姚橋煤礦7253工作面沖刷帶分布特征及其對開采的影響①

胡笑華

(大屯煤電公司，江蘇徐州 221600)

姚橋煤礦7253工作面沖刷帶分布特征及其對開采的影響①

胡笑華②

(大屯煤電公司，江蘇徐州 221600)

對姚橋煤礦7253工作面開采過程中出現(xiàn)的古河流沖刷帶進行跟蹤和資料收集，總結分析了該工作面內古河流沖刷帶的特征、成因以及對煤礦生產(chǎn)帶來的不利影響，對工作面設計以及采掘部署具有指導意義。

沖刷帶;濱前—三角洲;過渡相沉積;河流相沉積物

1 工作面概況

姚橋煤礦位于江蘇省沛縣境內微山湖畔，為年產(chǎn)440萬噸的特大型礦井。礦井目前主采山西組7號、8號煤層。井田為傾向北西的單斜構造，井田東翼受北部袁堂斷層的影響，次一級向斜構造較發(fā)育。

7253工作面位于西五采區(qū)下部，東南為7251工作面，西北為西九采區(qū)，東北以工廣保護煤柱線為界，西南為f602斷層。原設計走向長477～484 m，傾向長度185.7 m。

老頂:中砂巖、細砂巖，厚10.13m。灰白色～淺灰色，礦物成份以石英、長石為主。下部為中砂巖，鈣質膠結，有菱鐵質小鮞粒及黃鐵礦斑點。上部為細砂巖，含較多的深灰～灰黑色泥巖條帶，見較多的植物莖葉化石，少量方解石細脈，呈緩波狀層理。

直接頂:砂質泥巖，厚0～3.36m。深灰色，含砂量多而不均勻，底部為淺灰色粉砂巖，見植物化石，黃鐵礦斑點，呈似波狀層理。局部區(qū)域直接頂缺失。上方為老頂砂巖。

工作面內E6號鉆孔7號煤層厚度3.46m，相鄰7251工作面溜子道揭露7號煤層厚度3.3 m～4.2 m。

2 7253工作面煤層沖刷帶特征

2009年5月7253材料道施工至4號點前40 m左右，發(fā)現(xiàn)7號煤層變薄，厚度由3.3 m變?yōu)?.5 m，并且沿材料道走向伴生一落差1.5 m的小斷層。繼續(xù)向前施工，煤層厚度在1.9 m～2.6 m之間，至4號點前98 m處，由于斷層落差增大到3.2 m，靠近工作面一幫為堅硬細砂巖，影響今后工作面回采，經(jīng)研究對工作面進行改造。第一次迎頭后退25 m，按33°夾角向右施工改材料道，向前施工11m，煤層厚度由2.6m變?yōu)?.7m。后改材料道開門繼續(xù)向后退至4號點施工。從切眼處開門施工的改材料道施工至18號點前15 m遇一條落差為2.3 m的斷層，遇斷層前煤層厚度3.8 m，過斷層后煤層厚度為2.0 m，再向前施工70m范圍內煤層厚度由2.0m變?yōu)?.5m后再變?yōu)?.0m。工作面溜子道也存在煤層厚度僅為2.5 m的煤層變薄區(qū)。揭露煤層沖刷帶特征如下:

2.1 因沖刷導致煤層變簿

正常煤層底板連續(xù)，煤層變薄，煤層頂部呈不整合狀，頂板大多發(fā)育有河流相沉積物。7253面正常區(qū)煤層厚度3.3 m～4.2 m，因受沖刷影響，煤層厚度變?yōu)?.7 m至3.0 m。如圖1。

圖1 7253改材料道開門處地質剖面圖

2.2 因沖刷導致7號煤直接頂缺失

7253面煤層被沖刷后，原煤層頂板泥巖、砂質泥巖被沖刷帶走，直接被細砂巖充填覆蓋。如圖1、2。

2.3 沖刷帶邊緣伴生頂斷、底不斷的小斷層

因沖刷帶邊緣往往為地應力集中區(qū)，當發(fā)生較弱的地質構造運動時，沿沖刷帶邊緣產(chǎn)生位移破壞。如圖2。

圖2 7253改材料道實測剖面

2.4 沖刷帶巖石有部分擠壓入煤層現(xiàn)象

因煤層形成不久，河流沖刷隨即進行，又隨即被砂質沉積物充填覆蓋，因上覆砂質覆蓋物密度較大，煤密度較小，煤與上覆巖體成巖作用較弱，因相互受力而侵入。如圖2。

3 煤層沖刷帶成因分析及對開采的影響

3.1 煤層沖刷帶成因分析

古河流沖刷帶一般是指古水流(河流、海水)對泥炭層或煤層的沖蝕，并通常由砂質沉積物充填而形成的地質體，體內大多發(fā)育有河流相沉積物。水流沖刷能形成煤層薄化區(qū)和無煤區(qū)，即在煤層形成過程中或形成后煤層遭受水流沖蝕破壞引起煤層薄化或缺失。煤層沖刷帶是引起煤層形態(tài)與厚度異常的常見原因之一［1］，直接影響到礦井工作面設計及開采方式。

