淺談煤礦應(yīng)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的戰(zhàn)略布局

楊幫武

（江西花鼓山煤業(yè)有限公司山南井，江西 新余 338019）

1 礦井概況

山南煤礦北翼淺部采區(qū)的前身是原江西花鼓山煤礦東風(fēng)井。原花鼓山煤礦東風(fēng)井（大禾山）始建于1958年，1960年因地質(zhì)資料不清楚而停建。1963年由195 地質(zhì)隊(duì)在大禾山進(jìn)行補(bǔ)充勘探，并于1964年10月提交了 “大禾山井田重新勘探工作階段總結(jié)報(bào)告”。1966年花鼓山煤礦利用原井筒排水續(xù)建，定型為0.06 Mt/a 的勘探性小井，1968年10月投產(chǎn)，生產(chǎn)能力曾突破0.09 Mt/a。至1992年關(guān)閉，開拓深度-17～-275 m，共計(jì)4 個(gè)水平，主采煤層D4。

原東風(fēng)井在生產(chǎn)過程中，也曾探及D3、D5煤層。因D3煤層厚度較薄且不穩(wěn)定而棄采。D5 因夾矸（炭質(zhì)泥巖）較多難管理，混采煤質(zhì)變劣，影響效益，僅少量開采，大部分未采。

2007年，由于花鼓山電廠需要電煤，以前棄而未采的高灰煤D5 又開始進(jìn)行開采，將東風(fēng)井淺部（-300 m 以上）改建為年產(chǎn)量0.09 Mt/a 的小井，采出的煤炭供應(yīng)花鼓山電廠。后因花鼓山電廠關(guān)閉，東風(fēng)井被規(guī)劃為山南煤礦的北翼淺部采區(qū)，如今北翼淺部采區(qū)已成為山南煤礦的重要生產(chǎn)區(qū)域，主采D5煤層由于產(chǎn)出煤炭煤種好，被運(yùn)送到花鼓山洗煤廠提煉精煤。

2 地質(zhì)概述

2.1 地層

區(qū)內(nèi)所見地層自新至老有第四系（Q）、白堊系（K）、侏羅系下統(tǒng)門口山組（J1m）、三迭系上統(tǒng)安源組（T3a）、三迭系下統(tǒng)大冶組（T1d）、二迭系上統(tǒng)長(zhǎng)興組（P2C）及龍?zhí)督M(P2l)、二迭系下統(tǒng)陽(yáng)新統(tǒng)（P1y）、石炭系(C)。含煤地層為安源組(T3a)，由上至下分為高家段（T3a3），龍王寨段（T3a2）和大禾山段（T3a1）。

本區(qū)含煤段為上三迭統(tǒng)安源組大禾山段（T3a1），段厚53～350 m，一般140 m 左右。主要由雜色礫巖，灰至深灰色粉砂巖，細(xì)砂巖，灰至灰黑色泥巖，黑色炭質(zhì)泥巖和煤層組成。其巖性、巖相、含煤性、沉積厚度等在空間上均有很大變化，但其總的變化規(guī)律是，巖性由下而上由粗變細(xì)，粒度有旋回結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。按其巖性組合和含煤性，分為8個(gè)旋回，最多處賦存著12 個(gè)含煤層位。主要煤層的結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單～復(fù)雜～極復(fù)雜，并以煤組形式出現(xiàn)，自下而上編號(hào)為D1～D12。其中D3、D4、D5具開采價(jià)值；D2、D6、D7厚度不大，局部可采；D1、D8～D12，在厚度上極不規(guī)則，分布上互不連續(xù)，分布也不廣，無(wú)開采價(jià)值。

2.2 構(gòu)造

本井田為一單科構(gòu)造，總體地層走向N40°E，傾向SW，傾角40°左右。井田北翼淺部采區(qū)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，主要有井田邊界的F1斷層（落差150～370 m）、F5走向逆斷層（落差155 m）、F8走向逆斷層（落差70 m）、F9走向正斷層（落差56 m）、F26傾向正斷層（落差36 m）、F163走向正斷層（落差42 m）等較大斷層，給礦井開采增加了不少困難。

井田含水層有：安源組高家段砂巖、大禾山段底礫巖和陽(yáng)新統(tǒng)灰?guī)r以及長(zhǎng)興組灰?guī)r，其它地層均為極弱含水層或隔水層。

