顯德汪礦探采對比研究

趙云良，李東雪

（中國煤炭地質(zhì)總局 第二水文地質(zhì)隊，河北 邢臺 054000）

1 概況

顯德汪礦位于河北省邢臺市西南部35 km 處，邢臺地區(qū)沙河市與邯鄲地區(qū)武安市的接壤地帶。井田大部分屬沙河市白塔鎮(zhèn)管轄，東南少部分屬武安市邑城鄉(xiāng)管轄。礦區(qū)面積18.197 8 km2。

德汪礦始建于1976 年4 月，由原河北省煤礦設計院設計，于1976 年12 月由河北省煤炭建設公司第四工程處正式動工興建，1982 年11 月建成移交投產(chǎn)，設計生產(chǎn)能力為90 萬t/a，服務年限116 a，1985 年12 月31 日達到設計生產(chǎn)能力，1989 年至1994 年進行改擴建，擴建后生產(chǎn)能力為150 萬t/a，2009 年重新核定生產(chǎn)能力為170 萬t/a，2014年12 月4 日，河北省煤炭工業(yè)安全管理局重新核定生產(chǎn)能力為180 萬t/a，服務年限12.3 a。

礦井主采1、2、9 號煤層，采用主斜井、副立井及立風井混合，主石門與階段運輸大巷、采區(qū)上、下山相結(jié)合的開拓方式。礦井為單水平開采（-50 m 水平），共分12 個采區(qū)，回風水平標高+150 m，最大開采深度615 m 左右。

井田內(nèi)煤層開采順序為先上組后下組，各組煤自上而下開采；水平內(nèi)為前進式開采，采區(qū)內(nèi)為后退式開采。9 號煤采用底板注漿加固的開采方式。采用走向長壁后退式采煤方法，根據(jù)各煤層、各區(qū)域的具體條件分別采用高檔普采和綜合機械化采煤。采用一次采全高，自然垮落法管理頂板。

2 探采對比分析

此次探采對比是以1975 年12 月《河北省邢臺礦區(qū)顯德汪井田地質(zhì)勘探精查報告》（以下稱“精查報告”）為基礎對構(gòu)造、煤層瓦斯等方面進行對比。

2.1 地層

井田地表全為第四系掩蓋，無基巖出露，鉆孔揭露的地層由老至新有奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）、峰峰組（O2f），石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、石炭系上統(tǒng)太原組（C3t），二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）、新生界第四系（Q），與1975年《河北省邢臺礦區(qū)顯德汪井田地質(zhì)勘探精查報告》當中地質(zhì)描述一致。

2.2 構(gòu)造

井田基本構(gòu)造格局為被NNE 向正斷層切割的NNE 與NWW 向向斜的復合構(gòu)造。大、中型斷層大多呈NNE 或NW 向，與褶皺軸向基本平行，向斜形態(tài)比較清晰完整，寬緩開闊，略顯波狀起伏。

原勘探時期，井田內(nèi)共發(fā)現(xiàn)斷層18 條，其中斷層落差大于100 m 的1 條，大于30 m 的9 條，其余小于30 m 的8 條。經(jīng)過幾十年的生產(chǎn)及采掘揭露證實，截止閉坑前，井田內(nèi)共揭露斷層大中型斷層16 條，其余小型斷層10 條。

經(jīng)過與原勘探報告對比，大型斷層特征變化不大，中型斷層稍有變化。如F2 斷層原勘探時斷層走向為北東向，傾向北西向，走向長度2.4 km，兩端分別消失于14 勘探線和7 線附近。而經(jīng)過實際的采掘揭露，該斷層走向為南北向，傾向為西向，走向長度為1.4 km，兩端分別尖滅與7 勘探線和12 線附近。F18 原勘探時期斷層走向長度430 m，實際揭露長度為1.16 km。F5 斷層原勘探時鉆孔2103 孔控制落差30 m，而其實際落差為60 m。F12 斷層原勘探階段由1715 鉆孔控制落差為20 m，實際為30 m。另外，在幾十年的生產(chǎn)中，各煤層工作面及巷道中揭露數(shù)百條落差小于5 m 的斷層。

2.3 巖漿巖

依據(jù)勘探結(jié)果，井田內(nèi)一采區(qū)上山與溫莊村連線以南地區(qū)煤系地層均發(fā)現(xiàn)有巖漿體侵入，約占井田面積的三分之一多，多呈巖床侵入。巖漿巖的侵入，對6 號煤層以下煤層均有不同程度的影響，尤其對9 號煤層影響嚴重，影響的面積約3.5 km2，占9 號煤層總面積的18.6%。經(jīng)過采掘揭露，巖漿巖的分布、侵入形式和層位與勘探結(jié)果基本一致。

2.4 煤層

顯德汪礦含煤地層為中石炭統(tǒng)本溪組，上石炭統(tǒng)太原組和下二疊統(tǒng)山西組。煤系地層平均厚度約236 m，共含煤10～15 層，煤層總厚13.54 m，總含煤系數(shù)5.7%，其中可采煤層8 層，可采總厚度10.06 m，可采含煤層系數(shù)4.2%。

經(jīng)過多年開采，煤層分布、結(jié)構(gòu)和煤質(zhì)與勘探結(jié)果基本一致。井田已揭露的大部分區(qū)域1、2、9號煤厚度與勘探結(jié)果基本相符，個別區(qū)域受斷層層間滑動有煤層變薄現(xiàn)象，出現(xiàn)局部煤層變薄帶。

