箭竹坪煤礦地質構造對井巷開拓布置的影響及對策

邱永強

（漳平市箭竹坪礦業投資有限責任公司 福建漳平 364400）

煤炭井下開采條件較為復雜，礦井開拓布置時，常受到地質構造等作用影響。本文系統研究礦區地質構造特征，分析地質構造對井巷開拓布置的影響，提出相應對策，對提高礦井經濟效益具有重要的指導意義。

1 一、二采區地質構造情況

1.1 斷裂構造情況

箭竹坪礦區地處龍永煤田北東部邊緣，總體為一軸向南北向的向斜構造，狀如船狀，中間低凹，四周漸高。地層走向NE，軸向NE～SW，東翼傾向NW～SW，西翼傾向EN～ES，傾角10°～40°，沿走向、傾向均有寬緩狀起伏［3］。礦區內斷裂構造發育，全區主要有滑脫斷裂F0、F1，近SN 向正斷層F9，NE 向正斷層F2、F4等，總體南部斷裂、褶皺構造相對北部發育［3］。

一采區位于向斜構造西翼，對本采區影響最大的斷裂構造有F9斷層和F9-1斷層。其中，F9正斷層位于一采區中部，近南北走向，傾向東，傾角50°～70°，落差大于300 m，出露在0 線-7 線之間，長度約2 000 m［3］。F9-1斷層位于F9斷層西側7 線-9 線之間，近北西走向與F2斷層相交，傾向北東，傾角50°～70°，落差大于200 m。該斷層在平面上與F9斷層呈“Y”型組合，受應力作用，在“Y”區域之間發育有一寬緩的向斜構造。二采區位于向斜構造東翼，對本采區影響最大的斷裂構造是F1斷層。該斷層位于采區東側邊界，傾向北東，傾角上部陡底部緩，10°～50°，斷層上盤為翠屏山組、童子巖組等地層，下盤為上泥盆系天瓦崠組地層，斷距＞1 000 m［3］（詳見圖1）。

1.2 褶曲構造情況

在擠壓應力的作用下，礦區大向斜構造西翼小型褶曲發育，具體表現為：在一采區F9斷層下盤與F9-1斷層上盤之間發育有一寬緩的向斜構造，F9斷層上盤發育有一組向背斜構造。而礦區大向斜東翼總體呈單斜構造，褶曲構造不甚發育（詳見圖1）。

圖1 箭竹坪煤礦28 煤層底板等高線圖

2 影響井巷開拓的地質因素分析

2.1 地質勘探控制程度的影響

勘探控制程度及查明構造精度的高低，將會極大影響井巷開拓和探巷布置的風險。如地質報告中一采區總體為向南東方向傾斜的單斜構造，但鉆孔實際揭露發現該區域因受F2、F9、F9-1等斷層及構造應力的共同作用，存在次一級的向背斜構造，且小斷層、小褶曲發育，使一采區地質構造情況變得極為復雜。原地質報告勘探程度較低，一采區有6 個鉆孔控制，在鉆探過程中由于小斷層等因素影響，會導致部分煤層位判斷錯誤，如5-1 井鉆孔受F11斷層控制造成17～19 煤層重復出現。根據現有巷探等資料分析，+150～+110 m 標高的17～19 煤組實際為31～33 煤組。二采區僅有4 個鉆孔控制，采區構造與地質報告基本相符，總體為北西傾向的單斜構造，但受F1邊界斷層影響，二采區+120 m 水平以上實際揭露煤層在走向及傾向上波狀起伏，煤層厚度變化大。

2.2 地質構造對開拓布置的影響

（1）斷裂構造對開拓布置的影響。一采區由于受F2、F7、F9、F9-1斷層控制，嚴重破壞了煤層的穩定程度，使主采煤層走向變短。如F9斷層上盤使采區內童子巖組三段地層下降，下盤使一段地層抬升，經分析預測28 和28下煤層下降至-50 m 水平以下，破壞了煤層的連續性，使一、二采區中部+90 m 水平以上僅能開采22 煤層，且在F9斷層附近區域構造復雜，分支斷層發育，各斷層附近煤巖層紊亂，使原一采區28、28下主采煤層可采性變差，對采面布置影響大。

