礦井地質綜合分析在煤礦開采中的作用

晁恒

摘 要：影響煤礦開采地質因素諸多，例如構造、沖刷體、煤層變化等，嚴重制約煤礦安全開采、資源浪費、礦井接續、盤區及工作面布置，煤礦在開采的每個階段應認真分析地質因素，通過資料分析、鉆探驗證多種手段摸清地質條件，為煤礦安全生產提供依據。

關鍵詞：煤層殲滅;地質綜合分析;鉆探驗證

本文通過柳塔煤礦12上煤盤區工作面布置時出現煤層殲滅為源頭，通過地質鉆探及勘探成果資料進行綜合地質因素分析，找出煤層殲滅原因，判斷目標煤層層位，分析區域煤層賦存情況，為盤區工作面布置，巷道掘進設計提供可靠的地質依據，并有效提過高礦井資源回收率。

一、礦井概況

柳塔煤礦隸屬于國家能源集團神東煤炭分公司，位于內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮，井田面積13.62km2，采掘標高為1220-970m。1988年建礦，1990年投產，2006年進行了技術改造，改造后成為綜合機械化大型礦井，年產量300萬t。

二、地質概況

礦井屬鄂爾多斯煤田，為侏羅紀早、中世大型煤田，主要含煤地層為侏羅系中下統延安組，其沉積基底為三疊系上統延長組，其上覆地層有侏羅系中統直羅組、安定組、白堊系下統志丹群、新近系上新統、第四系。

柳塔井田內含煤地層侏羅紀中下統延安組，自下而上分為五個含煤巖段，五個旋回，每旋回含1個煤組，編號從上往下依次為1、2、3、4、5煤組，含煤13～23層，有對比意義的煤層12層，分別為12上、12、22上、22、31上、31、42上、42、43、52上、52、52下煤層，其中全區可采煤層3層（12、22、43）、大部可采煤層5層（12上、12、31上、31、42上、52）、不可采煤層4層（2-2上、4-2、5-2上、5-2下）。礦井設計前經國土部門備案的資源儲量核實報告中礦井可采煤層8層，分別為12上、12、22、31上、31、42上、43，、52煤層。

三、12上煤層區域概況

柳塔煤礦當時開采12上、12煤分為東、西兩個盤區，12上煤層為局部可采，位于西盤區，按照2006年技術改造初步設計，12上煤層規劃3個工作面，分別為12上煤101、102、103工作面，鉆孔綜合柱狀圖中顯示煤層平均厚度3.0-3.6，煤層中部發育一層0.2-0.8m厚夾矸。2006年技術改造升級后，2006-2008年間西盤區12上煤輔運斜巷及大巷開拓完畢。

四、掘進巷道煤層殲滅

12上煤輔運斜巷由12煤西輔運大巷開口，2008年12上煤輔運斜巷及12上煤集中輔運大巷已掘進完畢，2012年開始布置12上煤層工作面，首先掘進12上煤103工作面回風巷，巷道設計高度3.3m，巷道開口處煤約2.2m厚，煤層中間存在一層約0.2m厚夾矸，巷道掘進至距離開口500m后煤層厚度由開口的2.2m厚逐漸變為0.2m厚，掘進巷道幾乎全斷面割巖，煤層逐漸殲滅。煤層殲滅制約12上103工作面布置，為此對該區域煤層賦存情況開始進行綜合分析。

五、地質綜合分析研究煤層賦存情況

因12上煤103回風巷煤層殲滅 ，停止掘進，轉為分析該區域煤層賦存情況，采用了鉆探手段及歷史地質資料進行了煤巖層綜合對比分析，分析如下：

第一步，根據掘進巷道附近ZK4334，ZK4534鉆孔綜合柱狀圖對比該區域煤巖層情況，最終根據鉆孔煤巖層對比分析該區域12上煤層上部存在一層11煤層，11煤層在該區域局部可采，2018年前掘進12上輔運斜巷時目標煤層掘進至了12上煤上部的11煤層，導致12上103回風巷開口煤層為11煤層，隨著巷道掘進11煤層逐漸殲滅，從而導致了12上煤103回風巷成為全巖巷道。

第二步根據鉆孔綜合分析在煤層殲滅區域進行鉆探驗證，在12上103回風巷道煤層殲滅處由巷道底板向下施工鉆孔2個，鉆孔顯示在12上103回風巷道停掘位置下方5m存在另外一層煤，煤層結構2.18（0.9）1.09，括號內為夾矸。與zk4334、zk4534鉆孔綜合柱狀圖中12上煤層結構、煤層底板標高一致，最終得出結論12上103回風巷掘進煤層為12上煤上分層11煤，計劃掘進的12上煤層位于掘進巷道下方。

六、地質綜合分析指導工作面設計

根據地質綜合分析成果，地質人員向設計人員提供了12上煤層與停掘巷道層位關系預想剖面圖，根據預想剖面圖設計人員在12上103回風巷11煤層殲滅處以6°下山掘進至12上煤層位，最終將12上煤103工作面主輔撤通道設計在了12上煤層揭露處，解決了巷道掘進及12上煤103工作面布置問題。

七、鉆探手段進一步摸清煤層賦存情況，布置刀把綜采面，提高礦井資源回收率

12上煤103工作面于2015年末回采完畢，由于2012年12上103回風巷煤層殲滅，導致12上煤103回風巷煤層11煤層殲滅段與運順之間存在面積約0.15km2的資源，2016年初對該區域煤層賦存情況進行了進一步探測，指導該區布置綜采工作面，地質人員在12上103回風巷煤層殲滅段、12上煤輔運大巷、12上103運順再次進行鉆探，布置鉆孔10處，其中在煤層殲滅巷道中布置的五個鉆孔中有兩個鉆孔向下未發現有12上煤層，根據鉆探成果資料，圈定了0.15km2范圍內12上煤可采范圍及無煤區范圍。設計人員根據鉆探成果在該區域布置了12上煤104綜采工作面（刀把面），避開12上煤無煤區域，該工作面最終回采煤量31萬t，該區域回采后，既增大了礦井服務年限，提高了礦井資源回收率，另外對下層12煤開采后采空區防滅火工作有著深遠意義。

八、結束語

影響煤礦開采地質因素諸多，例如構造、沖刷體、煤層變化等，嚴重制約煤礦安全開采、資源浪費、礦井接續、盤區及工作面布置，煤礦在開采的每個階段應提認真分析地質因素，例如在盤區設計前應提前分析影響盤區的構造、水害、煤層賦存情況等，避免出現如本文中技術改造前因目標層位掘進錯誤給工作面布置及生產帶來的制約，開采中出現地質問題，應該采取綜合分析，鉆探驗證的方法搞清楚制約開采的問題，根據分析結果指導礦井生產。