箭竹坪煤礦地質(zhì)構(gòu)造對(duì)井巷開拓布置的影響及對(duì)策

邱永強(qiáng)

（漳平市箭竹坪礦業(yè)投資有限責(zé)任公司 福建漳平 364400）

煤炭井下開采條件較為復(fù)雜，礦井開拓布置時(shí)，常受到地質(zhì)構(gòu)造等作用影響。本文系統(tǒng)研究礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征，分析地質(zhì)構(gòu)造對(duì)井巷開拓布置的影響，提出相應(yīng)對(duì)策，對(duì)提高礦井經(jīng)濟(jì)效益具有重要的指導(dǎo)意義。

1 一、二采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況

1.1 斷裂構(gòu)造情況

箭竹坪礦區(qū)地處龍永煤田北東部邊緣，總體為一軸向南北向的向斜構(gòu)造，狀如船狀，中間低凹，四周漸高。地層走向NE，軸向NE～SW，東翼傾向NW～SW，西翼傾向EN～ES，傾角10°～40°，沿走向、傾向均有寬緩狀起伏［3］。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，全區(qū)主要有滑脫斷裂F0、F1，近SN 向正斷層F9，NE 向正斷層F2、F4等，總體南部斷裂、褶皺構(gòu)造相對(duì)北部發(fā)育［3］。

一采區(qū)位于向斜構(gòu)造西翼，對(duì)本采區(qū)影響最大的斷裂構(gòu)造有F9斷層和F9-1斷層。其中，F(xiàn)9正斷層位于一采區(qū)中部，近南北走向，傾向東，傾角50°～70°，落差大于300 m，出露在0 線-7 線之間，長(zhǎng)度約2 000 m［3］。F9-1斷層位于F9斷層西側(cè)7 線-9 線之間，近北西走向與F2斷層相交，傾向北東，傾角50°～70°，落差大于200 m。該斷層在平面上與F9斷層呈“Y”型組合，受應(yīng)力作用，在“Y”區(qū)域之間發(fā)育有一寬緩的向斜構(gòu)造。二采區(qū)位于向斜構(gòu)造東翼，對(duì)本采區(qū)影響最大的斷裂構(gòu)造是F1斷層。該斷層位于采區(qū)東側(cè)邊界，傾向北東，傾角上部陡底部緩，10°～50°，斷層上盤為翠屏山組、童子巖組等地層，下盤為上泥盆系天瓦崠組地層，斷距＞1 000 m［3］（詳見圖1）。

1.2 褶曲構(gòu)造情況

在擠壓應(yīng)力的作用下，礦區(qū)大向斜構(gòu)造西翼小型褶曲發(fā)育，具體表現(xiàn)為：在一采區(qū)F9斷層下盤與F9-1斷層上盤之間發(fā)育有一寬緩的向斜構(gòu)造，F(xiàn)9斷層上盤發(fā)育有一組向背斜構(gòu)造。而礦區(qū)大向斜東翼總體呈單斜構(gòu)造，褶曲構(gòu)造不甚發(fā)育（詳見圖1）。