二采區主要開拓F1斷層上盤22、28、28下煤層。根據現有揭露情況，受F1邊界斷層影響，造成主采煤層斷失，使28、28下煤層開采標高上限止于+180 m 水平，且該斷層附近小斷層及小褶曲發育。現有區段各主采煤層在走向及傾向上波狀起伏，小斷層多，夾薄及尖滅現象頻繁，造成實際施工巷道揭露的煤層變化大，難以形成正規采面；小斷層多造成巷道圍巖破碎，沿煤跟蹤困難，對巷道的支護管理及工作面布置造成影響。

（2）褶曲構造對開拓布置的影響。受褶曲構造影響，一、二采區各主采煤層在走向及傾向上波狀起伏，局部呈雞窩狀或藕節狀賦存；在實際揭露過程中發現，本礦區的褶曲構造主要特征表現為煤層在褶曲構造作用下發生塑性流動，褶曲兩翼煤層賦存變差，軸部煤層變厚。次級的褶曲發育，造成準備巷道工程量增加，萬噸掘進率提高。

2.3 地質構造對礦井水害的影響

F9為張性斷層，斷層帶寬2 m～10 m，斷層影響帶范圍較大，巖性破碎，伴生、次生的中小斷層，存在賦水可能。在實際開拓過程中一采區+120 mN 運巷和+150 mN 運巷在掘進距F9斷層約60 m 有小股涌水，初始揭露涌水量約35 m3/h，后礦井停止掘進，涌水量在一星期內逐步流停。F9斷層總的充導水性弱，但仍應注意大氣降水通過導水通道流至地下，局部可能存在突水危害。

二采區無巷道揭露F1斷層。+120 m 水平開拓巷道在接近F1斷層時，巷道局部有淋水現象，后逐步消失。通過原地質報告分析，F1斷層帶見砂質泥巖碎塊、斷層角礫巖、斷層泥或穿插輝綠巖、輝綠玢巖，為局部充導水斷層，充導水性弱。F1斷層切斷了F0斷層，使原本煤系地層與棲霞組灰巖含水層接近或接觸的范圍大大減少，減少了礦區深部灰巖水對煤層開采的潛在危害［3］。F1斷層總的充導水性弱，但在開拓過程中，仍應注意局部可能存在突水危害，做好相關防治水工作。

3 降低地質構造對開拓布置影響的對策

3.1 加強對地質構造的研究和補充

在對原地質資料準確判斷的基礎上，對鉆孔控制和煤層揭露情況進行研究。結合礦井現有揭露情況，通過巷探編錄及各種資料的對比和綜合分析，查清地質構造的形態特征及斷層與褶皺的關系，研究地質構造的發育規律，切實提升礦井井下地質結構的勘查精度，為煤礦開拓布置提供依據。隨著生產開拓的進一步延伸，巷道掘進揭露的地質情況與原來提供的資料肯定存在一定的誤差，在現有通風、運輸、采掘系統等不出現較大變動的情況下，應根據最新的地質資料，對開拓設計做適當補充調整，使巷道的布置對地質構造的適應性更強、更合理。

通過上述的研究及分析，對一、二采區地質構造的特征有了進一步的認識，在此基礎上，判斷在一采區F9斷層下盤西南塊段及二采區東翼塊段賦煤情況好，可在下步的開拓布置上對該二個塊段進行補充勘探。

