地質(zhì)構(gòu)造對煤層厚度的影響研究

開灤集團(tuán) 呂家坨礦業(yè)分公司 劉 偉 黃再樹

地質(zhì)構(gòu)造對煤層厚度的影響研究

開灤集團(tuán) 呂家坨礦業(yè)分公司 劉 偉 黃再樹

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，煤層厚度的后生變化主要包括河流對煤層的沖蝕、褶皺和斷裂構(gòu)造變動引起的煤層加厚和變薄、巖漿侵入吞食煤層引起煤厚的不規(guī)則變化、冰川活動對煤層的擠壓刨蝕、巖溶作用形成的柱狀陷落等方面。本文，筆者主要從后生的地質(zhì)構(gòu)造變動和巖漿侵入活動等方面分析了它們對煤層厚度變化產(chǎn)生的影響，以期對同行有所參考。

一、四采里區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征及范圍

該區(qū)位于呂家坨主背斜軸部，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿侵入嚴(yán)重。地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)較為復(fù)雜，煤層產(chǎn)狀變化較大。在呂家坨背斜軸附近，沿斷層有巖漿巖侵入開采煤層，在5，7，12煤層形成面積不等的3個巖漿巖床。在井田東翼819與范56鉆孔的聯(lián)線附近，巖漿巖侵入形成了2 ～ 3條高角度巖脈。

二、地面勘探資料分析

區(qū)內(nèi)有地面勘探孔6個，即呂8、呂14、呂25、呂28、6孔、15孔，各孔均有電測井資料，勘探結(jié)果可靠。受呂家坨背斜影響，煤層產(chǎn)狀變化較大；總趨勢東高西低，煤層傾角介于5° ～ 15°，平均10°；含煤層9層（煤層5，6，7–1 ，7–2，8，9，11，12–1，12–2），含煤總厚度16.97 m。其中，5、6煤層為臨界可采薄煤層或薄煤層；11煤層除呂28孔達(dá)到可采厚度外，其余均不可采；12–2煤層除西三角附近及15號孔外均不可采，且煤層厚度變化很大；主采煤層有4個（煤層7–2，8，9，12–1），12–1煤層總厚度較大，平均達(dá)5.88 m，但由于受火成巖侵入，在煤層中下部形成1 ～ 3層火成巖床，并形成數(shù)層天然焦，局部煤層變質(zhì)程度較高，煤層受到嚴(yán)重破壞。

三、薄煤帶地質(zhì)情況分析

1.掘進(jìn)工程揭露。通過實際掘進(jìn)工程，進(jìn)一步確定了薄煤帶在5420工作面的影響范圍，以便合理布置該工作面的回采方式，為該采區(qū)的今后工作面布置奠定了基礎(chǔ)。5420工作面皮帶巷開口到273 m范圍內(nèi)，12–1上煤層厚度由1.8 m變化到0.7 m，開口向里逐漸變薄，12–1上煤層頂板為黑色腐泥巖，巷道在掘進(jìn)過程中，巷道破頂在0.4 ～ 1.3 m處（42 ～ 85 m巷道沿頂掘進(jìn)）。5420工作面軌道巷掘進(jìn)施工過程中在此45 m范圍內(nèi)12–1上煤層由2.3 m變化到0.3 m，揭露一層天然焦，有時天然焦中夾一層厚0.2 m火成巖;其他多處可見1 ～ 2層天然焦和火成巖，局部出現(xiàn)無煤區(qū)。

2.井下地質(zhì)鉆探測情況。公司在5420兩巷共施工了14個地質(zhì)鉆孔，進(jìn)一步驗證了薄煤帶在5420工作面內(nèi)的延伸范圍。設(shè)計鉆探工程量225 m，實際鉆探工程量200 m，基本查明并圈定了5420工作面影響回采的薄煤帶的范圍，并提交了相關(guān)鉆探資料。

3.回采工程揭露。5426工作面位于5420工作面傾斜下方，該工作面在回采過程中，工作面內(nèi)的天然焦受巖漿巖侵入的影響，煤層厚度變化不穩(wěn)定，在工作面向外推進(jìn)100 m時，巖漿巖侵入明顯，形成一個巨大的包裹體。使得該處無煤。隨著回采范圍的推進(jìn)，其變化范圍會增大，5426工作面地質(zhì)構(gòu)造如圖1所示。

四、巖漿巖侵入對煤層厚度的影響研究

通過5420工作面的掘進(jìn)資料和巷道內(nèi)井下鉆孔資料收集分析，煤層厚度變化的主要原因是巖漿巖的大面積侵入，造成煤層厚度不均，局部形成薄煤區(qū)或無煤區(qū)。 5420工作面巖漿巖的侵入具體表現(xiàn)在：巖漿巖侵入比較廣泛，全工作面都有具體的顯示，一般在2層左右。5420工作面受巖漿巖影響煤厚變薄局部形成無煤區(qū)如圖2所示。

五、結(jié)論

呂家坨礦井四采里區(qū)薄煤帶形成的原因主要是火成巖侵入造成的。背斜軸部附近發(fā)育的大中型斷裂構(gòu)造順斷層巖漿巖侵入到煤系地層和煤層中，使煤層變質(zhì)或替代煤層，使得煤層優(yōu)厚變薄。在平面形態(tài)上，上部煤層侵入位置位于下部煤層侵入位置傾斜上方，且煤層厚度越大，埋藏越深，受巖漿巖侵入破壞程度就越嚴(yán)重。

已經(jīng)開采的煤層厚度變化和地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系表明，深部未開采的煤層厚度變化規(guī)律和該區(qū)域煤層的賦存情況變化、煤層的沉積成因有關(guān)，這對于礦井瓦斯的研究治理、巷道的掘進(jìn)和煤層的開采設(shè)計、具有一定的指導(dǎo)意義。