精通興旺14#、15#煤層盤區地質分析

南昌更

（大同煤礦集團大同地方煤炭有限責任公司，山西大同 037003）

掌握煤層地質情況，才可以了解煤層的詳細情況，這無論是對于掌握煤層整體的情況，還是對于后續的工作都可以奠定良好的基礎條件。

1 采區基礎情況分析

1.1 采區位置、范圍、四鄰關系

大同煤礦集團同生精通興旺煤業公司位于南郊區云岡鎮興旺莊村東北部，井田面積1.4144km2，批準開采侏羅系8#、9#、10#、11#、12#、14#、15#煤層。井田東部為山西煤炭運銷集團拖皮溝煤業有限公司，南部為山西大同礦區大北溝煤業有限公司，西部為大同煤礦集團忻州窯礦，北部為大同煤礦集團晉華宮礦。

1.2 井上下對照關系

采區內地表為低山丘陵黃土地貌，地勢東南高、西北低，東南至西北部地表有一條興王公路和香爐寺隧道，在采區內公路及隧道長度為2002m，其中公路長為1228m，隧道長為774m，公路及隧道寬度均為10m，集團公司已出留設保護煤柱的批文[1]。

1.3 勘探工作

根據中國煤炭地質總局地球物理勘探研究院2015年6月對我煤業公司全井田范圍進行了地面物探，并編制最新的《大同煤礦集團同生精通興旺煤業有限公司地面瞬變電磁勘探報告》，2-3#煤層推測井田內有積水異常區6處，其中1處為較強富水區，5處為較弱富水區；3#煤層推測井田內有積水異常區2處，其中1處為較強富水區，1處為較弱富水區；7-3#煤層推測井田內有積水異常區4處，其中1處為較強富水區，3處為較弱富水區；9#煤層推測井田內有積水異常區6處，均為較弱富水區；12#煤層推測井田內有積水異常區7處，其中2處為較強富水區，4處為較弱富水區，15#煤層推測井田內有4處積水異常區，均為較弱富水區[2]。

該礦在礦井生產建設過程中，一直堅持對礦井水文地質情況進行著監測，不定期了解周邊礦井的采空與積水情況，并制定了相應的技術措施。在生產過程中，專門技術人員隨時對井下的涌水量情況及其變化做了觀測記錄，設立臺賬，根據涌水量變化情況，及時向地面抽排，以保證井下安全生產。該礦對近3年井下礦井涌水量、當地大氣降水量和實際煤炭產量均進行了逐月的觀測、統計，分析其間的相關因素和變化規律，根據水文劃分報告當煤礦產量達到60×104t/a，正常涌水量為95m3/d，最大涌水量為144m3/d。

2 采區地質構造、瓦斯地質和水文地質

2.1 地質構造情況

本采區位于大同煤田北東部，大同向斜北東部。地層呈一單斜構造，走向NE，傾向NW，傾角5°～8°。目前本礦主采15#煤層，14-2#煤層未開拓，15#煤層正在開采8101工作面和開拓15#層北翼采區巷道。通過開采9#煤層和12-2#煤層收集的地質資料，未發現褶皺、較大斷層和巖漿巖活動等地質構造，在開采12-2#煤層發現的2處陷落柱（X1，長軸64m，短軸37m；X2，長軸33m，短軸24m）對15#層采區的開采有一定影響。地質類型劃分為簡單類型。

2.2 瓦斯地質

本采區2011年委托山西省煤炭工業局綜合測試中心對12-2#、15#煤層的礦井瓦斯涌出量進行預測，該報告采用鉆孔煤屑解析法測定12-2#煤層掘進工作面瓦斯含量2.8m3/t，煤壁瓦斯涌出量0.20m3/min，落煤瓦斯涌出量0.13m3/min；12-2#煤層回采工作面瓦斯含量2.8m3/t，瓦斯相對涌出量2.74m3/t，絕對涌出量3.29m3/min；15#煤層掘進工作面瓦斯含量2.9m3/t，煤壁瓦斯涌出量0.17m3/min，落煤瓦斯涌出量0.10m3/min；15#煤層回采工作面瓦斯含量2.9m3/t，瓦斯相對涌出量2.54m3/t，絕對涌出量3.05m3/min。15#煤層開采時，礦井最大絕對瓦斯涌出量為5.60m/min，最大相對涌出量為4.44m3/t，按照《煤礦安全規程》第133條規定，精通興旺煤業公司屬低瓦斯礦井。

2.3 水文地質情況

本采區位于干旱半干旱氣候區，無常年地表徑流水體，降水量少。11-2#、12-2#煤層頂板以上砂巖裂隙含水層為主要充水含水層，屬弱-中等富水性裂隙含水層，在斷裂破碎帶可能富集靜儲水，對開采有一定的影響。

采區內及周邊礦井均為多煤層開采。現本采區的14#層和15#層采區上部的12#煤層采空區積水、9#層相鄰的礦區大北溝煤礦和已關閉的原南郊區平旺鄉青沙澗煤礦越層越界采空區積水等水害隱患是影響14#和15#煤層采掘工程及礦井安全的主要因素。2014年委托中國煤炭地質總局地球物理勘探研究院編制的《礦井水文地質類型劃分報告》，按照《煤礦防治水規定》分類依據，本采區礦井水文地質類型劃分為中等[3]。

3 區內煤（巖）層對采區開拓、開采的影響

根據已開經開采的9#和12-2#煤層揭露，14#層和15#層采區地層傾角平緩，一般為5°～8°，總體地層走向北東向，傾向北西。

14-2#煤層煤厚0.09～1.93m，平均0.76m，結構簡單，為較穩定煤層，局部可采，盤區內北中部可采，其它部分均為0.8m不可采區域，煤層由西南向東北方向逐漸變厚。

