仙亭煤礦常見褶曲構(gòu)造分析與采準巷道布置

仙亭煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為30萬噸/年，97年核定生產(chǎn)能力為21萬噸/年。主要開采上京井田F11斷層下盤+660m以下的煤層，含煤地層為二迭系下統(tǒng)童子巖組第一、三段，可采及局部可采煤層有9層。井田內(nèi)次一級褶皺緊密，褶曲、倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象普遍存在，巖（煤）層穩(wěn)定性受到影響，對礦井正常生產(chǎn)、安全技術(shù)管理帶來一定的困難。本文通過對礦井中常見的褶曲構(gòu)造分析、預(yù)測，談?wù)勗隈耷鷺?gòu)造影響下的采準巷道布置方式，為提前采取適應(yīng)的安全技術(shù)措施提供依據(jù)。

1.礦井常見褶曲基本形態(tài)及主要特征

本礦井褶曲主要有單“Z”字型褶曲、組合式“Z”字型褶曲，及由地層褶曲過程中所伴生的“尖剌型”、“串珠狀”等局部構(gòu)造形態(tài)。在中型褶曲作用下的次一級小褶曲極為發(fā)育，種類繁多，形態(tài)各異，導(dǎo)致煤巖層變形劇烈，圍巖結(jié)構(gòu)體受破壞，給礦井生產(chǎn)技術(shù)管理及正常生產(chǎn)、施工帶來一定的難度。

1·1走向褶曲形態(tài)及主要特征

現(xiàn)場揭露的\"Z\"字型褶曲形態(tài)主要表現(xiàn)形式為單一型和組合式型兩種。此類褶曲形態(tài)的主要特征為：

1·1·1 在強烈的構(gòu)造應(yīng)力作用下，呈緊閉式展布的煤巖地層，正常翼煤層出現(xiàn)薄化，甚至形成煤線，失去正常開采的經(jīng)濟價值；倒轉(zhuǎn)翼煤層由于受構(gòu)造力作用相對較小，容易形成富煤帶。

1·1·2 褶皺煤層中倒轉(zhuǎn)翼的地層傾角比正常翼大，在倒轉(zhuǎn)翼中次級褶皺也比較發(fā)育，頂?shù)装逋暾暂^差；正常翼則比較簡單。

1·1·3 “Z”型構(gòu)造煤層兩翼走向長短不一致。一般情況下，倒轉(zhuǎn)翼煤層的走向長度較短，正常翼走向長度比較長，短則10米～20米，長則100多米。

1·1·4褶曲所形成的軸部含煤性差異較大，一般情況下，向斜軸含煤性能較好，往往能夠形成上下貫通；背斜軸則被擠壓成薄煤層或煤線。

1·1·5正常煤層受褶皺的作用后，會明顯改變兩個煤層層位之間的距離，甚至出現(xiàn)兩個煤層層位重疊現(xiàn)象，給礦井正常的層位對比增加一定的難度，掘進施工過程中容易產(chǎn)生錯位行為。

1·2 傾向褶曲形態(tài)及主要特征

由于局部地層出現(xiàn)反復(fù)褶曲現(xiàn)象，致使煤層傾向上同步產(chǎn)生局部倒轉(zhuǎn)。在生產(chǎn)過程中，易造成回采工作面的煤層倒插，上下區(qū)段之間的不能形成正常貫通，無法跟上相應(yīng)的煤層層位。在現(xiàn)場施工過程中，通過詳細分析煤層在傾向及走向上的變化形態(tài)，采用穿層石門進行重新揭露，或布置穿入煤層頂板或底板的破壓眼來找回構(gòu)造丟失煤量。

