增子坊井田可采煤層穩定性評價

沈宜厚

（山西省煤炭地質115勘查院，山西大同037003）

1 井田概況

增子坊井田位于大同煤田西南部，朔州市右玉縣城東南21km處的元堡子鎮增子坊村西，屬于黃土半掩蓋區,東距大同市約77km。井田范圍由9個拐點坐標圈定，井田東西最長4.6km，南北寬1.96km，面積為7.6036km2。

2 含煤地層

根據井田內出露的及鉆孔所揭露的地層由老到新為：奧陶系下統亮甲山組（O1l）、奧陶系中統下馬家溝組（O2x）、石炭系中統本溪組（C2b）、石炭系上統太原組（C3t）、二疊系下統山西組（P1s）、二疊系下統下石盒子組（P1x）、白堊系下統左云組（K1z）：第四系中、上更新統（Q2+3），其中石炭系上統太原組（C3t）、二疊系下統山西組（P1s）為本井田含煤地層。

（1）石炭系上統太原組（C3t）：為本井田主要含煤地層，全井田賦存，上部為深灰色砂質泥巖及薄層砂巖，間夾1、2、3號煤層。中部主要為灰白色砂巖、礫巖，夾薄層深灰色砂質泥巖。下部為主要含煤層段，含4、5、6、7、8、9、10號7層煤層，主要由深灰色、灰黑色砂質泥巖、泥巖、海相泥巖、泥灰巖、粉砂巖、灰白色砂巖及煤層組成。煤層中夾有薄層高嶺巖、炭質泥巖。8號煤層頂部的泥灰巖及海相泥巖中偶見動物化石。底部為中粗粒石英砂巖或砂礫巖（K2），層位穩定，太原組地層厚度87.00～129.88m，平均厚度為111.28m，與下伏本溪組地層整合接觸。

（2）二疊系下統山西組（P1s）：為本井田次要含煤地層，全井田大面積賦存，上部以淺灰色砂質泥巖、粉砂巖與灰白色砂巖為主，夾有薄層粘土巖。下部以深灰色砂質泥巖、泥巖、粉砂巖與薄層灰白色砂巖為主，中夾山3、山4兩層煤。底部為灰白色中粒砂巖、粗粒砂巖、含礫粗粒砂巖，有時相變為細粒砂巖（K3），平均厚度為6.61m。山西組地層厚度0～85.40m，平均厚度為54.52m，與下伏太原組地層整合接觸。

3 含煤性

本井田含煤地層為二疊系下統山西組及石炭系上統太原組，共含煤12層。其中：山西組地層含煤2層，編號為山3、山4，煤層總厚度為0.10m，含煤系數為0.18%，結構簡單，不可采且零星賦存，本文不再評價；太原組地層含10層煤層，編號為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10號，其中5號煤層局部分叉出5-1煤層，煤層總厚度22.88m，含煤系數20.56%。其中可采煤層為4、5-1、5、6、8號，可采煤層總厚度20.54m，含煤系數19.00%。

4 可采煤層穩定性定性評定

4.1 煤層穩定性定性評定標準

（1）穩定煤層：煤層厚度變化很小，變化規律明顯，結構簡單至較簡單；煤類單一。全區可采或大部分可采。

（2）較穩定煤層：煤層厚度有一定變化，但規律性較明顯，結構簡單至復雜；有2個煤類。全區可采或大部分可采。可采范圍內厚度及煤質變化不大。

（3）不穩定煤層：煤層厚度變化較大，無明顯規律，結構復雜至極復雜；有3個或3個以上煤類。包括：

①煤層厚度變化很大，具突然增厚、變薄現象，全區可采或大部分可采；

②煤層呈串珠狀、藕節狀，一般連續，局部可采，可采邊界不規則；

③難以進行分層對比，但可進行層組對比的復煤層。

（4）極不穩定煤層：煤層厚度變化極大，呈透鏡狀、雞窩狀，一般不連續，很難找出規律，可采塊段零星分布；或無法進行煤分層對比，且層組對比也有困難的復煤層。

4.2 井田可采煤層賦存特征

井田內共含可采煤層5層：即 4、5-1、5、6、8號煤層，各可采煤層特征見表1。

（1）4號煤層：煤厚0～3.92m，平均0.97m。煤層結構簡單，含夾矸0～1層，多為單一結構。煤層頂板為中、粗粒砂巖、砂質泥巖，底板為粉砂巖、砂質泥巖，主要賦存于井田東北部及中西部，4號煤層在井田內屬局部賦存可采煤層。