現(xiàn)將含水層分述如下：

（1）高家段砂巖

高家段位于大禾山段之上，段厚55～125 m，平均90 m。高家段地層大面積出露于井田中部起伏較大的丘陵高地，部分被第四系和門口山組地層覆蓋。巖性以粉砂巖為主夾細(xì)砂巖、中粒砂巖和泥巖。底部普遍發(fā)育一層細(xì)砂巖，一般厚7～8 m，最厚達(dá)24.70 m（505 孔），砂巖裂隙較發(fā)育，裂隙面上見有紅褐色鐵質(zhì)浸染物及小溶孔，地質(zhì)鉆孔施工中往往發(fā)生水文異常，井田內(nèi)揭露高家段地層的鉆孔40 個(gè)，涌（漏）水鉆孔14 個(gè)，占35%。根據(jù)地質(zhì)鉆孔放水試驗(yàn)結(jié)果，顯示高家段砂巖富水性、透水性均較弱。

（2）大禾山段底礫巖

大禾山段底礫巖礫石成分以燧石為主，次為灰?guī)r礫、 砂巖礫，局部地段礫石成份以灰?guī)r礫為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，并見有不規(guī)則的小溶孔。底礫巖厚度分布極不均一，一般厚5～10 m，最厚大于55.74 m（5603）孔。田內(nèi)見大禾山段底礫巖的鉆孔32 個(gè)，漏水鉆孔8 個(gè)，占9.35%，鉆孔消耗量0～0.03 m3/h，含水性極弱。山南煤礦北翼通過該段的巷道基本上屬干燥區(qū)，僅在層間礫巖處有潮濕、滴水現(xiàn)象。607 孔見底礫巖漏水，漏水時(shí)水位由35.20 m 降到226.75 m，后穩(wěn)定為194.28 m，水位標(biāo)高-61.54 m，與陽(yáng)新統(tǒng)灰?guī)r水位標(biāo)高相近（受當(dāng)時(shí)鄰近紅旗井排水影響所致），底礫巖不整合與陽(yáng)新統(tǒng)灰?guī)r之上。

（3）陽(yáng)新統(tǒng)灰?guī)r

僅井田西南側(cè)有少量露頭，絕大部分被第四系、白堊系及安源組地層所覆蓋。巖性為深灰色厚層狀隱晶質(zhì)灰?guī)r，上部為淺灰色硅質(zhì)灰?guī)r、井田深部（F。斷層下盤）揭露灰?guī)r鉆孔29 個(gè)，漏水鉆孔11 個(gè)，占37.9%（包括底礫巖漏水鉆孔）。見巖溶鉆孔5 個(gè)，占17.2%，巖溶發(fā)育標(biāo)高-169.95～-446.60 m，溶洞高度0.1～1.60 m，多為空洞。鉆孔揭露灰?guī)r頂界標(biāo)高為-55.47 m（9104 孔）～-569.34 m（906孔）?；?guī)r富水性及透水性強(qiáng)弱與巖石成份、 巖溶裂隙發(fā)育程度，埋藏深度及所處構(gòu)造部位密切相關(guān)。未遇巖溶裂隙的鉆孔消耗量為0.02～0.035 m3/h，遇巖溶則全漏失。-500 m 以下既未見巖溶也未見到漏水孔。

（4）長(zhǎng)興組地層僅在井田北側(cè)有少量露頭，巖性為燧石灰?guī)r，含水性較強(qiáng)。但因距大禾山段煤層較遠(yuǎn)，對(duì)煤層開采影響不大，所以該含水層不是井田直接充水含水層。

3 戰(zhàn)略布局

山南煤礦北翼淺部采區(qū)在開采設(shè)計(jì)時(shí)，首先通過查找地質(zhì)資料，弄清范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，做到“采掘未動(dòng)，地質(zhì)先行”。面對(duì)井田內(nèi)存在的較大斷層構(gòu)造，采取了有針對(duì)性的戰(zhàn)略布局，在實(shí)施階段煤炭開采的連續(xù)性、安全性、煤層儲(chǔ)量的合理利用等方面起了前瞻性作用，成效顯著。下面就以三個(gè)實(shí)例，淺談北翼淺部采區(qū)面對(duì)較大斷層構(gòu)造是如何進(jìn)行戰(zhàn)略布局的。

3.1 利用F5大斷層作為礦井東西兩翼的分界線

山南煤礦北翼淺部采區(qū)范圍內(nèi)存在多條斷層構(gòu)造，其中以F5斷層的位置最為突出。根據(jù)原江西省二二四地質(zhì)隊(duì)提供的地質(zhì)勘探資料，結(jié)合井下巷探，明確了F5走向逆斷層的位置及特征，情況如下：