2.常見褶曲形態(tài)對礦井正常生產(chǎn)的影響

褶曲擠壓力明顯改變煤層的正常賦存形態(tài)，致使煤層厚度分布不均，甚至出現(xiàn)局部煤巖層不連續(xù)，導(dǎo)致地質(zhì)報告中提供的煤層儲量、形態(tài)、賦存條件等與實際產(chǎn)生一定程度的偏差，降低地質(zhì)普查報告或地質(zhì)精查報告資料的可靠性。受擠壓后煤層厚度變化較大，部分被擠壓形成煤包，；頂?shù)装鍘r層傾角不平衡，形成局部尖子；部分的煤層則被擠入巖層裂隙中形成樹枝狀。煤厚的變化直接影響到礦井（采區(qū)、區(qū)段）設(shè)計服務(wù)年限和礦井采掘生產(chǎn)接替計劃安排，增加正常開采技術(shù)管理難度。褶曲形態(tài)所產(chǎn)生的煤線、煤尖子對掘進施工現(xiàn)場技術(shù)管理增加現(xiàn)場跟蹤分析的工作量，特別是“緊閉式”褶曲，現(xiàn)場施工跟蹤稍不夠到位，極易導(dǎo)致巷道穿入尖子，造成無效進尺或煤量丟失。回采過程中，工作面受褶曲影響后，無法繼續(xù)正常推采，特別是沿偽傾斜展布的局部煤溝帶，其頂?shù)装灏纪共黄?，兩翼煤層過壓變薄，切眼承沿偽傾斜方向布置，長度比較長，準備工作量大；頻繁的過壓形態(tài)導(dǎo)致采區(qū)正常的負壓通風(fēng)系統(tǒng)失去應(yīng)有的作用；重新布置破壓眼，不但影響工作面的單產(chǎn)水平，也增加礦井直接生產(chǎn)成本。準備巷道圈定出的準備煤量，受褶皺作用而成為不確定，直接影響到礦井生產(chǎn)采區(qū)的短期接替計劃落實，生產(chǎn)過程中必須做較大的修正與核實。因此生產(chǎn)過程中，必須要分析清楚褶曲形態(tài)，掌握局部構(gòu)造形態(tài)變化特征，并充分利用褶曲所形成的煤層分布自然規(guī)律，合理布置采準生產(chǎn)巷道，提高煤層的回采率，增加煤炭資源，控制區(qū)段下延速度，延長區(qū)段（或采區(qū)）有效服務(wù)年限。

褶曲構(gòu)造形態(tài)還破壞了頂?shù)装鍘r性完整性和連續(xù)性。部分的偽頂、直接頂呈\"楔\"形狀分布，對正常的頂板支護管理留下不安全的隱患。

3 褶曲構(gòu)造的合理利用與采準巷道布置

3·1單一緩慢褶曲構(gòu)造的采準巷道布置

單一緩慢褶曲形態(tài)由于受構(gòu)造力作用不明顯，在采準巷道布置過程中，可根據(jù)正常采區(qū)生產(chǎn)設(shè)計技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，采用順彎的方式，直接布置采準生產(chǎn)巷道。

3·2 “組合式” 褶曲形態(tài)的采準巷道布置

由于“組合式”、“Z”字型褶曲造成同一煤層在采區(qū)范圍內(nèi)反復(fù)多次出現(xiàn)，特別是“緊閉式”褶曲形態(tài)，當(dāng)順煤采準巷道施工時，必然造成巷道多次拐急彎、拐死彎的異?，F(xiàn)象，給礦井安全生產(chǎn)技術(shù)管理帶來一定的困難。施工過程中要綜合分析上、下區(qū)段已揭露編錄的有關(guān)地質(zhì)資料，尋找并判斷出煤層聚積、壓薄對下區(qū)段可能產(chǎn)生的影響程度，通過相關(guān)資料的分析和上下區(qū)段煤巖層位對比，掌握“Z”字型褶曲變化的基本規(guī)律。區(qū)段石門布置時，應(yīng)選擇一條能夠穿越中央位置的穿層石門，使石門兩翼的煤層賦存量保持在相對平衡狀態(tài)。這種布置方式的主要優(yōu)點是通過穿層石門，可以把褶曲煤層人為地劃分為左右兩翼，在布置采準巷道時，應(yīng)參照上一區(qū)段巷道揭露的煤層開采分布具體情況及回采工作面可采煤層分布趨勢，重新進行技術(shù)分析，做出正確的判斷，合理布置具有開采價值的準備巷道。對于受褶曲影響變薄而不具備開采價值的煤線，應(yīng)放棄掘進施工，節(jié)省準備巷道掘進投入。采用“Z”字型褶曲穿層石門施工的另一個優(yōu)點是改變順煤巷道拐急彎、拐死彎時給礦井安全生產(chǎn)帶來隱患的異常現(xiàn)象。同時，通過穿層石門，把褶曲煤層人為地劃分為左右兩翼后，可有效地縮短單翼煤層走向長度，準備巷道施工工期較短，短期采掘接替靈活性較大，可以加快區(qū)段準備速度，達到集中生產(chǎn)管理的目的。采用這一方式應(yīng)注意的是區(qū)段石門應(yīng)盡量布置在煤層較薄的位置，避開煤層擠壓變厚的位置，減少石門煤柱的損失量，降低巷道的維護量。