色連一號井地質條件概述及其開采建議

摘要：色連一號井是同煤鄂爾多斯礦業投資有限公司開發的一座現代化礦井，目前該礦處于建井期。文章根據礦震試驗及其鉆探成果，推斷并詳細敘述了該礦的地層、地質構造、煤層及煤質、煤層頂底板、水文地質條件，并結合筆者多年來一線的工作經驗，對建井期間可能出現的困難進行了預測并給出了相應的解決辦法，最后對該井田的地質、涌水量進行了分類。

關鍵詞：色連一號井；地質構造；煤層；水文條件；涌水量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD163 文章編號：1009-2374（2015）24-0155-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.076

位于東勝煤田中東部的色連一號井田是同煤鄂爾多斯礦業投資有限公司正在開發建設的礦井，通過前期的地質勘探以及實際礦井建設階段所揭露出的地質與水文地質資料顯示，井田內煤層賦存的地質條件及水文地質條件較簡單，為單-中等型礦井。但從井田勘探中的鉆孔資料分析發現，井田內各可采煤層的厚度變化較大，部分煤層在井田內的分布極不均勻，且局部區域層間距較小，增加了對其準確預測及對比的難度。現有的井田勘探資料對區域內各可采煤層的厚度變化、結構變化以及煤層頂底板變化等方面的研究程度較低，有待于進一步研究；另外，井田內煤層的分布情況以及煤層厚度發生變化的原因還有待于進一步查清。為此，決定開展本論文的研究工作。

1 地層

色連一號井地處東勝煤田的中北部位，整個地層表現為強烈的新生代地質應力，且上部遭到嚴重剝蝕。根據地質鉆孔對比分析，最老的地層為三疊系上統延長組（T3y），最新的地層為第四系（Q）。其他地層由老到新依次為侏羅系中下統延安組（J1-2y）、侏羅系中統（J2）、白堊系下統志丹群（K1zh）和第三系上新統（N2）。

2 地質構造

色連一號井地處東勝煤田的中北部位，它的構造狀態與該區域含煤地層的構造狀態幾乎一致。總的來說表現為單斜構造，傾向為南西240°～250°，地層的傾角小于5°，幾乎近水平。井田內構造簡單，未發現大斷層，只在局部地段有寬緩的波狀起伏。但在先期個別的開采地段底板等高線起伏較大，褶幅甚至達到了10m以上，因此不排除在這些地段發育小斷層的可能性。整個井田內未發現大的褶曲構造和大的斷層，屬簡單類型的地形。

3 煤層及煤質

井田內可采煤層共11即2-2上、2-2中、3-1、3-1下、4-1上、4-1、5-1上、5-1、6-1上、6-2中、6-2下煤層。各可采煤層特征詳述見表1。

4 煤層頂底板

色連一號井田煤層頂板主要以砂質泥巖為主，底板以細粒砂巖為主。根據ES04、ES15、ES17、ES29號鉆孔巖石物理、力學性試驗成果：巖石的孔隙率6.67%～37.82%，巖石的含水率為0.04%～10.56%，吸水率為0.98%～11.85%，巖石的抗壓強度吸水狀態為1.0～17.7MPa，自然狀態為2.4～70.2MPa，平均20.0MPa，普氏系數0.24～7.16，抗拉強度0.38～4.83MPa，抗剪強度1.10～34.93MPa，軟化系數0.09～0.76，該煤層的巖石抗壓強度較低，基本在30MPa以下，且遇水強度顯著下降，巖石質量系數平均值為63%，巖體質量指標（M）為0.042，為中等完整巖石。

5 水文地質條件

東勝煤田發育的主要地層為中生界陸相碎屑巖，次為新生界半膠結巖類和松散沉積巖類。依據地下水賦存條件及水力性質的不同，區域含水巖組可劃分為三大類：新生界松散巖類孔隙潛水含水巖組、半膠結巖類孔隙含水巖組、中生界碎屑巖類孔隙、裂隙潛水～承壓水含水巖組。煤田內地下水的補給來源主要為大氣降水、其次為地表水，深部亦接受側向徑流的補給。由于區內地表水體不發育，地下水的徑流條件較差，大氣降水成為區域地下水的主要補給來源。第四系潛水直接接受大氣降水及地表水的滲入補給，中生界基巖含水層在淺部接受大氣降水及潛水的補給，在深部則以接受側向徑流補給為主。第四系潛水的徑流受區域地形控制，以“東勝梁”分水嶺為界，分別向南北兩個方向徑流而排泄出區外，強烈的蒸發亦是第四系潛水排泄的重要途徑。碎屑巖類含水層的徑流受煤田整體構造形態控制，基本沿巖層傾向即南西方向徑流，在溝谷深切地段以泉的形式排泄，在地形變化較小的地段則以側向徑流的方式排泄出區外。井田儲量核實報告選用穩定流“大井法”和“水文地質比擬法”對礦井涌水量進行了預測計算。礦井開采2～4號煤層時的正常涌水量為550m3/d（22.9m3/h），開采6-2下號煤層時的正常涌水量為1460m3/d（60.8m3/h）。

6 主要工程地質問題預測及防治意見

6.1 煤層頂板冒落

色連一號井煤層頂底板強度較低，巖石質量系數為63%，較為破碎。在未來進行巷道掘進期間，易發生冒頂事故，危及礦工生命安全，因而巷道的頂板維護將會成為該礦的重點和難點工作。建議在進行錨桿、錨索支護時及時進行錨桿、錨索的錨固力實驗，及時驗證錨桿、錨索的可錨性，檢驗其錨固力是否滿足設計要求，不能達到設計要求時及時更換支護措施。在巷道使用過程中加強礦壓監測，特別是頂板離層儀的監測，做到及時預警，防止事故的發生。

6.2 工作面煤壁片幫

色連一號井可采煤層的煤強度降低，在臂式開采過程中易發生煤壁片幫事故。在設備選型時，應選擇工作阻力較大的液壓支架。使用時應盡量提高初撐力，采煤機割煤厚及時打開護幫板。

6.3 煤層底板軟化變形

6號煤層直接底板多為一層泥巖，厚度一般在1m以內，力學強度低，遇水易軟化變形，對井下的煤炭生產及巷道中車輛的運煤工作等會造成一定的影響。防治意見是：軟弱底板較薄時，可直接鏟除；軟弱底板較厚時，在巷道兩側開挖排水溝，將地下水排出地面，把地下水位降到泥巖下面，使泥巖保持干燥狀態，就不會發生軟化變形。據調查，在煤礦實際生產中，普遍留設0.50m左右的底煤，效果較好，但浪費了煤炭資源。底板較軟時，支架易鉆底，實際生產中，支架應“穿鞋帶帽”。

7 結語

色連一號井地質構造簡單，但基巖出露處風化作用較為強烈，第四系松散層分布廣泛，厚度較大，松散。在開采過程中可能遇到局部冒頂、煤壁片幫等事故，在實際生產中應多加注意。6#煤層底板為泥巖，力學強度低，遇水軟化變形，支架易鉆地，在實際生產中應“穿鞋帶帽”。

作者簡介：楊天榮（1967-），男，山西大同人，太原理工大學，在職研究生，同煤集團鄂爾多斯色連一號井地測副總工程師，工程師，研究方向：地測防治水。

（責任編輯：蔣建華）