栗子園煤礦煤層地質特征與開采技術條件分析

摘要：栗子園煤礦形成于“三疊紀”晚期，是云南滇西缺煤地區的主要成煤時代。礦區范圍內含主可采煤層5層，均賦存于三疊系上統白土田組下段（T3b1）中，屬傾斜不穩定煤層，且于薄煤層為主，礦區內主采煤層厚度變化大，確定以斜井開拓，各煤層均采用走向長壁采煤法回采。

關鍵詞：栗子園；煤礦；礦床地質特征與開采技術條件

1、礦區地質及主要煤層特征

栗子園煤礦區位于楊子準地臺～川滇臺背斜之滇中中臺陷西緣，德苴～蘆子溝（即大龍洞山）背斜西翼，程海～賓川斷裂（F49）以東。上三疊統白土田組含煤巖系，夾持于近南北向展布的賓川斷裂（F49）與諾納灣斷層（F50）之間地帶。總體構造線方向呈近南北向。

1.1含煤地層

（1）白土田組上段（T3b2）：灰、灰白色長石石英砂巖、粉砂巖、泥巖夾煤線。區域厚度>708.5m。

（2）白土田組下段（T3b1）：為礦區的含煤巖系，由河湖相的砂巖、礫巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成。具水平層理，煤層頂底板附近局部可見波狀層理。該段與上覆地層（T3b2）在區內為斷層接觸，與下伏羅家大山組（T3l）呈假整合接觸。按巖性組合差異、煤層賦存特征劃分為三個亞段，即主要含煤段（T3b1-1）、不含煤段（T3b1-2）和次要含煤段（T3b1-3）。

次含煤段（T3b1-3）：下部黑色含炭粉砂質泥巖為主，夾粗粒巖屑長石砂巖、細砂巖，含煤層1層，大部分可采；上部砂質泥巖為主，含薄煤。該段厚度124.0m。

不含煤段（T3b1-2）：分布于礦區南部，巖性為深灰色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、炭質泥巖。厚83.92m。

主要含煤段（T3b1-1）：下部深灰色塊狀粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，菱鐵質泥巖、炭質泥巖，水平層理較發育。中上部灰色、淺灰色中厚層狀粗粒長石砂巖、砂巖及深灰色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、炭質泥巖交替出現。礦區范圍含煤二層，屬可采煤層。厚31.20～174.06m。

1.2主采煤層特征

5個主采煤層揭露控制長約2560—2980m，煤層出露標高2210m，控制最低標高1885—2210m，煤層傾向93°～152°。其中K2、K3、K8屬傾斜煤層；K9、K10屬傾斜煤層，局部屬急傾斜煤層。特征見下表。

2、開采技術條件

2.1礦區水文地質條件

栗子園煤礦區主要開采煤層大部位于當地侵蝕基準面和地下水位以上，礦床主要充水含水層和構造破碎帶富水性弱，地表水規模小且可處理。

栗子園煤礦地處斜坡地帶，區域內最低侵蝕基準面在l618m左右，匯水面積小，礦床充水以弱裂隙含水層充水為主且含隔水巖性相間出現，經多年探采對比研究分析，栗子園煤礦床水文地質條件簡單，礦床水文地質勘查類型屬以裂隙含水層充水為主，礦床水文地質條件為裂隙弱含水層充水為主的簡單型。

2.2工程地質條件

栗子園煤礦區處于地下水補給區和徑流區地帶，煤層賦存于山坡地段，巖（煤）產狀較陡，構造復雜，對礦床圍巖破壞性極大。據生產礦井調查，頂板冒落常見，頂壓側壓均大，多采用密集支護，頂、底板多以泥巖、炭質泥巖、粉砂質泥巖為主，底鼓現象常見，煤層頂、底板完整性及穩定性較差。節理裂隙相對發育，地表巖石風化中等至較強，主要賦煤帶巖石弱風化～新鮮。有軟弱巖層（泥巖）存在，局部地段易發生不良工程地質現象。經探采對比分析，礦床工程地質勘探類型為以層狀巖類軟弱～半堅硬巖工程地質巖組為主的中等類型。