圖1 箭竹坪煤礦28 煤層底板等高線圖

2 影響井巷開拓的地質(zhì)因素分析

2.1 地質(zhì)勘探控制程度的影響

勘探控制程度及查明構(gòu)造精度的高低，將會(huì)極大影響井巷開拓和探巷布置的風(fēng)險(xiǎn)。如地質(zhì)報(bào)告中一采區(qū)總體為向南東方向傾斜的單斜構(gòu)造，但鉆孔實(shí)際揭露發(fā)現(xiàn)該區(qū)域因受F2、F9、F9-1等斷層及構(gòu)造應(yīng)力的共同作用，存在次一級(jí)的向背斜構(gòu)造，且小斷層、小褶曲發(fā)育，使一采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造情況變得極為復(fù)雜。原地質(zhì)報(bào)告勘探程度較低，一采區(qū)有6 個(gè)鉆孔控制，在鉆探過程中由于小斷層等因素影響，會(huì)導(dǎo)致部分煤層位判斷錯(cuò)誤，如5-1 井鉆孔受F11斷層控制造成17～19 煤層重復(fù)出現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有巷探等資料分析，+150～+110 m 標(biāo)高的17～19 煤組實(shí)際為31～33 煤組。二采區(qū)僅有4 個(gè)鉆孔控制，采區(qū)構(gòu)造與地質(zhì)報(bào)告基本相符，總體為北西傾向的單斜構(gòu)造，但受F1邊界斷層影響，二采區(qū)+120 m 水平以上實(shí)際揭露煤層在走向及傾向上波狀起伏，煤層厚度變化大。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)開拓布置的影響

（1）斷裂構(gòu)造對(duì)開拓布置的影響。一采區(qū)由于受F2、F7、F9、F9-1斷層控制，嚴(yán)重破壞了煤層的穩(wěn)定程度，使主采煤層走向變短。如F9斷層上盤使采區(qū)內(nèi)童子巖組三段地層下降，下盤使一段地層抬升，經(jīng)分析預(yù)測(cè)28 和28下煤層下降至-50 m 水平以下，破壞了煤層的連續(xù)性，使一、二采區(qū)中部+90 m 水平以上僅能開采22 煤層，且在F9斷層附近區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，分支斷層發(fā)育，各斷層附近煤巖層紊亂，使原一采區(qū)28、28下主采煤層可采性變差，對(duì)采面布置影響大。

二采區(qū)主要開拓F1斷層上盤22、28、28下煤層。根據(jù)現(xiàn)有揭露情況，受F1邊界斷層影響，造成主采煤層斷失，使28、28下煤層開采標(biāo)高上限止于+180 m 水平，且該斷層附近小斷層及小褶曲發(fā)育?，F(xiàn)有區(qū)段各主采煤層在走向及傾向上波狀起伏，小斷層多，夾薄及尖滅現(xiàn)象頻繁，造成實(shí)際施工巷道揭露的煤層變化大，難以形成正規(guī)采面；小斷層多造成巷道圍巖破碎，沿煤跟蹤困難，對(duì)巷道的支護(hù)管理及工作面布置造成影響。

（2）褶曲構(gòu)造對(duì)開拓布置的影響。受褶曲構(gòu)造影響，一、二采區(qū)各主采煤層在走向及傾向上波狀起伏，局部呈雞窩狀或藕節(jié)狀賦存；在實(shí)際揭露過程中發(fā)現(xiàn)，本礦區(qū)的褶曲構(gòu)造主要特征表現(xiàn)為煤層在褶曲構(gòu)造作用下發(fā)生塑性流動(dòng)，褶曲兩翼煤層賦存變差，軸部煤層變厚。次級(jí)的褶曲發(fā)育，造成準(zhǔn)備巷道工程量增加，萬(wàn)噸掘進(jìn)率提高。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)礦井水害的影響

F9為張性斷層，斷層帶寬2 m～10 m，斷層影響帶范圍較大，巖性破碎，伴生、次生的中小斷層，存在賦水可能。在實(shí)際開拓過程中一采區(qū)+120 mN 運(yùn)巷和+150 mN 運(yùn)巷在掘進(jìn)距F9斷層約60 m 有小股涌水，初始揭露涌水量約35 m3/h，后礦井停止掘進(jìn)，涌水量在一星期內(nèi)逐步流停。F9斷層總的充導(dǎo)水性弱，但仍應(yīng)注意大氣降水通過導(dǎo)水通道流至地下，局部可能存在突水危害。

