淺談渦北煤礦礦井地質條件分類

郭鴻 胡菊艷

摘 要：文章通過對影響渦北煤礦生產的各種地質條件的分析，確定了渦北煤礦的礦井地質條件類型。這對指導生產有著重要的意義。

關鍵詞：渦北煤礦；礦井地質條件；煤層穩定性；地質構造復雜程度

1 井田概況

渦北煤礦位于淮北平原西部，行政區劃屬安徽省渦陽縣管轄。本礦井南起F9斷層，北至劉樓斷層；東起太原組第一層灰巖頂界面的隱伏露頭線，西止于32煤層-1000m水平等高線的地面投影線（見圖1）。平面上近似為一矩形，南北長5.62～6.53km，東西寬2.33～3.71km，面積約為17.1km2（見圖1）。本礦井為華北石炭～二疊紀含煤地層。主要含煤地層為二疊紀上石盒子組、下石盒子組和山西組。上石盒子組下部含1、2、3三個煤組，多為薄煤層。下石盒子組含4、5、6、8等四個煤組，為礦井主要含煤段。山西組下部含10、11兩個煤組，煤層薄，煤分層少。可采的有32、62、63、81、82、112等六層煤層，其中81、82為主要可采煤層，平均總厚7.37m，占可采煤層總厚的73%；其它為局部可采煤層。

圖1 渦北煤礦構造綱要圖

根據《煤礦地質規程》相關內容：（1） 各類礦井的評定標準為： 一類礦井，地質構造的復雜程度和煤層穩定程度均為Ⅰ類，其它開采地質條件不高于Ⅱ（ 含Ⅱ） 類。二類礦井，地質構造復雜程度和煤層的穩定程度均為Ⅱ類或其中有一項為Ⅰ類，另一項為Ⅱ類，其它開采地質條件不高于Ⅲ（ 含Ⅲ） 類。三類礦井，地質構造復雜程度和煤層的穩定程度中有一項為Ⅲ類，另一項為Ⅰ類或Ⅱ類。四類礦井，地質構造復雜程度和煤層穩定程度均為Ⅲ類，或其中有一項為Ⅳ類。五類礦井，地質構造復雜程度和煤層穩定程度均為Ⅳ類。（2） 礦井地質條件分類碼代號表示法： 礦井地質條件的名稱用帶注腳的四位羅馬數字表示： 第一位數表示礦井地質條件類別，第二位數（用橫杠與第一位數隔開） 表示地質構造的復雜程度，并以復雜程度最高的地質因素的代號（ a、b、c） 作注腳來表明斷層（a） ，褶皺（b） 和巖漿侵入（c） 對煤層的影響。第三位數表示煤層的穩定程度，注腳代號為d。第四位數表示其它開采地質條件，其注腳代號，頂底板條件為e，傾角為f，其它特殊地質因素為g。本文主要根據礦井鉆孔資料和建井地質報告資料對該礦井進行礦井地質條件分類。

2 地質構造復雜程度的評定

本次評定原則上以斷層、褶皺和巖漿侵入三個因素中復雜程度最高的一項為準。

2.1 斷層

根據鉆探、測井和地震資料，本礦內共組合斷層118條，其中正斷層113條，逆斷層5條；落差H<5m的7條，5m≤H<10m的43條，10m≤H<20m的31條， 20m≤H<30m的10條， 30m≤H<50m的7條， 50m≤H<100m的12條，H>100m的10條，另有三維地震顯示未被組合的孤立斷點12個。大、中型斷層較多，且相互交叉切割，嚴重破壞了煤層的連續性，改變了煤層原生空間關系。斷層復雜程度為Ⅲ類。

2.2 褶曲復雜程度評定

渦北煤礦總體上為一走向近南北，向西傾斜的單斜構造，地層傾角一般10°～25°，礦內褶曲不發育，僅有寬緩的波狀起伏。褶曲復雜程度為Ⅰ類。

2.3 巖漿侵入復雜程度的評定

經鉆孔揭露，礦內巖漿活動不甚強烈，受巖漿侵入的影響很小。巖漿侵入對煤層的影響程度為Ⅰ類。

3 煤層穩定程度的評定

本次煤層穩定性評定的原則是：薄煤層以可采性指數（km）為主，煤厚變異系數（r）為輔；中厚及中厚以上煤層以煤厚變異系數（r）為主，可采性指數（km）為輔（對于煤厚異常點不參與本次計算）。見表1

