黄文峰，张卫峰，朱永军，李仲峰

(菏泽市矿产资源勘探开发中心，山东 荷泽 274000)

山东省曹县煤田是鲁西南隐伏区新发现的一个中型煤田，总资源储量约30亿t。煤层厚度6～8m，煤种主要为焦煤、1/3焦煤。控制-1500m以浅资源储量24亿t，-1800m以浅资源量约30亿t。随着勘查进度的加快，对开发曹县煤田赋煤规律、开采技术条件等进行前瞻性基础研究，意义重大。

1 深层煤矿床形成演化和赋存规律研究

1.1 曹县煤田煤矿床构造演化

鲁西南深覆盖区系指黄河以南菏泽市及济宁西部黄泛平原区域，属华北平原的一部分。其区域构造演化起始于晚古生代。晚古生代的海西构造运动，沉积了一套海陆交互相-滨海平原相-内陆湖泊相含煤沉积，这些沉积物具有东西成带、南北分异的特征。

鲁西地区近EW向断裂组合而成的掀斜式断块，其后又被SN向、NW向和NE向3组断裂切割改造破坏，从而行成一些列地垒或地堑构造样式。菏泽凸起(潜)是鲁西南隐伏区规模较大的V级构造单元，菏泽断裂将菏泽凸起断分为一大型穹状背斜。古生界向周边倾斜，靠近上部的石炭-二叠纪含煤岩系在周边有所保留，巨野煤田和曹县煤田分别位于菏泽凸起(潜)的东西两侧。菏泽凸起等保留的古生界一般是奥陶系顶部，但由并行断裂形成的不少地垒或地堑往往保留残存的煤系地层，不过，保留的一般是以下组煤居多。

1.2 重点研究方向

以曹县煤田青岗集地区煤炭普查为例，根据二维地震和钻探结果，青岗集地区煤炭普查结果就完全符合上述赋煤规律。所以，曹县煤田的进一步勘探开发，应依据目前取得的地质成果，深化成矿规律研究。当前研究的重点课题，应侧重鲁西南隐伏区成矿地质研究和曹县煤田煤炭资源综合地质评价与方法。主要包括：研究区域成煤构造背景；研究深层煤矿床区域赋存分布规律；区域构造格架对深层煤矿床的控制作用；三维煤层预测模型；深部煤炭资源安全经济开发地质综合评价理论和方法。

通过上述基础研究，可以明确曹县煤田后续勘探的主攻方向，进一步细化勘查设计，加快推进、节约资金，同时对深隐伏区运用构造模式深部找煤意义重大。

2 深部煤炭资源开发地质技术条件

由于曹县煤田全部位于隐伏区内，上部覆盖有巨厚的900～1500m厚的松散层，赋煤深度在960～1800m之间，地质条件复杂，但大部分为低瓦斯煤层。因此，对曹县煤田深部煤炭资源开发的建井技术和地质技术的研究尤其重要。

2.1 巨厚松散层建井(立井)技术研究

目前，国内尚无千米松散层立井建井技术，但曹县煤田北东向40km同样有巨厚松散层覆盖的巨野煤田，各井田建设全部取得成功。以拥有数项建井世界纪录的巨野煤田龙固煤矿、郭屯煤矿为例：2005年，中煤特殊工程，公司在山东龙固煤矿施工的风井井筒壁后充填工程创造了该公司同时用三台大钻机在同一煤矿优质、安全地承建主1、主2、风井三个井筒的国内纪录。582.75m的主井成井深度,也创造当时世界同类煤矿竖井的最深纪录，钻井直径为8.7m。该井地质条件极为复杂，施工综合难度为国内第一，在国际上也属罕见。龙固主井建设，在冷冻深度、泥浆污染、井壁焊接、节间注浆、节间防腐等关键技术上都取得突破，三个井筒的493节井壁全部合格。中煤集团所属施工企业运用自主开发的“深立井井筒冻结施工法”，在山东郭屯矿主井冻结工程施工中创造了冻结法凿井通过表土厚度587.5m的世界纪录和冻结深度702m的全国最高纪录。因此，在曹县煤炭基地建设中，应对“重、大、难、精、尖”工程的要求，进行共性关键技术如立井建设进行攻关，并关注国内外新技术、新工艺研究，一旦建井技术取得突破，曹县煤田开发可立即提上日程。

2.2 深部岩溶水赋存和运动规律研究

矿建过程中，深部岩溶问题随着工程建设向深部延伸会逐渐显现，由它带来的一系列地质工程问题对掘进工程具有极强的控制性和危害性，高压突水问题是一个极具挑战性的理论难题。巨野煤田的开发中，如龙固、郓城、郭屯等煤矿已受水害问题严重困扰。所以，在前期曹县煤田水工地质研究中，应对深部岩溶相关概念、发育类型、发育特征、形成机制等方面进行研究，勾画出深部岩溶研究今后的重点，主要包括深部岩溶工程地质分类及特征、受控因素、发育机制及演化、现代深部岩溶对采煤工程控制作用等几方面的研究。重点研究诱发深部高压水突出的深层岩溶水矿床水文地质条件。

2.3 深部煤岩体温度场分布特征及热害防治对策

对于曹县煤田千米以下采场，地温升高是深部开采无法回避的地质灾害问题。在深部开采条件下，地温升高是井下工作条件恶化的重要原因。持续的高温，将对人员的健康和工作能力造成极大的伤害，使劳动生产率大大下降和生产事故大大增加，同时还会降低井下设备的工作性能，减少井下设备的使用寿命。邻近巨野煤田龙固煤矿开采深度在-870m左右，开采煤层原始岩石温度都大于30℃，属于一级高温区，部分岩温达38～51℃，属二级高温区。因此，开采程度更深的曹县煤田，不可避免的遇到高温热害问题。开发过程中，针对采区深部原岩地温场分布规律，分析研究了井下气温的影响因素，这对高温高湿矿井井下热力参数的预测计算，对井田开发热环境治理，具有较好的指导作用。

2.4 深部煤岩体应力场与采动叠加效应研究

冲击地压是世界范围内煤矿生产中最严重的自然灾害之一，尤其在超过一定的临界深度时，冲击破坏程度更为严重。由于曹县煤田的开采深度较大，冲击地压成为矿井安全生产的一个严重威胁，必须采用科学的方法和有效的管理措施，解决矿区深部的安全开采问题。对诱发采煤动力地质灾害的深部高地应力条件进行前期研究，制定初期的解危方案和综合防治措施相当重要。借鉴临近的巨野矿区的防冲经验，积累采动叠加数据，建立曹县煤田深部煤岩体应力叠加模型，对采矿工程的合理建设至关重要。

3 结束语

曹县煤田是山东省境内开展深部找矿工作以来的一项重要成果。开发曹县煤田，必须进行前瞻性研究，研究该区深部煤炭资源赋煤规律、开采地质条件，完善深部煤炭资源勘探技术体系以及精细探测技术，并对深矿井开采热害、水害、冲击地压等灾害进行预测。曹县煤田的矿业权人，应该及早制定计划项目，成立专门的科研小组，抽调专业技术人员，明确专项课题和研究内容。同时，对参加研究的人员给予各方面的保障和支持，确保各课题研究顺利进行，这对曹县的勘探开发具有重要的现实意义

[1] 虎维岳，等.深部煤炭资源及开发地质条件:研究现状与发展趋势[M] . 北京：煤炭工业出版社，2008，5