15#煤厚0～6.21m，平均4.61m，含夾矸0～1層，夾石厚度0.05～0.2m，結構簡單，煤層在井田西北部不可采，為穩定煤層，大部可采，煤層由西南向東北方向逐漸變厚。

礦井由生產建設多年來，經過不斷的開拓，侏羅系所含各可采煤層現已均被揭露，采區內5個地質鉆孔與生產過程中井下施工的地質孔，查明了煤層賦存情況及厚度變化規律，在開采12-2#煤層時曾出現過2處小型陷落柱，經過實際探測，2處小型陷落柱無導水性，地質構造對14#層及15#層采區開拓及開采會受到一定的影響。

4 可采煤層厚度、結構及可采范圍及可采性（見表1）

表1 可采煤層特征一覽表

5 各煤層具體的地質情況

針對14-2#、15#煤層頂底板巖性特征如下。

5.1 14-2#煤層

分布于井田北部，直接頂為細砂巖、粉砂巖互層，厚度1.4～5.0m，自然抗壓強度67.5～85.4MPa，抗拉強度1.55～4.29MPa，抗剪強度3.56～6.54MPa；直接底為粉砂巖，厚度一般2.5m左右，自然抗壓強度52.9～122.0MPa，抗拉強度1.49～1.93MPa，抗剪強度1.67～2.87MPa。

5.2 15#煤層

全區大部可采，直接頂為粉砂巖，厚度0～3.0m，自然抗壓強度3.3～18.3MPa，抗拉強度0.17～0.86MPa，抗剪強度1.32～5.63MPa，老頂為砂質泥巖，厚度1～10m；直接底為粉砂巖，厚度一般8m左右，自然抗壓強度47.9～73.3MPa，抗拉強度0.18～0.42MPa，抗剪強度1.02～2.35MPa。

本采區為多煤層含煤巖系，巖體結構以層狀結構為主，頂底板多為砂巖類巖層，穩定性較好。由于本礦構造總體簡單，含水層富水性弱，煤層頂底板以穩定類型為主，故本礦地質類型為簡單類型。

6 水文地質條件技術要求

6.1 水文地質條件

礦井充水水源：大氣降水是礦井充水的主要因素。降水量具有明顯的季節性，雨季占年降水量的50%左右，其它季節降水量稀少。采區內地表溝谷為進水支溝，平時干涸無水，在雨季有短暫流水流入進水溝，向西北匯入十里河。地下水排泄主要以徑流方式側向排泄和以泉的形式點狀排泄，隨著上部煤層的采空而報廢，礦坑排水愈來愈成為地下水的主要排泄方式。

礦井充水因素：地表溝谷雨季洪流受地形地貌控制，利于徑流排泄而不利于對地下水入滲補給，對煤層的開采影響很小。主井、副井、風井、新風井井口附近最高洪水位均低于井口標高，且有完善的防洪設施，礦井不會受到洪水威脅。采區內地質構造簡單，對水文地質條件影響小[4]。

6.2 采空區及周邊老空區范圍

根據調查與生產實際揭露，本采區內2#、3#、7#、9#、10#、11#、12#均有采空區，其中井田南部的大同礦區大北溝煤礦與東部拖皮煤業公司整合前已關閉的南郊區平旺鄉青紗澗煤礦均存在越層越界情況，9#層在掘進過程中多次與礦區大北溝煤礦采空區探通，無水有少量氣體。10#層經調查青紗澗煤礦關閉前越界開采本采區資源，且在12#層8512-1工作面開采前進行探放水時與該采空區探通，無水有少量氣體。2013年11月29日，15#煤層5101巷發生透水事故，水源為同層青紗澗煤礦越界采空區積水。周邊上述兩礦都位于本礦上山方向，采空區積水范圍及積水量無法詳細查清，對本礦井防治水工作造成重大安全隱患。

6.3 預測正常涌水量、最大涌水量和突水危險性

本井田寒武系巖溶裂隙不發育，含水性弱。根據2016年7月山西省地質工程勘察院編制的《大同煤礦集團同生精通興旺煤業有限公司煤礦生產地質報告》,據鄰區晉華宮礦資料，單位涌水量大約為0.002L/（s·m），含水性微弱。據中國煤炭地質總局華盛水文地質勘察工程公司編制的《大同煤田（北區）巖溶水文地質勘查與開采石炭系煤層底板突水危險性評價報告》中DT1水文鉆孔資料揭露，井田內巖溶水位標高在859.20m，低于15#煤層底板標高（920～1070m），對15#煤層開采不存在威脅”。井田內巖溶水對煤礦開采沒影響[5]。見圖1。

7 注意事項

14-2#煤層上距12-2#煤層層間距為0.42～9.20m，平均3.33m，煤厚0.09～1.93m，平均0.76m，15#煤層上距14-2#煤層層間距為6.66～14.40m，平均11.23m，煤厚0～6.21m，平均4.61m，屬極近距離開采，應認真考慮頂板壓力及支護方案。

開采過程中，應加強礦井地質及礦井水文地質工作，特別要注意上覆采區內9#、10#、11-2#、12-2#煤層采空區內預的積水、積氣及周邊礦井整合前小煤窯越層越界采空區積水問題，要堅持“預測預報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的探放水原則，確保安全生產。

在今后生產過程中，應加強瓦斯監測，加強通風安全管理和防火防塵工作，嚴格執行《煤礦安全規程》的規定，以保證礦井安全、高效生產。

在生產過程中，嚴格按設計與規程要求組織，并加強有關地質資料的收集積累，為今后的安全生產打下良好的基礎。