蘭花永勝煤礦斷層賦存狀況的分析

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（山西地寶能源有限公司 山西 030045）

引言

蘭花永勝煤礦位于山西省朔州市平魯區(qū)井坪鎮(zhèn)城區(qū)東北，方位30°直線距離約20km處的向陽堡鄉(xiāng)石峰村一帶，行政區(qū)劃隸屬朔州市平魯區(qū)向陽堡鄉(xiāng)管轄。蘭花永勝煤礦為兼并重組整合礦井，經(jīng)濟(jì)類型為有限責(zé)任公司。礦井目前為生產(chǎn)礦井。

為探明4號煤層一采區(qū)三條大巷延伸段左、右方向煤（巖）層賦存狀況，（已施工7個鉆孔ZK1901～ZK1907），在掘進(jìn)井田中部的4103進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽時揭露了一條正斷層F6，斷距約40m，為探明井田南部地質(zhì)構(gòu)造和邊緣帶煤（巖）層賦存情況，為礦方后期采掘工程的布置提供依據(jù)，永勝煤業(yè)制定了《山西朔州平魯區(qū)蘭花永勝煤業(yè)有限公司2020年井田南部構(gòu)造及邊緣帶補(bǔ)充鉆探設(shè)計及安全技術(shù)措施》。經(jīng)過幾個月的實(shí)地踏勘和鉆探施工，共完成鉆孔13個，并委托山西地寶能源有限公司進(jìn)行了測井工作。野外施工按照MT/T1042-2007《煤炭地質(zhì)勘查鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，所有實(shí)物工作量均由委托方、施工方驗(yàn)收合格，本工程取得的各項(xiàng)成果質(zhì)量可靠，達(dá)到了本次勘探的目的。

1.勘探方法

井田地處山西省西北部管涔山脈的東麓，地表基本被第四系黃土覆蓋，本次勘查范圍主要是4103工作面南部的范圍，主要采用地質(zhì)鉆探、測井、采樣測試、工程測量等綜合勘查方法。通過各手段的相互配合，點(diǎn)、面結(jié)合，取全取準(zhǔn)區(qū)內(nèi)各項(xiàng)地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)參數(shù)。

本井田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為簡單類型，9號煤層為穩(wěn)定煤層，屬簡單類穩(wěn)定型，鉆探工程的基本線距在1000m范圍內(nèi)；4號、11號煤層為較穩(wěn)定煤層，屬簡單類較穩(wěn)定型，鉆探工程的基本線距在500m范圍內(nèi)。本次勘探工程布置原則主要有：（1）為探明一采區(qū)三條大巷延伸段左、右方向煤（巖）層賦存狀況，在鉆孔1840以南方向布置3排鉆孔，每排布置7個鉆孔，鉆孔與鉆孔水平間距為200m，共15個鉆孔。（2）正斷層F6兩盤對稱布置6個鉆孔；探明蹬空區(qū)內(nèi)4號煤層賦存狀態(tài)。

礦井開拓方式為斜井開拓，井田內(nèi)目前正在生產(chǎn)4103綜放工作面，回采工藝為走向長壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤開采，頂板管理為全部垮落法。可采儲量約為110萬噸。由于在掘進(jìn)井田中部的4103進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽時揭露了一條正斷層F6，斷距約40m，為探明井田南部地質(zhì)構(gòu)造和邊緣帶煤（巖）層賦存情況，為礦方后期采掘工程的布置提供依據(jù)，在《山西朔州平魯區(qū)蘭花永勝煤業(yè)有限公司2019年礦區(qū)地面補(bǔ)充勘探設(shè)計》的基礎(chǔ)上（已施工7個鉆孔ZK1901～ZK1907），永勝煤業(yè)又重新制定了新的設(shè)計方案：《山西朔州平魯區(qū)蘭花永勝煤業(yè)有限公司2020年井田南部構(gòu)造及邊緣帶補(bǔ)充鉆探設(shè)計及安全技術(shù)措施》。

本次勘探共施工了13個鉆孔，其中ZK1901～ZK1904、ZK1907號鉆孔位于4103工作面南部，ZK2001～ZK2006號鉆孔位于F6正斷層的兩盤范圍，ZK2007、ZK2009號鉆孔位于四采區(qū)東部。

2.勘探工程量

本次補(bǔ)充勘探工作從2019年5月開始，至2020年10月結(jié)束。共施工完成13個鉆孔，均為地質(zhì)孔，具體工作量主要有：（1）完成鉆探工程點(diǎn)測量13個。（2）完成全井田13個鉆孔的鉆探與測井施工，總工程量2849.70m，物探測井實(shí)測米數(shù)2825.00m。（3）共采取煤芯煤樣4個。

鉆探施工方法采用硬質(zhì)合金鉆頭和金剛石鉆頭鉆進(jìn)，用普通泥漿或清水作為沖洗液。本次勘探目的為確定F6斷層的發(fā)育情況，鉆探時均未取芯。施工完成后委托山西地寶能源有限公司進(jìn)行了測井工作。本次共測量了13個施工的新鉆孔，全部使用GPS直接架設(shè)鉆孔上測得數(shù)據(jù)。鉆孔測量作業(yè)儀器采用靜態(tài)中海達(dá)V8STARGPS進(jìn)行，其起算數(shù)據(jù)采用該礦提供的1個近井點(diǎn)，整體布設(shè)了一個GPS控制網(wǎng)。

