石炭二疊紀山4#煤層煌斑巖侵入及對現場生產的影響分析

馮　杰

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石炭二疊紀山4#煤層煌斑巖侵入及對現場生產的影響分析

馮杰

摘要通過采取坑道透視、鉆孔資料及實際巷探等方法對石炭二疊紀山4#煤層煌斑巖侵入區域進行研究并預測侵入范圍，有效地解決了工作面布置及提高資源回收率。并通過煌斑巖侵入區域分析，提前制定應對措施，保證工作面按照設計進行掘進及開采。

關鍵詞石炭二疊紀山4#煤層；煌斑巖侵入；掘進及開采；分析研究

0　引言

塔山礦一、三盤區山4#煤層位于石炭二疊紀山西組下部，根據鉆孔資料，煤層厚度為0 m～5.10 m，平均厚2.85 m，含1～3層夾石。一、三盤區煌斑巖以巖床形式侵入煤層，使其發生受熱接觸變質、硅化，破壞了煤層的原有厚度和結構，且煌斑巖厚度變化大，層數變化大，實際回采困難，并嚴重影響盤區工作面布置。

以一盤區山4#8105工作面為例，8105工作面位于一盤區中部，該工作面頭、尾順槽設計長度為1 429.7 m、1 480.6 m，工作面寬228 m，煤層平均厚度2.85 m。在已采一盤區山4#煤層8105工作面遇到煌斑巖侵入區域，煌斑巖侵入范圍大、面積廣，嚴重影響工作面正常掘進及回采作業。

煌斑巖侵入區域對煤層的影響主要有以下幾點：

（1）煌斑巖侵入體可以分成若干細小分支，夾于煤層中間，或呈孤立的不規則瘤狀、串珠狀等侵入煤層，使煤層出現分叉（或被吞蝕），導致煤層夾矸增多，結構復雜，煤厚變薄，可采性變差。

（2）巖漿活動產生強大的推擠力，使煤層發生位移，使煤層局部增厚或煤層間距加大，破壞了煤層的穩定性。

（3）由于巖漿侵入煤層，導致本區煤層變質程度普遍提高，吞蝕作用使煤層殘缺不全、高溫烘烤產生的接觸變質使得煤的炭含量和灰分增高，揮發分減小，煤的視密度和硬度加大，粘結性減弱，發熱量降低。

綜上所述，針對煌斑巖侵入對煤層的影響，工作面如何掘進、開采及對煤礦安全生產和合理布置盤區工作面，降低不必要的成本投入是十分必要的［1］。

1　煌斑巖侵入分析

1.1通過鉆孔及結合三盤區山4#盤區巷道實測剖面圖分析煌斑巖侵入

1.1.1通過鉆孔分析煌斑巖侵入

根據煌斑巖的侵入方向，選取了位于8105工作面南部一條勘探線上的4個鉆孔（魏901、412311、魏1002、A30），以及參考工作面內部的W13鉆孔，繪制了該區域的煌斑巖預想剖面圖（見圖1）：

圖1 8105工作面煌斑巖預想剖面

從該剖面中可以看出，煌斑巖在侵入煤層過程中出現了分叉的現象，分別出現在煤層頂板、煤層中部，其中侵入頂板區域的煌斑巖厚度僅有0.2 m，并且對煤層厚度和煤質的影響程度并不大，因此可以劃分為開采區域。通過圖上分析的結果，預計巷道在掘進過程中會出現從頂板的一層煌斑巖變化為頂板以及煤層中部的雙層煌斑巖現象。

1.1.2煌斑巖侵入分析

三盤區山4#輔運巷、回風巷均揭露出煌斑巖，侵入范圍與8105工作面存在一定的聯系，剖面圖與8105工作面南部預想剖面圖結合可初步確定煌斑巖在區域內的賦存趨勢（見圖2）。

