顯德汪礦探采對比研究

趙云良，李東雪

（中國煤炭地質總局 第二水文地質隊，河北 邢臺 054000）

1 概況

顯德汪礦位于河北省邢臺市西南部35 km 處，邢臺地區沙河市與邯鄲地區武安市的接壤地帶。井田大部分屬沙河市白塔鎮管轄，東南少部分屬武安市邑城鄉管轄。礦區面積18.197 8 km2。

德汪礦始建于1976 年4 月，由原河北省煤礦設計院設計，于1976 年12 月由河北省煤炭建設公司第四工程處正式動工興建，1982 年11 月建成移交投產，設計生產能力為90 萬t/a，服務年限116 a，1985 年12 月31 日達到設計生產能力，1989 年至1994 年進行改擴建，擴建后生產能力為150 萬t/a，2009 年重新核定生產能力為170 萬t/a，2014年12 月4 日，河北省煤炭工業安全管理局重新核定生產能力為180 萬t/a，服務年限12.3 a。

礦井主采1、2、9 號煤層，采用主斜井、副立井及立風井混合，主石門與階段運輸大巷、采區上、下山相結合的開拓方式。礦井為單水平開采（-50 m 水平），共分12 個采區，回風水平標高+150 m，最大開采深度615 m 左右。

井田內煤層開采順序為先上組后下組，各組煤自上而下開采；水平內為前進式開采，采區內為后退式開采。9 號煤采用底板注漿加固的開采方式。采用走向長壁后退式采煤方法，根據各煤層、各區域的具體條件分別采用高檔普采和綜合機械化采煤。采用一次采全高，自然垮落法管理頂板。

2 探采對比分析

此次探采對比是以1975 年12 月《河北省邢臺礦區顯德汪井田地質勘探精查報告》（以下稱“精查報告”）為基礎對構造、煤層瓦斯等方面進行對比。

2.1 地層

井田地表全為第四系掩蓋，無基巖出露，鉆孔揭露的地層由老至新有奧陶系中統馬家溝組（O2m）、峰峰組（O2f），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）、二疊系上統上石盒子組（P2s）、新生界第四系（Q），與1975年《河北省邢臺礦區顯德汪井田地質勘探精查報告》當中地質描述一致。

2.2 構造

井田基本構造格局為被NNE 向正斷層切割的NNE 與NWW 向向斜的復合構造。大、中型斷層大多呈NNE 或NW 向，與褶皺軸向基本平行，向斜形態比較清晰完整，寬緩開闊，略顯波狀起伏。

原勘探時期，井田內共發現斷層18 條，其中斷層落差大于100 m 的1 條，大于30 m 的9 條，其余小于30 m 的8 條。經過幾十年的生產及采掘揭露證實，截止閉坑前，井田內共揭露斷層大中型斷層16 條，其余小型斷層10 條。

經過與原勘探報告對比，大型斷層特征變化不大，中型斷層稍有變化。如F2 斷層原勘探時斷層走向為北東向，傾向北西向，走向長度2.4 km，兩端分別消失于14 勘探線和7 線附近。而經過實際的采掘揭露，該斷層走向為南北向，傾向為西向，走向長度為1.4 km，兩端分別尖滅與7 勘探線和12 線附近。F18 原勘探時期斷層走向長度430 m，實際揭露長度為1.16 km。F5 斷層原勘探時鉆孔2103 孔控制落差30 m，而其實際落差為60 m。F12 斷層原勘探階段由1715 鉆孔控制落差為20 m，實際為30 m。另外，在幾十年的生產中，各煤層工作面及巷道中揭露數百條落差小于5 m 的斷層。

2.3 巖漿巖

依據勘探結果，井田內一采區上山與溫莊村連線以南地區煤系地層均發現有巖漿體侵入，約占井田面積的三分之一多，多呈巖床侵入。巖漿巖的侵入，對6 號煤層以下煤層均有不同程度的影響，尤其對9 號煤層影響嚴重，影響的面積約3.5 km2，占9 號煤層總面積的18.6%。經過采掘揭露，巖漿巖的分布、侵入形式和層位與勘探結果基本一致。

2.4 煤層

顯德汪礦含煤地層為中石炭統本溪組，上石炭統太原組和下二疊統山西組。煤系地層平均厚度約236 m，共含煤10～15 層，煤層總厚13.54 m，總含煤系數5.7%，其中可采煤層8 層，可采總厚度10.06 m，可采含煤層系數4.2%。