一采區西南塊段：現有一采區受F9斷層及構造等影響大，原有+120 m 水平布置的開拓巷道及采面揭露的28、28下煤層穩定性差，可做地探工作價值低。一采區西南方向區域內，F9斷層下盤揭露童子巖組一段地層總體為向東傾斜的單斜構造，總體構造簡單穩定。且該區域5-1# 鉆孔揭露煤層總體較厚，依據地質構造及鉆孔分析該區域受F9斷層影響小，煤層賦存穩定。通過分析，可調整一采區開拓布置，集中力量探明一段地層31 和39 煤層的可采性，特別是西南塊段F9斷層下盤煤層的拓展找煤，其中，+90 m、+120 m 區段可作為一采區下步開拓布置的主攻方向（見圖2）。

圖2 箭竹坪煤礦一采區巷道布置圖

二采區東翼塊段：二采區總體構造穩定，為向北西傾斜的單斜構造，原+120 m 水平揭露28、28下煤層穩定性較差。分析認為，F1斷層對+120 m 水平以下煤系地層影響逐步減弱，結合11-3#、13-1# 鉆孔揭露煤層都在+80 m 水平上下且煤層較厚，可靠程度高。由此，可先在+90 m 水平對二采區東翼穩定塊段布置巷道進行補充勘探，同時也可對該區域下水平開拓布置和+120 m 以上水平地質找煤提供依據（詳見圖3）。

圖3 箭竹坪煤礦二采區巷道布置圖

3.2 優化采區開拓設計，減少地質構造影響

采區在開拓布置前，①要認真分析地質構造及地質資料的可靠程度，有效避讓地質構造對開拓布置的影響；②對新開采區工作面的構造情況進行預測，對煤層穩定圍巖情況較好的工作面可將準備巷布置在煤層底板，再采用反眼或層間石門揭露開采，降低巷道的支護成本，提高使用年限；③對小斷層多或線性褶曲發育的煤層，要充分分析斷層和褶曲等構造的變化規律，巷道布置可提前避開斷層和尋找褶曲構造的聚煤規律，多采用探眼摸清；④對寬緩的向斜構造，可將準備巷布置在向斜構造的軸部，減少巷道開拓成本；⑤選擇合適的采掘設備，購買輕型的薄煤層綜采設備，對于近水平煤層，可采用鏈板機輔助出煤，以提高開采的效率。如：在下步對一采區西南塊段+90 m 水平進行開拓布置時，要考慮F9斷層及構造的影響，并充分利用+120 m 水平原有巷道形成系統；在二采區東翼塊段+90 m 水平布置探巷時，要考慮F1斷層及構造的影響，并與原+120 m 運巷形成系統。

3.3 加強礦井突水的防治

認真分析礦井的水文地質特征，總結分析礦井的充水條件，對各斷層的導水性及采礦冒裂帶的影響在開拓和生產過程中予進一步探明。在井下開拓過程中，要加強對水文地質的勘探，對出現可控的涌水點，應及時排出井下地質構造內部賦存的地下水，保證開拓和開采的安全。如：在過F9-1斷層時要做好超前探放水工作，同時一采區位于礦井邊界，應加強對周邊水文地質情況的調查，做好井下防水探水工作。

4 結語

（1）對箭竹坪煤礦開采影響較大的斷裂構造有位于一采區西側的F9、F9-1斷層及二采區東側的F1斷層。礦區內小褶曲和小斷層發育，造成煤層夾薄、變厚、斷失等現象，特別在褶曲構造作用下使煤層向褶曲軸部發生塑性流動。

（2）通過對采區地質構造特征、勘探鉆孔等資料綜合分析，提出2 個可靠的開采塊段，為開拓設計布置提供依據。

（3）礦區開拓設計與地質構造有著非常密切的關系。在采區下步開拓設計前，要充分做好地質研究分析工作，為井巷的開拓布置提供依據，降低地質構造對井巷開拓布置和生產的影響。在地質構造出現變化時，要對設計做相應的補充調整，實現對地質構造良好的適應性，以獲得更好的經濟效益。