二采區(qū)無(wú)巷道揭露F1斷層。+120 m 水平開拓巷道在接近F1斷層時(shí)，巷道局部有淋水現(xiàn)象，后逐步消失。通過原地質(zhì)報(bào)告分析，F(xiàn)1斷層帶見砂質(zhì)泥巖碎塊、斷層角礫巖、斷層泥或穿插輝綠巖、輝綠玢巖，為局部充導(dǎo)水?dāng)鄬?，充?dǎo)水性弱。F1斷層切斷了F0斷層，使原本煤系地層與棲霞組灰?guī)r含水層接近或接觸的范圍大大減少，減少了礦區(qū)深部灰?guī)r水對(duì)煤層開采的潛在危害［3］。F1斷層總的充導(dǎo)水性弱，但在開拓過程中，仍應(yīng)注意局部可能存在突水危害，做好相關(guān)防治水工作。

3 降低地質(zhì)構(gòu)造對(duì)開拓布置影響的對(duì)策

3.1 加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的研究和補(bǔ)充

在對(duì)原地質(zhì)資料準(zhǔn)確判斷的基礎(chǔ)上，對(duì)鉆孔控制和煤層揭露情況進(jìn)行研究。結(jié)合礦井現(xiàn)有揭露情況，通過巷探編錄及各種資料的對(duì)比和綜合分析，查清地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)特征及斷層與褶皺的關(guān)系，研究地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育規(guī)律，切實(shí)提升礦井井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘查精度，為煤礦開拓布置提供依據(jù)。隨著生產(chǎn)開拓的進(jìn)一步延伸，巷道掘進(jìn)揭露的地質(zhì)情況與原來(lái)提供的資料肯定存在一定的誤差，在現(xiàn)有通風(fēng)、運(yùn)輸、采掘系統(tǒng)等不出現(xiàn)較大變動(dòng)的情況下，應(yīng)根據(jù)最新的地質(zhì)資料，對(duì)開拓設(shè)計(jì)做適當(dāng)補(bǔ)充調(diào)整，使巷道的布置對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)性更強(qiáng)、更合理。

通過上述的研究及分析，對(duì)一、二采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的特征有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，判斷在一采區(qū)F9斷層下盤西南塊段及二采區(qū)東翼塊段賦煤情況好，可在下步的開拓布置上對(duì)該二個(gè)塊段進(jìn)行補(bǔ)充勘探。

一采區(qū)西南塊段：現(xiàn)有一采區(qū)受F9斷層及構(gòu)造等影響大，原有+120 m 水平布置的開拓巷道及采面揭露的28、28下煤層穩(wěn)定性差，可做地探工作價(jià)值低。一采區(qū)西南方向區(qū)域內(nèi)，F(xiàn)9斷層下盤揭露童子巖組一段地層總體為向東傾斜的單斜構(gòu)造，總體構(gòu)造簡(jiǎn)單穩(wěn)定。且該區(qū)域5-1# 鉆孔揭露煤層總體較厚，依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造及鉆孔分析該區(qū)域受F9斷層影響小，煤層賦存穩(wěn)定。通過分析，可調(diào)整一采區(qū)開拓布置，集中力量探明一段地層31 和39 煤層的可采性，特別是西南塊段F9斷層下盤煤層的拓展找煤，其中，+90 m、+120 m 區(qū)段可作為一采區(qū)下步開拓布置的主攻方向（見圖2）。

圖2 箭竹坪煤礦一采區(qū)巷道布置圖

二采區(qū)東翼塊段：二采區(qū)總體構(gòu)造穩(wěn)定，為向北西傾斜的單斜構(gòu)造，原+120 m 水平揭露28、28下煤層穩(wěn)定性較差。分析認(rèn)為，F(xiàn)1斷層對(duì)+120 m 水平以下煤系地層影響逐步減弱，結(jié)合11-3#、13-1# 鉆孔揭露煤層都在+80 m 水平上下且煤層較厚，可靠程度高。由此，可先在+90 m 水平對(duì)二采區(qū)東翼穩(wěn)定塊段布置巷道進(jìn)行補(bǔ)充勘探，同時(shí)也可對(duì)該區(qū)域下水平開拓布置和+120 m 以上水平地質(zhì)找煤提供依據(jù)（詳見圖3）。