表1 可采煤層特征表

（2）5-1號煤層：為5號煤層分叉煤層，上距4號煤層0.80～13.60m，平 均 3.60m；煤 厚 0～4.46m，平 均2.06m。煤層結構簡單，含夾矸0～2層，多為單一結構，煤層頂板多為砂質泥巖、粉砂巖，底板為砂質泥巖、泥巖。主要賦存于井田西部，5-1號煤層在井田內屬分叉區大部賦存可采煤層。

（3）5號煤層：上距 5-1號煤層 0～6.19m，平均1.26m；煤厚0～15.55 m，平均11.22m，井田東部5-1、5號煤層合并，合并區煤厚4.47～18.58，平均13.20m，煤層結構復雜，含夾矸0～10層，多為2～4層。煤層頂板多為泥巖、砂質泥巖、細粒砂巖，底板為砂質泥巖、細粒砂巖。5號煤層在井田內屬全區賦存可采煤層。見圖1。

（4）6號煤層：上距5號煤層1.63～14.01m，平均5.99m；煤厚0～1.85m，平均1.20m，煤層結構簡單，一般不含夾矸，煤層頂板為粉砂巖、砂質泥巖，底板為砂質泥巖、中粒砂巖及粗粒砂巖。全區除東南部07071孔和東北部補Z0805無煤，Z1001、Z1002、F0909不可采外。6號煤層在井田內屬大部分地區賦存面可采煤層。

（5）8號煤層：上距6號煤層2.29～14.21m，平均7.07m；煤厚3.25～6.80m，平均5.09m。煤層結構簡單，含夾石0～3層，多為0～2層。煤層頂板多為砂質泥巖、細粒砂巖，底板為砂質泥巖、中、細粒砂巖。8號煤層在井田內屬全區賦存可采煤層。

5 可采煤層穩定性定量評定

5.1 煤層穩定性定量評定標準

薄煤層以煤層可采性指數Km為主，煤層變異系數γ為輔；中厚及厚煤層以煤厚變異系數為主，可采性指數為輔。見表2。

煤層可采性指數（Km）和煤厚變異系數（γ）計算方法：

(1)：煤層可采性指數（Km）：

式中：Km——煤層可采性指數；

n——參與煤層厚度評價的見煤點總數；

n′——煤層厚度大于或等于可采厚度的見煤點數。

圖1 5號煤層賦存范圍及厚度等值線圖

表2 評價煤層穩定性的主、輔指標

(2)煤厚變異系數（γ）：

式中：γ——煤厚變異系數；

M1——每個見煤點的實測煤層厚度，m；

—煤礦（或分區）的平均煤層厚度，m；

n——參與評價的見煤點數；

S——均方差值，m。

5.2 井田可采煤層穩定程度定量評價

根據井田內施工鉆孔點數及各煤層厚度，經計算，各可采煤層的可采性指數及變異系數見表3。

4號煤層在井田賦存范圍內平均厚度為0.97m，屬于薄煤層，可采性指數Km=0.40，煤厚變異系數γ=124%，4號煤層為極不穩定煤層；

5-1號煤層在井田賦存范圍內平均厚度為2.06m，屬于中厚煤層，可采性指數Km=0.90，煤厚變異系數γ=45%，5-1號煤層為較穩定煤層；

表3 增子坊井田可采煤層穩定性的主、輔指標

5號煤層在井田賦存范圍內平均厚度為11.22m，屬于厚煤層，可采性指數Km=1.00，煤厚變異系數γ=21%，5號煤層為穩定煤層；

6號煤層在井田賦存范圍內平均厚度為1.20m，屬于薄煤層，可采性指數Km=0.95，煤厚變異系數γ=20%，6號煤層為穩定煤層；

8號煤層在井田賦存范圍內平均厚度為5.09m，屬于薄煤層，可采性指數Km=1.00，煤厚變異系數γ=13%，8號煤層為穩定煤層。

6 結論

增子房井田內可采煤層穩定性采用定性和定量結合的方法確定為：4號煤層為局部賦存極不穩定局部可采煤層；5-1號煤層屬井田分叉區內大部賦存較穩定可采煤層；5號煤層屬井田內全區賦存穩定可采煤層；6號煤層屬井田內大部分地區賦存且穩定可采煤層；8號煤層屬全井田內賦存穩定可采煤層。

參考文獻：

[1] 山西煤田地質勘探115隊.山西大同煤田北部石炭二迭紀詳查勘探地質報告[R].

[2] 煤、泥碳地質勘查規范[S].

[3] 國家安全生產監督管理局、國家煤礦安全監察局.關于印發煤礦地質工作規定的通知[R].