圖2 8105工作面煌斑巖預測范圍分布

1.2通過坑道透視分析煌斑巖侵入

為了查明工作面進一步查明8105工作面內部煌斑巖厚度情況，我們在2105巷和5105巷對工作面內部進行了坑道透視（見圖3）。

圖3坑道透視

坑道透視圖中紅色區域為煌斑巖侵入的異常區域，說明煌斑巖嚴重侵入煤層，煤層的開采價值不高［2］。通過坑道透視結果分析，預計2105巷掘進至1 429 m，5105巷掘進至1 480 m時，煌斑巖嚴重侵入煤層；需拐尾切，圈出了該工作面。

1.3工作面煌斑巖揭露情況

2105巷在掘進至1 400 m時，掘進工作面出現兩層煌斑巖，頂板煌斑巖厚度0.25 m，中部煌斑巖0.4 m～1.0 m，呈串珠狀，與預測結果吻合（見圖4）。

圖4 2105巷雙層煌斑巖侵入

5105巷在掘進至1 480 m，掘進工作面也出現了兩層煌斑巖的煤層結構，并且在兩層煌斑巖之間，煤質主要為硅化煤。

1.4通過鉆孔及坑道透視分析煌斑巖侵入準確性

通過鉆孔及坑道透視分析煌斑巖侵入工作面800 m～1 390 m范圍內，巷道頂板出現0.2 m煌斑巖并且不會出現變厚的趨勢，不會影響掘進和回采，因此可以繼續掘進工作面。當掘進工作面掘至1 390 m時，預計出現兩層煌斑巖，分別位于頂板和煤層中部，并且中部煌斑巖的厚度大于0.5 m且穩定。

綜上所述，利用鉆孔及坑道透視技術分析煌斑巖侵入區域，具有較高的準確性，在生產過程中，能夠指導生產，并為工作面布置提供技術依據（見圖5）。

圖5 5105巷雙層煌斑巖侵入

2　煌斑巖侵入掘進、開采技術研究

2.1煌斑巖侵入對工作面的影響

圈8105工作面過程中，2105順槽在掘進至800 m時，頂板出現0.2 m煌斑巖。對于該工作面布置，存在兩種意見：一是提前掘進尾切，圈出該工作面，工作面可采走向長縮短650 m；二是按原工作面設計繼續掘進，硬性通過煌斑巖侵入區域，掘進隊組單進水平降低，對綜掘成套設備造成極大的損耗。

若煌斑巖嚴重侵入工作面，工作面回采過程中，一是硬性截割煌斑巖侵入區域；二是工作面搬家重新開切巷兩種方案。硬性通過煌斑巖侵入區域，回采周期長，材料、配件消耗量大，煤質下降；工作面搬家重新開切巷，既需要投入大量的人力、物力，又增加礦井安全生產隱患，礦井將近兩個半月無回采產量。

2.28105工作面過煌斑巖侵入區域掘進技術

2105巷巷道規格：寬×高=5.3 m×3.4 m，采用錨桿+W型鋼帶+錨索+護網聯合支護形式。根據工作面煌斑巖實際揭露情況，2105巷在掘進至1 400 m時，掘進工作面出現兩層煌斑巖，從上到下為：0.25 m煌斑巖、0.5 m硅化煤，0.4 m～1.0 m煌斑巖，1.5 m硅化煤。由于煌斑巖致密、堅硬（f=10.8），掘進機組難易截割，且嚴重影響掘進巷道單進水平。實際掘進過程中，我們以0.4 m～1.0 m厚的煌斑巖做為頂板，巷道以5°俯角掘進22 m范圍內，巷道平掘。通過三眼錨索吊棚支護頂板，吊棚排距為1.5 m；根據實際鉆孔分析，錨索鋼絞線長8.3 m，保證頂板支護強度。