顯德汪井田分布著貧煤和無煙煤兩大類，各煤層煤類以3 號無煙煤為主，局部為貧煤。1 號煤層以第10 勘探線為界，2 號煤層以第10 勘探線以北150 m 為界，3 號煤層以第7 勘探線為界，北部為貧煤，南部為無煙煤。4、5、6、7、8、9、10 號煤層全屬無煙煤，與勘探報告描述一致。

2.5 瓦斯

1975 年《河北省邢臺礦區(qū)顯德汪井田地質(zhì)勘探精查報告》當中未對礦井做出瓦斯等級劃分。但顯德汪礦自建礦以來無煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）噴出或突出現(xiàn)象及記錄。根據(jù)近幾年的瓦斯鑒定結(jié)果表明礦井屬低瓦斯礦井。并且煤塵無爆炸性危險，煤堆未發(fā)生自燃現(xiàn)象。

根據(jù)最新顯德汪礦礦井瓦斯鑒定結(jié)果，礦井絕對瓦斯涌出量為7.97 m3/min，相對瓦斯涌出量為4.41 m3/t，屬低瓦斯礦井，1、2、9 號煤均為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。綜上所述，勘探和采掘揭露的瓦斯情況基本一致。

2.6 水文地質(zhì)條件

依據(jù)以往水文地質(zhì)勘探和試驗資料，顯德汪礦在開采1 號、2 號煤時，水文地質(zhì)條件比較簡單，主要充水水源為老空水和煤系地層薄層含水層水。主要充水含水層富水性較弱，且補給不充分，主要以靜儲量為主，接受奧灰強含水層補給的可能性較小，礦井涌水量小，且變化幅度不大，正常情況下對礦井安全生產(chǎn)影響較小。

開采9 號煤時，水文地質(zhì)條件復雜，主要充水水源為頂板大青灰?guī)r水，奧灰水為礦井的間接充水水源，在與本溪灰?guī)r含水層有水力聯(lián)系的區(qū)域，奧灰水將轉(zhuǎn)變?yōu)榈V井的直接充水水源，對礦井安全構(gòu)成威脅。

顯德汪礦在開采1 號、2 號煤時，礦井涌水量構(gòu)成情況與勘探結(jié)果所反映的水文地質(zhì)條件基本一致。顯德汪礦在開采9 號煤時，采取了煤層底板加固等一系列礦井防治水措施，增大了煤層底板的阻水能力，礦井涌水量主要由頂板大青水構(gòu)成構(gòu)成，采掘過程中未發(fā)生奧灰突水災害，實際揭露所反映的水文地質(zhì)條件與勘探所反映的水文地質(zhì)條件基本一致。

2.7 其他開采條件

2.7.1 地溫與地壓

顯德汪礦勘探階段未進行過鉆孔測溫，礦井生產(chǎn)過程中也未出現(xiàn)過地溫異常現(xiàn)象。據(jù)鄰近郭二莊礦及章村礦勘探階段獲得的地溫資料，煤系及上覆地層地溫梯度為0.41～0.7 ℃／100 m，恒溫帶深度60～80 m，溫度值15～15.5 ℃。據(jù)顯德汪礦開采的1 號、2 號煤層地溫資料顯示，低溫一般為20 ℃左右，從未出現(xiàn)過31 ℃的高溫異常區(qū)。

顯德汪礦自建設以來，未發(fā)生沖擊地壓現(xiàn)象，與1975 年《河北省邢臺礦區(qū)顯德汪井田地質(zhì)勘探精查報告》描述一致。

2.7.2 天窗

顯德汪礦自建設以來，未發(fā)現(xiàn)天窗現(xiàn)象，與1975 年《河北省邢臺礦區(qū)顯德汪井田地質(zhì)勘探精查報告》描述一致。

3 結(jié)論

（1）顯德汪礦井田屬掩蓋式煤田的一部分，勘探時采用鉆探和測井相結(jié)合，地質(zhì)測量為輔助手段的勘探方法是正確的。勘探類型定為二類二型，即構(gòu)造屬中等類型，主要煤層屬于較穩(wěn)定類型，經(jīng)生產(chǎn)證實是符合該礦實際情況的。

（2）原精查地質(zhì)報告對整個井田的大中型斷層斷層構(gòu)造控制程度較高，與生產(chǎn)實際揭露的變化不大。只有個別斷層特征與揭露有出入，主要表現(xiàn)在：①斷層落差部分稍有變動；②斷層延展長度出現(xiàn)有變化，有的已影響了采區(qū)布置；③遺漏小型斷層較多。

（3）勘探對煤質(zhì)及煤類的分布和確定是基本正確的。水文地質(zhì)條件及開采技術條件基本查明，儲量計算可靠，準確程度較高。

綜上所述，原地質(zhì)勘探工作基本查明了礦井地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，大部分規(guī)模較大的地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育特征得到了有效控制。煤層厚度、穩(wěn)定性及分布情況、規(guī)模較大的地質(zhì)構(gòu)造得到了有效控制，為顯德汪礦生產(chǎn)提供較可靠的地質(zhì)依據(jù)，原勘探工程合理，基本能滿足礦井生產(chǎn)的需要。