F5走向逆斷層：斷層走向NW，傾向NE，傾角約74°，斷層落差在4 線D4為處為155 m。依據(jù)是411 孔于298.82 m 處見灰?guī)r，然后于332.09 m處穿過灰?guī)r后重復(fù)見含煤地層。該斷層無(wú)導(dǎo)水性。

F5逆斷層位于北翼淺部采區(qū)井田中部偏西，由于位置居中，礦井開拓設(shè)計(jì)中將該斷層作為礦井東翼和西翼的分界線，將中央石門布置在F5逆斷層附近，在中央石門再分出東翼運(yùn)輸大巷和西翼運(yùn)輸大巷。

在以后的回采工作中，在東翼和西翼分別布置工作面回采，在F5逆斷層附近結(jié)束回采。該布置既保證了回采的連續(xù)性，也避免了F5逆斷層對(duì)安全生產(chǎn)的影響，安全、經(jīng)濟(jì)效果顯著，如圖1所示。

圖1 F1 斷層及東西兩翼布置

3.2 在斷層、褶皺復(fù)雜區(qū)域布置井底車場(chǎng)

原江西省二二四地質(zhì)隊(duì)提供的地質(zhì)勘探資料顯示，在第五勘探線，深部地層被F5、F26、F163三條大斷層橫縱切割，造成地層不連續(xù)和急轉(zhuǎn)褶皺，地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜。F5走向逆斷層前面已經(jīng)介紹，F(xiàn)26、F163斷層的具體情況如下：

F26傾向正斷層：斷層走向N13°E，傾向SE，傾角約78°，斷4 線處基底落差為105 m，向上落差逐漸變小，如D4處落差為26 m。依據(jù)是411 孔與409 孔間，基底灰?guī)r、主要煤層、含煤地層等均存在明顯的大小不同的落差。該斷層無(wú)導(dǎo)水性。

F163走向正斷層： 走向推斷為N55°E，傾向NW，傾角約79°，4 線處斷層落差約200 m，D4處落差為42 m。依據(jù)是409 孔與413 孔之間，其灰?guī)r、主要煤層均存在著大小不同的錯(cuò)動(dòng)。該斷層無(wú)導(dǎo)水性。

北翼淺部采區(qū)進(jìn)行開拓設(shè)計(jì)時(shí)，將暗主井井底車場(chǎng)布置在此區(qū)域，在其他地質(zhì)正常區(qū)域布置回采工作面安全、連續(xù)回采，避免了在此地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行回采的困難和安全隱患，取得了較好的安全經(jīng)濟(jì)效果，如圖2所示。

圖2 在斷層、褶皺復(fù)雜區(qū)域布置井底車場(chǎng)

3.3 回采工作面遇斷層，提前布置新切眼，使工作面回采不間斷

山南煤礦北翼淺部采區(qū)掘進(jìn)3503 柔性掩護(hù)支架工作面上下順槽時(shí)，經(jīng)實(shí)地勘查，發(fā)現(xiàn)了F60正斷層，斷層走向NNE，傾向SEE,落差約15 m。3503 工作面接近該斷層時(shí)，提前在斷層上盤布置新切眼，并進(jìn)行安裝掩護(hù)支架等準(zhǔn)采工作，待該工作面在下盤采至無(wú)法通過斷層時(shí)，直接搬家至斷層上盤已經(jīng)準(zhǔn)備好的新切眼進(jìn)行回采，使回采工作不間斷，保證了工作面的連續(xù)生產(chǎn)，穩(wěn)定了產(chǎn)量，安全和經(jīng)濟(jì)效果明顯，如圖3所示。

圖3 回采工作面遇斷層，提前布置新切眼

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)山南煤礦北翼淺部采區(qū)存在較大斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造，進(jìn)行科學(xué)合理的戰(zhàn)略布局，成功地布置了-160 m 中央石門、 暗主井下部車場(chǎng)及3503 工作面新切眼，科學(xué)合理利用了煤炭?jī)?chǔ)量，使工作面能夠連續(xù)回采，避免了工作面過斷層的困難和安全隱患，取得了顯著的安全、經(jīng)濟(jì)效果。

礦井進(jìn)行開拓開采總布局之前，必須先弄清楚井田范圍內(nèi)的較大地質(zhì)構(gòu)造，進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。為比較準(zhǔn)確地弄清楚地質(zhì)構(gòu)造情況，通過查閱地質(zhì)勘探隊(duì)的地質(zhì)資料，并進(jìn)行井下實(shí)地巷探，采用與地質(zhì)素描觀測(cè)相結(jié)合的方法，效果很好。