根據(jù)《煤炭地質(zhì)勘查鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（MT/T1042-2007），鉆孔終孔層位均達(dá)到甲、乙級孔要求，鉆孔孔斜達(dá)到丙級孔及以上要求，鉆孔封孔工作全部按照設(shè)計要求進(jìn)行，封孔段為自孔底至孔口，全孔封閉。封閉前必須用稀泥漿或清水進(jìn)行沖孔，封孔水泥砂漿用新鮮500#水泥和純凈的中細(xì)砂配制，配比（重量）為水泥:砂子:水=1:1:0.7～0.8。采用鉆具灌注法封孔，各鉆孔封孔質(zhì)量符合規(guī)范要求，質(zhì)量可靠。鉆孔封孔均達(dá)到乙級孔及以上。在鉆孔中以獨(dú)立煤層為單位采取。取樣前首先對煤芯進(jìn)行整理和編錄，剔除泥皮及受污染的煤樣。厚度小于3m的煤層一般采取全層樣，厚度大于3m的煤層一般分層采樣，分層厚度一般不大于3m，從煤芯取出到采樣結(jié)束一般不超過48h。本次煤芯煤及夾矸樣采樣質(zhì)量合乎相關(guān)要求。

施工完成后委托山西地寶能源有限公司進(jìn)行了測井工作，物探測井實(shí)測米數(shù)2825.00m。測井工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)采用地質(zhì)礦產(chǎn)部頒發(fā)的《煤炭地球物理測井規(guī)范》（DZ/T 0080-2010）。最后確定13個鉆孔測井工程質(zhì)量評價均為甲級。

本次補(bǔ)充勘探各項(xiàng)工作嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，所有實(shí)物工作量均由委托方、施工方驗(yàn)收合格。測井工程質(zhì)量驗(yàn)收共解釋4號、9號、11號煤層20層次（見表1），其中測井煤層質(zhì)量優(yōu)質(zhì)39層次，合格4層次，層次優(yōu)質(zhì)、合格率100%。本次施工的13個鉆孔，根據(jù)現(xiàn)行《煤炭地質(zhì)勘查鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（MT/T1042-2007），測井全孔質(zhì)量評級為：甲級孔11個，乙級孔2個。并根據(jù)測井結(jié)果生成鉆孔柱狀圖。

表1 煤層質(zhì)量情況一覽表

3.煤層及標(biāo)志層對比

（1）借助標(biāo)志層對比，4號煤頂板（老頂）多為山西組底部砂巖（K3），該砂巖普遍發(fā)育，為灰白色中粗粒砂巖，含礫及煤屑，特征明顯，所以K3砂巖可作為4-1號、4-2號煤層的對比依據(jù)。

（2）井田內(nèi)9號煤層穩(wěn)定可采，其特征較為明顯，層位易于確定，11號煤層位于9號煤下，可借助與9號煤的層間距特征，其層位可加以確定。

（3）11號煤層頂板有時為泥灰?guī)r，含腕足類動物化石，此標(biāo)志層可做為11號煤層的對比依據(jù)之一。

（4）由于各煤層結(jié)構(gòu)，煤巖、煤質(zhì)所反映的物性差異，各煤層的測井曲線特征也不盡相同。利用各煤層在曲線上的不同反映，進(jìn)行煤層對比，是對比方法的一種有效的補(bǔ)充。

根據(jù)以上方法，對照各鉆孔柱狀圖，經(jīng)過詳細(xì)的分析研究，細(xì)致認(rèn)真地對各個煤層及巖層進(jìn)行對比，完成了13個鉆孔柱狀圖的對比圖（見圖1），以及對主要可采煤層4號、9號煤層進(jìn)行了整理，詳見表2。

圖1 煤巖層對比圖

表2 4號煤層施工鉆孔測井成果利用表

表3 9號煤層施工鉆孔測井成果利用表

續(xù)表

4.結(jié)論

本次工作通過鉆探手段在F6正斷層兩側(cè)施工13個鉆孔，經(jīng)過反復(fù)的分析研究，確定了F6正斷層的走向及落差等情況，位于井田南中部，走向N70°W，傾向SW，傾角86°，落差0～55m，井田內(nèi)延伸長度約1860m。井下掘進(jìn)4103工作面順槽時實(shí)際揭露，可靠程度較高。詳見圖2。

圖2 F6正斷層的賦存情況圖

根據(jù)圖2可知，F(xiàn)6正斷層由其兩側(cè)的鉆孔（即：ZK2002、ZK1901、ZK1902、ZK2005、SZK-2、ZK2001、ZK2003、ZK2004、ZK2006、ZK1703、ZK1713、ZK1721、ZK1838、ZK1845、SZK-2號鉆孔等）所控制，可靠程度比較高。

表4 F6正斷層特征統(tǒng)計表