圖3 箭竹坪煤礦二采區(qū)巷道布置圖

3.2 優(yōu)化采區(qū)開拓設(shè)計(jì)，減少地質(zhì)構(gòu)造影響

采區(qū)在開拓布置前，①要認(rèn)真分析地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)資料的可靠程度，有效避讓地質(zhì)構(gòu)造對(duì)開拓布置的影響；②對(duì)新開采區(qū)工作面的構(gòu)造情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)煤層穩(wěn)定圍巖情況較好的工作面可將準(zhǔn)備巷布置在煤層底板，再采用反眼或?qū)娱g石門揭露開采，降低巷道的支護(hù)成本，提高使用年限；③對(duì)小斷層多或線性褶曲發(fā)育的煤層，要充分分析斷層和褶曲等構(gòu)造的變化規(guī)律，巷道布置可提前避開斷層和尋找褶曲構(gòu)造的聚煤規(guī)律，多采用探眼摸清；④對(duì)寬緩的向斜構(gòu)造，可將準(zhǔn)備巷布置在向斜構(gòu)造的軸部，減少巷道開拓成本；⑤選擇合適的采掘設(shè)備，購(gòu)買輕型的薄煤層綜采設(shè)備，對(duì)于近水平煤層，可采用鏈板機(jī)輔助出煤，以提高開采的效率。如：在下步對(duì)一采區(qū)西南塊段+90 m 水平進(jìn)行開拓布置時(shí)，要考慮F9斷層及構(gòu)造的影響，并充分利用+120 m 水平原有巷道形成系統(tǒng)；在二采區(qū)東翼塊段+90 m 水平布置探巷時(shí)，要考慮F1斷層及構(gòu)造的影響，并與原+120 m 運(yùn)巷形成系統(tǒng)。

3.3 加強(qiáng)礦井突水的防治

認(rèn)真分析礦井的水文地質(zhì)特征，總結(jié)分析礦井的充水條件，對(duì)各斷層的導(dǎo)水性及采礦冒裂帶的影響在開拓和生產(chǎn)過程中予進(jìn)一步探明。在井下開拓過程中，要加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)的勘探，對(duì)出現(xiàn)可控的涌水點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)排出井下地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)部賦存的地下水，保證開拓和開采的安全。如：在過F9-1斷層時(shí)要做好超前探放水工作，同時(shí)一采區(qū)位于礦井邊界，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周邊水文地質(zhì)情況的調(diào)查，做好井下防水探水工作。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)箭竹坪煤礦開采影響較大的斷裂構(gòu)造有位于一采區(qū)西側(cè)的F9、F9-1斷層及二采區(qū)東側(cè)的F1斷層。礦區(qū)內(nèi)小褶曲和小斷層發(fā)育，造成煤層夾薄、變厚、斷失等現(xiàn)象，特別在褶曲構(gòu)造作用下使煤層向褶曲軸部發(fā)生塑性流動(dòng)。

（2）通過對(duì)采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征、勘探鉆孔等資料綜合分析，提出2 個(gè)可靠的開采塊段，為開拓設(shè)計(jì)布置提供依據(jù)。

（3）礦區(qū)開拓設(shè)計(jì)與地質(zhì)構(gòu)造有著非常密切的關(guān)系。在采區(qū)下步開拓設(shè)計(jì)前，要充分做好地質(zhì)研究分析工作，為井巷的開拓布置提供依據(jù)，降低地質(zhì)構(gòu)造對(duì)井巷開拓布置和生產(chǎn)的影響。在地質(zhì)構(gòu)造出現(xiàn)變化時(shí)，要對(duì)設(shè)計(jì)做相應(yīng)的補(bǔ)充調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造良好的適應(yīng)性，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。