2.38105工作面過煌斑巖侵入區域開采技術

8105工作面在實際回采過程中，以上0.4 m～1.0 m厚煌斑巖做為頂板，根據頭、尾順槽煌斑巖侵入情況，為保證工作面正常開采，我們主要采取以下措施：

（1）預先逐步減小采高增加支架穩定性，工作面采高不得低于2.5 m（保證SL-300型采煤機正常通過）。

（2）針對煌斑巖硬度大、致密等特點，采用減小采煤機牽引速度及工作面進行調斜，以減小破巖量。煌斑巖整體截割困難時，采用多次、少量、往復截割煌斑巖。

（3）在煌斑巖侵入區域回采過程中，每隔兩小時檢查一次滾筒截齒損壞程度，當截齒合金鋼磨碎嚴重時，及時更換新截齒，保證機組滾筒對煌斑巖的有效截割。

（4）針對煌斑巖侵入區域不同的特征，采用剎底的方法進行回采。

（5）對工作面局部有煌斑巖侵入區域，機組難以截割時，采用“淺孔預爆破”開采技術，具體開采技術如下：

①爆破器材的選擇：塔山礦屬高瓦斯礦井，根據《煤礦安全規程》規定，預爆破可采用安全等級不低于二級的煤礦許用炸藥，導爆索使用煤礦許用導爆索；雷管使用煤礦許用電雷管，瞬發電雷管，放炮使用放炮器。

②預爆破參數的確定：當煌斑巖位于底部，厚度為0.5 m～0.8 m，施工一排孔，孔間距1.0 m；煌斑巖厚度為0.8 m～1.0 m時，施工兩排孔，孔間距0.6 m。炮孔角度：水平角度（與工作面煤壁夾角）孔與工作面煤壁夾角為90°，考慮打孔和孔里不能有水，仰角選擇1°～3°。孔深：由于煌斑巖侵入區域為不規則形，孔深不能太深，一般選擇在孔深1.2 m為適中。裝藥和封孔：裝藥采用人工裝藥，通過水炮泥及炮土進行封孔。

③“淺孔預爆破”效果評價：通過采用“淺孔預爆破”技術，對煌斑巖進行松動爆破。通過爆破使煌斑巖暴露自由面增大，煌斑巖產生不規則裂隙，降低機組對煌斑巖截割強度。

圖5綜采工作面過煌斑巖侵入區域開采

3　結論

通過對煤層中煌斑巖侵入區域的研究，結合地質勘探及數據分析，預測煌斑巖侵入厚度、層數及走向長，可以采取相應措施，提前制定應對方案，避開較大范圍的煌斑巖侵入區域進行掘進及開采。

針對8105工作面煌斑巖的準確分析和研究，避免了因煌斑巖侵入區域的影響而提前圈切巷，為8105工作面的順利開采奠定基礎，避免可采煤層儲量大量丟失。8105工作面的走向長度從800 m增加到1 450 m，增加了8105工作面的回采面積，提高煤炭開采儲量，多采原煤59.77萬t，極大的提高了煤炭資源的回收率。

參考文獻

［1］張國棟.煌斑巖對大同煤田影響破壞之淺析［J］.中國煤炭地質，1993（4）：39-41.

［2］劉重舉，張維義.無線電坑道透視技術在生產中的應用［J］.河北煤炭，2002（4）：25-26.

馮杰，男，1982年8月出生，本科學歷，現在大同煤礦集團公司雁崖煤業公司生產技術科工作，助理工程師。

Influence Analysis of Lamprophyre Intrusion on Field Production in 4#Coal Seam of the Carboniferous-Permian Mountain

Feng Jie

Abstract：The lamprophyre intrusion area is studied and the intrusion range is predicted in 4# coal seam of the Car?boniferous-Permian mountain by using the methods of roadway perspective，drilling data and actual roadway prospecting，they effectively solve the working face arrangement and improve the recovery rate of resources. According to the analysis of the lamprophyre intrusion area，the measures are formulated in advance to ensure driving and mining of the working face according to the design.

Keywords:4#coal seam of the carboniferous-permian mountain；lamprophyre intrusion analysis；study on driving and mining technology

收稿日期：2015-10-25

作者簡介

中圖分類號TD163+.1

文獻標識碼B

文章編號1000-4866（2016）02-0005-03