沖刷帶預測的有效方法

陳度軍，趙子葵

（延安市禾草溝煤業有限公司，陜西 子長 717300）

沖刷帶的形成一般是由于河流對泥炭層或煤層的剝蝕，并由砂質沉積物所填充。延安市子長縣5＃煤層中較為常見，由于其走向沒規律、寬度范圍不確定、沉積砂巖較硬，對煤礦回采造成很大影響，甚至影響到礦井的開拓布局。禾草溝煤礦在前期勘探中由于鉆探控制網間距較大，未能發現沖刷帶，工作面掘進過程中揭露沖刷帶，并在地表進行打鉆勘探，共打8個鉆孔，勘探分析結果與實際有較大差異。后期依據5＃煤層頂板砂體等厚線平面圖重新對沖刷帶進行分析，預測結果與實際揭露情況基本吻合。

1 煤層及地質情況

禾草溝煤礦主采煤層為三疊系瓦窯堡組5＃煤層，為一套河湖相含煤沉積，地層平均厚度273.95m，與下伏永坪組整合接觸，5＃煤層平均厚度為2.19m，局部厚度為0.5m，井田西部5＃煤被剝蝕。

區內大地構造位置處于鄂爾多斯盆地之陜北斜坡中部，構造形態為向北西方向緩傾的單斜構造，傾角1°～3°。區內地質構造簡單，斷層不發育，在井田東部揭露有沖刷帶。

2 沖刷帶探測

由于工作面前期地質勘探鉆孔網度為750m×750m，揭露的5＃煤層厚度均正常，未能發現沖刷帶。掘進50103回風順槽時井下揭露沖刷帶，礦方請地質勘探單位進行鉆探（見圖1），共布置10個鉆孔，其中有3個鉆孔厚度在2m以下，依據勘探鉆孔及井下揭露情況對沖刷帶范圍進行圈定，預計50107工作面將不會受沖刷帶影響。

圖1 鉆探示意

在50105輔運（即50107回風）掘進過程中揭露沖刷帶（見圖2），實際揭露情況與鉆探分析預測有差異。

圖2 50105輔運順槽巷道素描

3 砂體等厚線平面圖

砂體等厚線的形態、厚度情況反應了沖刷帶的分布特征及規律，砂巖顆粒大小可以反映水流急緩情況并對沉積相進行判斷，依據砂巖厚度變化結合井下揭露情況及砂巖巖性特征，圈定沖刷帶的走向范圍。

統計區內所有鉆孔頂板砂巖厚度，繪制了砂巖厚度等值線平面（見圖3），從砂巖等值線平面圖看出，砂巖厚度變化連續，規律明顯，厚度介于0～13.5m，整體走向為北北東8°。參考已掘進的50105 工作面對沖刷帶進行了預測。50105工作面巷道高度為2.6m，揭露全巖巷為22m，井下打鉆探測全巖巷處頂板砂巖厚度在10m 以上，且巖性較硬，以中粒砂巖為主；半煤巖巷（煤層厚度小于1.8m）長度為210m，半煤巖巷煤層平均厚度0.75m，受河水沖刷及后期成煤過程中局部壓力影響，煤層上下起伏不規律，局部有小的斷層，煤層頂板巖性以細粒砂巖、泥質砂巖為主，煤層沖刷影響范圍內煤層底板高程較未受影響區域底2～3m。

圖3 煤層頂板砂巖等厚線平面圖

通過以上分析，沖刷帶范圍內5＃煤層變化分布規律主要是受5＃煤層至受5＃上煤層之間的巖層沉積相變化影響所致：該地層由東向西由河漫灘相、河流相、河漫灘相、河沼相到泥炭沼澤相過渡變化，體現在5＃煤層由西到東在走向上厚度增厚，其煤層頂板巖石粒度變細：中細粒砂巖-粗粒砂巖-中細粒砂巖-細粒砂巖-粉砂巖、泥巖-含炭質泥巖，最后5＃煤與5＃上煤合為一層煤。5＃煤層在西部變薄、缺失，主要是5＃煤形成晚期在東部河流作用增強并遭受一定的剝蝕所致，在井下可見明顯5＃煤遭受剝蝕。無煤區是位于河道的不同部位所致。預測南部工作面沖刷帶范圍（煤層厚度小于1.8m）寬度在230m，其中全巖巷段寬度在20m 以上，井田南部沖刷帶有西拐趨勢。

50107膠運順槽揭露沖刷帶位置與預測位置基本吻合，揭露沖刷帶（煤層厚度小于1.8m）寬度在170m，其中無煤區有兩段，第一段為15m，第二段為33m，出現兩段無煤區，說明河流在該處出現了支流，和預測沖刷帶相比，揭露沖刷帶寬度與預測范圍相差60m，整體來看，預測結果與揭露情況基本吻合（見圖4）。

圖4 50107膠運順槽巷道素描圖

4 結語

利用砂體等厚線圖預測的沖刷帶走向、范圍，在后期順槽掘進中得到了很好的驗證，與鉆探方法相比，該方法更為有效、經濟。該預測結果有以下幾方面價值：

1）可為后期三維地震勘探、鉆探縮小勘探范圍，節約成本；

2）為后期大巷開拓及工作面布置提供了較為準確的地質資料；

3）對頂板支護及水文地質預報有指導意義。

〔1〕王宇林，趙明鵬，等.煤層沖刷帶的分類及預測〔J〕.遼寧工程技術大學學報，1998，（3）：249-253.