淺談復雜構造條件下的煤層開采

卓永青 福建省天湖山能源實業有限公司含春礦，福建 泉州 362617

含春井田內由于受F31推覆斷層的影響和后期構造的疊加，使井田內地質構造極為復雜，煤層賦存條件差，厚度變化極不穩定，給礦井地質找煤和開采工作帶來許多困難。顯然，只有采取積極的措施熟練掌握該井田內地質構造規律，合理的煤層開采布置，充分挖掘礦井資源內部潛力，才能為延長礦井服務年限和今后生產接替的順利進行打下堅實基礎。

1 概述

2012 年、2013 年含春煤礦含一采區開采主要集中在+600m、+575m 區段，這兩年+575m 區段主要開采62#、63#煤層，在開采過程中逐步揭露煤層傾向上、走向上的褶曲、小向背斜構造。而實際上在2012年開掘的62#、63#沿煤運巷時，上下區段同煤層的運巷平距偏移較大，因此給煤層層位判定上造成一定的因難，但是通過2013 年及2014 年的開采，逐漸掌握了煤層傾向的構造情況，并通過有效的分析和合理的采準布置，順利將煤層開采，有效提高煤層的回采率。

2 63#煤層構造情況

F31斷層下盤63#煤層:厚度0.14～9.86m，平均厚度1.02m，為本區局部可采煤層，以粉煤為主。直接頂板0.5～5.00m 細粉砂巖，水平層理發育，含植物碎片，間接頂板細砂巖，厚5m 左右，層位穩定。底板為砂質泥巖，含根莖。煤層在+575m 水平走向上從南至北中部呈一較大的向背斜褶曲構造，在煤層靠近含一采區南集運傾向上呈背向斜交替的構造。

3 構造分析和采準優化布置及實施效果

3.1 含一采區+575m 區段四東石門17N 運巷(63#煤層)開采方案

(1)工作面概況。該工作面于2012 年6 月開工，運巷走向長度90m，煤層厚度0.3～1.8m，平均厚度1.2m，煤層平均傾角43°，頂板為砂質泥巖，線狀水平層理發育，含似層狀黃鐵礦結核;底板為含根莖的細粉砂巖。工作面開采至運巷約75m 位置，小眼在沿煤層傾向掘進約18m 后(標高為+587.5m)煤層壓薄變為立槽煤。

(2)采準優化布置方案。方案一:經過現場煤層傾角及已施工小眼的綜合數據分析計算，預計63#煤層向斜軸部在石門63#煤層見煤點往東20m 處(標高為+582.7m)，準備通過63#煤層17N 運巷應掘的采準巷道進行優化布置，即在原順槽中布置探眼按18°坡度穿過煤層底板施工15m 至煤層的向斜軸部，然后沿向傾軸部施工順槽，到位后再回采向斜兩翼的煤層(附剖面圖A);優點:周期較短，安全系數較高，且能全部回收向斜兩翼的煤層。缺點:投入進尺較多，增加原煤成本。方案二:在石門63#煤層見煤點往東20m 處(即煤層向斜軸部位置)布置全巖小眼按20°坡度施工至煤層的向斜軸部，然后沿向傾軸部施工順槽，到位后再回采向斜兩翼的煤層(附剖面圖B);優點:周期較短，能全部回收向斜兩翼的煤層;缺點:順槽太長，增加支護及出煤的勞動量，增加后期支護的維修，難以布置雙下出口。經過礦井各專業組認真的對比論證，擬采用方案一對該煤層進行開采。

(3)優化布置效果。本方案于2012 年8 月份開始實施，從含一采區+575m 區段四東石門17N 運巷63#煤層采準巷道中按18°坡度穿過煤層底板施工探眼，探眼施工約15m 后，揭露到63#煤層的向斜軸部。采準巷道施工后，該煤層向斜西翼可采傾向長度為10m，東翼可采傾向長度為35m。通過本次采準巷道的優化布置，共投入全巖2.5m2小眼進尺計65 米，該煤層回采至14 年3 月份結束，共采出煤炭0.88 萬噸。

4 通過上述開采方案總結判斷含春井田煤層褶皺構造經驗

(1)地層層序的對稱重復和巖層產狀的規則變化是識別褶皺的兩大標志。前者是判明褶皺構造的確定性標志，它適用于包括等斜褶皺、倒轉褶皺、扇形褶皺和平臥褶皺在內的一切褶皺。后者是判明褶皺構造的可能性標志，在地層層序發生倒轉的地區，即使巖層產狀沒有變化，也不能肯定就沒有褶皺;在地層層序正常的地區，巖層產狀的變化，既可由褶皺引起，也可由斷層產生。因此在利用巖層產狀標志時要謹慎。凡是在穿層巷道中，一旦發現地層層序出現對稱性重復時，可以斷言，期間必然存在褶皺構造，并可根據褶皺核部和兩翼地層的相對新老，鑒別它是向斜或是背斜。無論在穿層或順層巷道中，只要發現巖層產狀呈現相向或相背傾斜時，通常有褶皺的存在，并據此確定向斜或背斜。在沿煤層走向掘進煤層平巷時，如果巷道發生急劇彎曲，說明有傾伏褶皺存在。

(2)在較大型的褶曲中常產生更次級的小型褶曲，進一步使煤層的厚度的形態不穩定，對采煤影響更大。因受力不同，煤厚薄分布不同:如縱彎褶曲是傾向壓力，使煤層產生塑性蠕動，使褶曲軸部煤層增厚，兩翼變薄;如受力為橫彎褶曲，受力自上而下的垂直層面的作用力，塑性煤層由褶曲頂部向兩翼蠕動，使向斜軸部煤層變厚，而背斜軸部煤層變薄。由于受F31斷層影響，下盤煤層產狀發生急劇變化段或轉折端，如褶曲直立、倒轉翼或軸部附近往往局部增厚形成煤包，而正常翼雖有壓薄但連續性較好。煤層的原生結構常受破壞，煤層穿刺現象嚴重，形態多樣。主要有穿頂的“槽溝煤”、“尖子煤”、“羊角煤”、“倒鉤煤”;穿底的“三角煤”、“透鏡狀”、“串珠狀”等。斷層在煤層附近常拖煤、擠煤或在斷帶充煤，給煤層對比增加了困難。煤層的穩定性較差，可采性下降，壓薄、增厚變化急劇，不利開采。

5 結束語

隨著含三采區+540m 區段2013 年進入準備巷道施工中，該區段的53#、59#、60#煤層揭露出來的構造較為復雜，預計傾向上仍存在褶曲構造，給下一步開采帶來困難，工作面采準巷道需要優化布置的必將增多，如何優化布置方案，只有在生產中，不斷摸索和總結經驗，在提高煤層回采率及保證安全生產的同時，也要盡量減少優化布置資金的投入，提高礦井的經濟效益。