上1煤層為不穩(wěn)定煤層。

（2）3上煤層穩(wěn)定性

在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層平均厚度2.28 m，含0～1 層夾矸，僅個別點(diǎn)含4 層夾矸，為結(jié)構(gòu)較簡單的氣煤。煤層主要賦存于第15 勘查線以西，煤層賦存面積約為42.92 km2，已開采面積占煤層賦存面積的53.1%。在煤層賦存范圍內(nèi)，可采性指數(shù)Km為0.93，煤厚變異系數(shù)γ為39.2%，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。

（3）3下煤層穩(wěn)定性

在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層平均厚度1.59 m，一般含1 層夾矸，個別含3 層夾矸，為結(jié)構(gòu)較簡單的氣煤。在煤層賦存范圍內(nèi)，可采性指數(shù)Km為0.75，煤厚變異系數(shù)γ為63.21%，面積約為11.95 km2，占煤層賦存面積的59.8%。3下煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層。

（4）6 煤層穩(wěn)定性

在煤層賦存范圍，煤層平均厚度0.62 m，一般不含夾矸，為結(jié)構(gòu)簡單的氣煤。在可采范圍內(nèi)，煤厚變異系數(shù)γ為35.9%?？刹煞秶饕挥诰锏奈鞅辈?、西部，總面積約為10.52 km2，約占煤層賦存面積的16.2%。6 煤層為不穩(wěn)定煤層。

（5）15上煤層穩(wěn)定性

在煤層賦存范圍，煤層平均厚度0.62 m，偶含1 層夾矸，為結(jié)構(gòu)簡單的氣煤。在可采范圍內(nèi)，煤厚變異系數(shù)γ為36.57%，可采范圍分別位于井田的東北部、西北部及南部，呈零星分布，面積約為6.74 km2，約占煤層賦存面積的11.4%。15上煤層為不穩(wěn)定煤層。

（6）16 煤層穩(wěn)定性

在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層平均厚度1.32 m，含2～4 層夾，為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氣肥煤、氣煤。在煤層賦存范圍內(nèi)，可采性指數(shù)Km為1.0，煤厚變異系數(shù)γ為24.42%，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。

（7）17 煤層穩(wěn)定性

在煤層賦存范圍內(nèi)，煤層平均厚度0.91 m，約1/3 的見煤點(diǎn)含1 層夾矸，為結(jié)構(gòu)簡單的氣肥煤、氣煤。在煤層賦存范圍內(nèi)，可采性指數(shù)Km為0.93，煤厚變異系數(shù)γ為18.22%，為大部可采的較穩(wěn)定煤層。

3 結(jié)論

綜上所述，該井田3上1、3下、6、15上煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層，3上、17 煤層為大部分可采的較穩(wěn)定煤層，16 煤層為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。按照《煤礦地質(zhì)工作規(guī)定》有關(guān)分類標(biāo)準(zhǔn)，礦井上組煤的煤層穩(wěn)定程度類型應(yīng)屬中等型，下組煤的煤層穩(wěn)定程度類型應(yīng)屬簡單。