根據(jù)區(qū)域資料分析，本區(qū)山西組煤系地層，為濱前-三角洲過渡相沉積，7號煤層是在地表大面積穩(wěn)定上升，海水逐漸后退的古地理環(huán)境下沉積的。

7號煤層沉積基底有坡度不大的起伏，在相對較低的地方，煤層相對增厚，在相對較高的地方，煤層相對較薄。姚橋井田形成的煤層厚度受古地理沉積環(huán)境的影響，煤層厚度沿走向和傾向方向均有一定的變化。沿傾向方向，沉積基底總的趨勢是從井田南側F14斷層由南向北逐漸降低，因此煤層厚度由南部向北部逐漸增厚。沿走向方向，沉積基底總的趨勢是由西南向東北逐漸降低，地勢較低的地方有利于煤層的沉積。因此7號煤層由西向東逐漸增厚。這也是湖區(qū)7號煤較厚，并且存在8號煤的主要原因。

從上述古地理條件分析看，西五采區(qū)處于沉積基底由高到低的過渡階段，在7號煤沉積過程中或7號煤層沉積以后，地表發(fā)生洪水或出現(xiàn)小型河流，由于煤系地層尚未固結，極易出現(xiàn)河流沖刷現(xiàn)象［2-3］。使沉積在頂部的直接頂泥質、沙泥質及7號煤上部部分煤體等物質被水流沖刷帶走。導致7號煤煤層頂板直接頂缺失、煤層變薄等沖刷構造帶的出現(xiàn)。

3.2 沖刷構造帶對生產(chǎn)的影響

由于沖刷構造帶的存在，使煤層厚度由4 m左右銳減為0.7 m，工作面內沖刷帶厚度為1.5 m～3.0 m，沖刷帶寬度60 m ～100 m，走向100°。加上伴生小斷層的存在，并且頂板直接為堅硬細砂巖頂板覆蓋，對工作面布置及采掘生產(chǎn)帶來較大影響［4-5］。沖刷帶范圍如圖3。

1)改變工作面布置:因沖刷帶及斷層的存在，使工作面由原設計寬度為185.7 m，縮小為135 m。同時根據(jù)西九采區(qū)煤層厚度特征，預測西九采區(qū)局部可能存在河流沖刷構造。

2)對掘進的影響:造成巷道斷面破巖范圍較大，無效進尺多，影響巷道掘進速度。

3)對回采的影響:沖刷區(qū)煤層變薄，煤層厚度最小僅為0.7 m，造成資源量減少。煤層厚度變薄小于工作面采高，導致回采期間，挑頂或破底，影響原煤灰分及工作面回采進度。

圖3 7253工作面沖刷帶范圍

4 結論

通過對姚橋礦7253工作面沖刷帶分布特征及其成因分析，認為本沖刷帶對煤層的賦存特性、穩(wěn)定性及煤質具有重要影響，在今后的開采過程中，應根據(jù)7253工作面沖刷帶的成因及特征，對類似地質條件的工作面進行優(yōu)化設計，特別在工作面及巷道布置時應設法避開沖刷帶的不利影響;在工作面回采及巷道掘進過程中，應采用相應的工藝、技術措施來降低無效掘進工程量、降低煤炭的含矸率。

［1］ 余智秘，劉沛林，等.古河床沖刷帶探測及通過實踐［J］.中國煤田地質，2012(2):80-81

［2］ 劉云生.呂家坨井田八煤層古河流沖刷帶的認識與分析［J］.水力采煤與管道運，2000，(12):21-25

［3］ 王宇林，趙明鵬.煤層沖刷帶的分類及預測［J］.遼寧工程技術大學學報(自然科學版)，1998，(6):149-153

［4］ 彭可平，董智慧.煤層沖刷帶軟巖巷道支護技術研究［J］. 中國資源綜合利用，2011，(7):47-49

［5］ 郭增軍.綜采工作面過沖刷帶的實踐［J］.中國礦山工程，2009，(4):40-42

YaoQiao coal mine 7253 face with scouring and characteristics of the influence of mining

HU Xiaohua

(DaTun Coal-electricity Corporation，Peixian Jiangsu 221600)

In the course of mining，the ancient river erosion zones have been tracked and data collected in YaoQiao coal mine’s 7253 working face.On the base of tracking and data analying result，the properties，cause and the adverse effect to the normal production of the ancient river erosion zones have been concluded and analyzed.The result of this paper will direct the layout of mining and digging working face.

erosion zones;foreshore delta;deposition of transition facies;deposition of fluvial facies

TD327.2

A

1672-7169(2012)03-0028-03

;2012-06-05

胡笑華(1970-)，男，安徽黃山人，大學畢業(yè)，大屯煤電公司地質工程師。