計算方法如下：

煤層的可采性指數：Km=n′/n；

式中：n-井田內參與煤厚評價的見煤點總數（要求分布均一，有代表性）；n′-其中煤厚大于或等于可采厚度的見煤點數（最低可采厚度為0.7m）。

r=s/m′×100%

s=Σ（mi-m′）/n-11/2

式中：mi-每個見煤點的實測厚度；m′-礦井內煤層的平均厚度；n-參與評定的見煤點數；s-均方差值。

通過以上計算，本礦主要可采煤層81、82分布穩定，全礦可采或全礦大部分可采，厚度有一定的變化，結構簡單～較簡單，為較穩定煤層；32、62、63、112煤層薄，不可采區分布無明顯規律，可采指數一般不超過50%，為局部可采的不穩定煤層。81、82煤層的資源/儲量占全礦井資源/儲量80%以上，因此，本礦井煤層的穩定程度為Ⅱd類。

4 其它開采地質條件復雜程度的評定

4.1 煤層頂、底板復雜程度的評定

本礦井各煤層頂板以泥巖為主，并有少量的粉砂巖或細砂巖；底板一般為泥巖。根據巖石的膠結程度和力學強度，頂板為泥巖巖石力學強度低，變形模量小，遇水而泥化膨脹、崩解，開采過程中容易放頂；而砂巖抗壓強度高，頂板不易坍塌。底板為泥巖，力學強度低，巖石受壓易破碎，局部可能產生底鼓。各可采煤層頂、底板一般較平整、完整，除斷層附近，裂隙一般不很發育。故本礦頂、底板條件復雜程度為Ⅱ類。

4.2 煤層傾角煤層穩定性的評定

本礦井煤層傾角一般為10°～25°，變化不大，煤層傾角為Ⅱ類。

4.3 其它特殊地質因素復雜程度的評定

4.3.1 瓦斯

本礦井煤層瓦斯風化帶深度為基巖界面下垂深120～130m，即水平深度-500m。根據采樣測試32、81、82煤層最大甲烷含量分別為6.85、6.96和8.84ml/g.daf，屬低瓦斯范疇。但據該礦《礦井初步設計說明書》計算結果，礦井相對瓦斯涌出量為15.98m3/t，礦井絕對涌出量為47.46m3/min，根據《煤礦安全規程》，本礦井為高瓦斯礦井。

4.3.2 煤塵

各煤層的煤塵燃燒時均有一定長度的火焰，最大火焰長度達250mm，一般需通入適量的巖粉方能抑制發火，各煤層均有爆炸危險性。

4.3.3 煤的自燃

本礦井大部分煤樣△T1-3在20℃以內，32煤層為不自燃；62煤層屬不易自燃～不自燃；81煤層為很易自燃～不自燃；82、112煤層屬易自燃～不自燃。

4.3.4 地溫

按間接方法求得本礦井的恒溫帶深度為30m，恒溫帶溫度16.8℃。本礦帶地溫梯度為1.88～3.33℃/百米，平均為2.75℃/百米；增溫率為36.3m/℃，屬地溫正常區。

綜上所述，其它特殊地質因素屬Ⅲ類。

5 結束語

本礦井地質構造復雜程度為Ⅲ類，煤層穩定程度為Ⅰ類，其它開采地質條件復雜程度為Ⅲ類。根據《礦井地質規程》中礦井地質條件分類標準，本礦井屬Ⅲ類礦井。礦井地質條件綜合評定為Ⅲ-Ⅲa，Ⅱd，Ⅲg。

參考文獻

[1]安徽省煤田地質局第三勘探隊.渦北煤礦建井地質報告[R].2006.

[2]鄧建民.能源技術與管理.保利金莊煤礦礦井地質條件研究[J].2013.

作者簡介：郭鴻（1981- ），男，漢族，地質工程師，現在安徽省煤田地質局第三勘探隊從事煤田地質工作。