吉新煤礦開采地質條件分析

【摘 要】本文通過對吉新煤礦主采煤層的巖性和厚度、地質構造條件、工程地質和水文地質條件，以及瓦斯地質特征的分析，研究了地質條件對煤礦開采帶來的問題，為礦區今后的建設及安全生產提供參考性建議。

【關鍵詞】地質條件；吉新煤礦；開采；地質構造

0 引言

吉新煤礦位于吉木薩爾縣城西南約20km處，是兗礦集團在新疆地區規劃建設的第一座現代化礦井，合理分析該礦的地質條件對布置井巷工程和主采工作面有指導意義。

1 地質概況

吉新煤礦位于天山東段北麓、準噶爾盆地南緣，主要為構造剝蝕低山丘陵地形?；鶐r出露較好，井田內出露地層主要有中生界下侏羅統八道灣組（J1b），中生界下侏羅統三工河組（J1s）和第四系沖洪積物（Q3-4pal）。

2 主采煤層厚度特征及煤質

2.1 主采煤層

礦井含煤地層為下侏羅統八道灣組，該組地層屬濱湖-泥炭沼澤相沉積，是井田主要的含煤巖系。井田含煤層8層，主要可采及大部可采煤層四層，分別為A3+4、A6、A7、A8，其中A6煤層為特厚煤層，平均厚13.45米；A7煤層為厚煤層，平均厚度為4.81米；A3+4、A8煤層為中厚煤層，平均厚度分別為4.93、1.35米。

2.2 煤質

以往勘探工作在主要可采煤層中采取了煤巖樣，煤巖組成以亮煤-半亮型煤為主，其次為暗煤和絲炭。暗煤多為薄層狀、不規則分布。煤的無機組分含量較低。主要成分為浸染狀或薄層狀的粘土類礦物，其次為少量碳酸鹽礦物、氧化硅類礦物。礦區內可采及大部可采煤層有四層，主采煤層A6厚度大，結構簡單，屬穩定-較穩定煤層。煤層煤質變化較小，發熱量較高，有害元素含量較低，是優質、氣化，發電用煤。也可做工作鍋爐配煤及民用煤。另外本區煤層大部分地段焦油產率較高，屬高油煤，可也作為低溫干餾用煤之原料。

3 地質構造特征

井田大地構造位置屬準噶爾凹陷南緣烏魯木齊山前凹陷之泉子街凹陷，水溪溝向斜與石場溝向斜北翼，煤系地層整體表現為一走向NW、傾向SW的單斜構造。根據三維地震資料在井田中南部發育有軸向近EW的褶曲。分別敘述I號向斜和II號背斜。

井田內斷層較發育，根據三維物探資料查出井田內斷層45條。其中正斷層13條，逆斷層32條。落差大于20m的斷層有6條；落差大于10～20m的有7條；落差5～10m的有21條；落差0～5m的有11條。 可靠斷層23條；較可靠斷層18條；控制程度較差斷層4條。

礦井地質構造的分布規律：

井田內斷層的展布方向，受I號向斜和II號背斜制約，斷層多發生在地層的向斜與背斜處，且受擠壓現象明顯，應力相對集中，根據實際揭露礦井依然分為構造簡單區（DF16以北，構造中等區（DF16與DF32之間）和簡單區（DF32斷層以東）。

4 工程地質特征

以往勘探采用數字測井技術在鉆孔中測得聲速資料和室內巖體力學性質指標，求得不同巖石的物理力學性質數據，取得了較多的有關煤層及其頂底板巖石物理力學性質的資料。

通過對礦區內的各主采煤層頂、底板巖石物理力學樣的綜合對比分析，可知礦區各煤層的頂、底板巖石飽和抗壓強度值大多小于20Mpa，屬軟巖，其抗剪強度值在4.1-11.1Mpa之間，抗拉強度在0.88-4.2Mpa之間，RQD在70%-90%之間，其力學指標均很差，總體上說明礦區內各煤層的頂、底板巖石穩固性屬不穩定的類別，工程地質條件屬中等的類型。需特別強調的是礦區內各煤層的頂、底板巖石主要結構形式為薄層狀、碎塊狀及片狀，層理和節理等結構面發育，巖石內部聚合力較小，層間結合力較弱，且主要可采煤層標高均位于礦區地下水位以下，在此狀態下區內各煤層的頂、底板巖石因受地下水的影響，強度降低，且極易軟化，甚至崩解。而通過鉆探獲取的煤芯樣品多為粉末狀，少量碎塊狀，亦屬不穩定巖層。

5 瓦斯地質特征

在以往勘探施工的見煤鉆孔中共采集瓦斯煤樣28個，主要對A8、A7、A6、A3+4號煤層的瓦斯成分和瓦斯含量進行了測試，詳見表1。

表1 瓦斯成果分析表（兩極值）

由分析結果看出，該煤礦瓦斯含量一般在0.028-2.368ml/g之間；平均0.73ml/g。底部煤層一般瓦斯含量略高于頂部。礦井瓦斯等級為低瓦斯等級。

6 水文地質條件

通過井田內以往資料可知，煤礦井下主要是頂板進水，其次是煤層中滲水，由此說明基巖裂隙水為礦床充水的重要因素之一。除上述兩種礦床充水的重要因素之外，火燒層中孔隙潛水和老窯積水的亦有可能對礦床充水。

礦井涌水量最大值3945m3/d（164.38m3/h）作為礦井最大涌水量，平均值2144m3/d（89.33m3/h）作為礦井正常涌水量。區內大部分含水層均為弱含水層，礦區火燒區部分為燒變巖透水含水層，礦井煤礦床為裂隙充水礦床，水文地質類型為中等類型、含煤巖層通過地表火燒區、裂隙與地表水聯系較強，礦井2005年曾經發生過透水事故，故礦水患影響較大。

7 結論

1）本區煤層開采歷史悠久，原紅山洼煤礦及小煤窯對A6煤層開采，對其他未被火燒煤層部分開采。由于A6號煤層的先期開采，因其厚度較大，采空冒落帶和裂隙帶影響較大，上部A8、A7號煤層受到火燒區的因素，正常開采利用受到影響，可能造成資源浪費，故在今后開采過程中，應及時調整采礦方案，按照先上后下、厚薄煤層兼顧開采的原則，合理利用資源，避免資源浪費。在未來的開采中，應盡可能采用先進的采煤方法，提高回采率，保證煤炭資源的有效利用，延長礦井的服務年限。

2）由于礦區內的各主采煤層頂、底板巖石穩固性屬不穩定類別，在今后的開采過程中，應采取有效措施，加強煤層頂板及其煤層自身的管理力度，在施工中做到短掘短砌，防止圍巖的移動，特別在采區跨度大于5米時，及時支護和襯砌，嚴防頂板坍塌冒頂，同時還應防止煤層底板底鼓現象的發生，注意加強排水。

【參考文獻】

[1]兗礦新疆礦業有限公司吉新煤礦勘探報告[R].

[2]兗礦新疆礦業有限公司吉新煤礦初步設計[R].2009.

[3]兗礦新疆礦業有限公司吉新煤礦生產礦井地質報告[R].2012.

[4]中華人民共和國國土資源部.煤泥炭地質勘察規范[S].DZ/T02105-2002.

[責任編輯：陳雙芹]