2.3煤層瓦斯、爆炸性、煤的自燃傾向性和地溫

該礦區瓦斯鑒定絕對瓦斯涌出量0.11m3/min，相對瓦斯涌出量1.97m3/t；絕對二氧化碳涌出量0.23m3/min，相對二氧化碳涌出量4.19m3/t；鑒定結論為低瓦斯礦井。對該礦區煤的自燃傾向性等級鑒定結果，著火溫度T氧=394℃，T原=403℃，T還=416℃，ΔT=22℃，煤的自燃傾向性分類為三類，屬于不易自燃煤層。對該礦區煤塵爆炸性鑒定結果，火焰長度為0mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉量為0%，無煤塵爆炸性。礦井無地溫異常區。

3、采煤方法

3.1采煤方法選擇

（1）開采技術條件及采煤方法選擇

礦區含煤地層為單斜構造。各可采煤層以薄煤層為主，煤層傾角40-56°，K2—K3、K8—K9間距較近，一般在10～25m之間，其他煤層間距較大為70～220m。

煤層頂底板巖性較復雜，但總體上以中粗粒（巖屑）長石砂巖、泥質粉砂巖夾砂巖透鏡體等粗碎屑巖為主，并常見有0.l～1.0m厚的炭質泥巖、泥巖等構成煤層直接頂底板。

礦井為低瓦斯礦井，開采煤層不易自燃發火，煤塵無爆炸性煤層頂、底板條件較好，呈傾斜煤層回采工作面礦壓顯現規律。

大氣降水是井田地下水的主要補給水源，礦井開采疏干排泄影響范圍內主要存在碎屑巖裂隙含水層組，其富水性較弱。礦區水文地質條件簡單，對采煤方法的選擇影響不大。

根據本礦井現有的開采技術條件，確定各煤層均采用走向長壁采煤法回采。

（2）工作面推進方向

礦區生產礦井均為低瓦斯礦井，礦井開采范圍小，開采傾斜薄煤層，生產規模不大，開采技術條件簡單，為改善通風，減少巷道維護，根據采區布置方式，設計為后退式開采。

（3）工作面長度與采高

礦區可采煤層以薄煤層為主，根據礦井設計生產規模的需要及采區巷道布置情況，結合小型煤礦的生產管理能力，設計工作面斜長70-80m，設計一次采煤層全厚，采高平均1.0m。煤層中的夾矸和偽頂也同時采下，人工選出的矸石充填到采空區。

（4）工作面的支護，頂板管理

工作面采用放炮落煤，金屬摩擦支柱或戴帽木支柱支護，柱距0.8m，排距1.0m。工作面采用全部陷落法處理采空區。工作面運輸、回風巷采用金屬支架或木支架支護，支架間距1.0架/m。

（5）采區及工作面回采率

本礦井開采的煤層均為薄煤層，根據選用的采煤方法和技術規范規定：工作面回采率為97%；采區回采率計算為85%。

3.2礦井主要生產系統

（1）通風系統

礦井采用機械抽出式通風，通風系統類型為中央分列式。主要通風機選用礦用防爆軸流式風機，掘進工作面采用壓入式通風。

（2）排水系統

礦井采用機械排水系統，在主斜井下車場附近設水倉和泵房。

（3）運輸提升系統

礦區以斜井開拓為主，主斜井為混合提升井，設計采用串車提升。根據礦井提升量、提升長度等因素，采用保護裝置齊全的礦用提升絞車。

井下運輸平巷及石門運輸鋪設600mm標準軌道，軌型15kg/m。設計采用MGC0.75-6型固定式礦車運輸。

參考文獻：

[1]云南省地質局第一區域地質測量大隊，《1：20萬巍山幅區域地質調查報告》（地質部分、礦產部分），1975年；

[2]云南省地礦局第三地質大隊，《云南省彌渡縣栗子園煤礦勘查地質報告》，1995年5月；

[3]昆明煤炭設計研究院，《彌渡力源煤業有限責任公司小花山煤礦礦產資源開發利用方案》，2012年10月。

作者簡介：普仲琪（1968-），云南彌渡人，助理工程師，大專，主要從事礦產資源勘查及開發工作。

張傳縣（1987-），云南騰沖人，助理工程師，本科，主要從事礦產資源勘查工作。