經過多年開采，煤層分布、結構和煤質與勘探結果基本一致。井田已揭露的大部分區域1、2、9號煤厚度與勘探結果基本相符，個別區域受斷層層間滑動有煤層變薄現象，出現局部煤層變薄帶。

顯德汪井田分布著貧煤和無煙煤兩大類，各煤層煤類以3 號無煙煤為主，局部為貧煤。1 號煤層以第10 勘探線為界，2 號煤層以第10 勘探線以北150 m 為界，3 號煤層以第7 勘探線為界，北部為貧煤，南部為無煙煤。4、5、6、7、8、9、10 號煤層全屬無煙煤，與勘探報告描述一致。

2.5 瓦斯

1975 年《河北省邢臺礦區顯德汪井田地質勘探精查報告》當中未對礦井做出瓦斯等級劃分。但顯德汪礦自建礦以來無煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）噴出或突出現象及記錄。根據近幾年的瓦斯鑒定結果表明礦井屬低瓦斯礦井。并且煤塵無爆炸性危險，煤堆未發生自燃現象。

根據最新顯德汪礦礦井瓦斯鑒定結果，礦井絕對瓦斯涌出量為7.97 m3/min，相對瓦斯涌出量為4.41 m3/t，屬低瓦斯礦井，1、2、9 號煤均為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。綜上所述，勘探和采掘揭露的瓦斯情況基本一致。

2.6 水文地質條件

依據以往水文地質勘探和試驗資料，顯德汪礦在開采1 號、2 號煤時，水文地質條件比較簡單，主要充水水源為老空水和煤系地層薄層含水層水。主要充水含水層富水性較弱，且補給不充分，主要以靜儲量為主，接受奧灰強含水層補給的可能性較小，礦井涌水量小，且變化幅度不大，正常情況下對礦井安全生產影響較小。

開采9 號煤時，水文地質條件復雜，主要充水水源為頂板大青灰巖水，奧灰水為礦井的間接充水水源，在與本溪灰巖含水層有水力聯系的區域，奧灰水將轉變為礦井的直接充水水源，對礦井安全構成威脅。

顯德汪礦在開采1 號、2 號煤時，礦井涌水量構成情況與勘探結果所反映的水文地質條件基本一致。顯德汪礦在開采9 號煤時，采取了煤層底板加固等一系列礦井防治水措施，增大了煤層底板的阻水能力，礦井涌水量主要由頂板大青水構成構成，采掘過程中未發生奧灰突水災害，實際揭露所反映的水文地質條件與勘探所反映的水文地質條件基本一致。

2.7 其他開采條件

2.7.1 地溫與地壓

顯德汪礦勘探階段未進行過鉆孔測溫，礦井生產過程中也未出現過地溫異常現象。據鄰近郭二莊礦及章村礦勘探階段獲得的地溫資料，煤系及上覆地層地溫梯度為0.41～0.7 ℃／100 m，恒溫帶深度60～80 m，溫度值15～15.5 ℃。據顯德汪礦開采的1 號、2 號煤層地溫資料顯示，低溫一般為20 ℃左右，從未出現過31 ℃的高溫異常區。

顯德汪礦自建設以來，未發生沖擊地壓現象，與1975 年《河北省邢臺礦區顯德汪井田地質勘探精查報告》描述一致。

2.7.2 天窗

顯德汪礦自建設以來，未發現天窗現象，與1975 年《河北省邢臺礦區顯德汪井田地質勘探精查報告》描述一致。

3 結論

（1）顯德汪礦井田屬掩蓋式煤田的一部分，勘探時采用鉆探和測井相結合，地質測量為輔助手段的勘探方法是正確的。勘探類型定為二類二型，即構造屬中等類型，主要煤層屬于較穩定類型，經生產證實是符合該礦實際情況的。

（2）原精查地質報告對整個井田的大中型斷層斷層構造控制程度較高，與生產實際揭露的變化不大。只有個別斷層特征與揭露有出入，主要表現在：①斷層落差部分稍有變動；②斷層延展長度出現有變化，有的已影響了采區布置；③遺漏小型斷層較多。

（3）勘探對煤質及煤類的分布和確定是基本正確的。水文地質條件及開采技術條件基本查明，儲量計算可靠，準確程度較高。

綜上所述，原地質勘探工作基本查明了礦井地質條件和水文地質條件，大部分規模較大的地質構造發育特征得到了有效控制。煤層厚度、穩定性及分布情況、規模較大的地質構造得到了有效控制，為顯德汪礦生產提供較可靠的地質依據，原勘探工程合理，基本能滿足礦井生產的需要。