周辅南

(福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿,福建三明 366102)

京东煤矿地质构造体系探析

周辅南

(福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿,福建三明 366102)

本文通过对京东煤矿地质资料分析研究,详细对矿井各煤层的稳定性进行分析,并对矿井工程地质条件及开采后的变化做了重点介绍,最后提出了几点问题及建议,对今后矿井地质构造研究具有一定的借鉴意义。

煤矿 地质构造 稳定性 探析

1 矿井概况

京东煤矿位于大田县城北西方向于1979年12月建成投产, 开拓方式为平峒暗斜井开拓。矿井采煤方法主要采用走向长壁或短壁后退式采煤法,在地质条件不允许的情况下也采用非正规采煤法。采煤工艺为煤电钻钻眼、爆破落煤、木支护、溜槽和矿车运煤、回柱绞车回柱、缓慢下沉法管理顶板;掘进工艺为风钻钻眼、爆破岩石、耙斗装岩机装岩、矿车运输。

龙头坑井田地表出露的地层有:二叠系下统童子岩组,二叠系上统翠屏山组、大隆组、长兴组;三叠系下统溪口组;侏罗系上统长林组;第四系残坡积层。

井田内的含煤地层是二叠系下统童子岩组地层,为海陆交互相含煤沉积,在井田内广泛出露,也是勘探工作的主要对象。根据沉积岩相、含煤性及生物群组合特征,自下而上分为三个段:第一段以过渡相为主的含煤段;第二段以浅海相为主的无煤段;第三段以滨海相为主的含煤段。矿井构造类型划分为复杂类型,即Ⅲ类。

2 矿井部分煤层稳定性分析

本文详细对16号煤层、F11上盘19号煤层、25号煤层和28号煤层的稳定性进行分析。

2.1 16号煤层

井田内钻孔见煤点76个,其中可采点37个,不可采点31个,受构造影响7个点,风化带1个点,可采点占48.7%;井巷工程见煤长度4820米,其中可采长度1815米,占37.7%;见煤点厚度0～2.68米,平均厚度为0.69米,可采性指数Km=49.7%;煤层结构简单～复杂;煤层局部可采,在Ⅰ号背斜西翼zk30～zk10～zk34～zk41一线以西基本不可采,Ⅰ号背斜东翼116线以北,zk54以东也不可采,120线以南即zk62～zk33～zk28～zk46～zk50～zk13间构成不可采区,该区两侧厚度相应增大。普勘地质报告定为不稳定局部可采煤层;本次资源储量核实,因为井巷工程揭露程度不够,依据普勘地质报告也定为不稳定局部可采煤层,即Ⅲ型第二种。

2.2 F11上盘19号煤层

井田内钻孔见煤点69个,其中可采点14个,不可采点50个,受构造影响5个点,可采点占20.3%;井巷工程见煤长度425米,均不可采;见煤点厚度0～2.53米,平均厚度为0.40米,可采性指数Km=18.4%;煤层结构简单;煤层可采点零星分布。普勘地质报告定为极不稳定零星可采煤层;本次资源储量核实,也定为极不稳定零星可采煤层,即Ⅳ型。

2.3 25号煤层

井田内钻孔见煤点58个,其中可采点16个,不可采点41个,受构造影响1个点,可采点占27.6%;井巷工程没有揭露该煤层;见煤点厚度0～2.51米,平均厚度为0.55米;煤层结构总体简单,局部复杂;煤层可采点集中分布于井田的中部,呈北东向两个似透镜状。普勘地质报告定为不稳定局部可采煤层;本次资源储量核实,因为井巷工程没有揭露,依据普勘地质报告也定为不稳定局部可采煤层,即Ⅲ型第二种。

2.4 28号煤层

井田内钻孔见煤点53个,其中可采点14个,不可采点38个,受构造影响1个点,可采点占26.4%;井巷工程没有揭露该煤层;见煤点厚度0～1.34米,平均厚度为0.43米;煤层结构简单;煤层可采点在120线以北,Ⅰ号背斜东侧能连成小块,其余零星分布。普勘地质报告定为极不稳定零星可采煤层;本次资源储量核实,因为井巷工程没有揭露,依据普勘地质报告也定为极不稳定零星可采煤层,即Ⅳ型。

3 矿井工程地质条件及开采后的变化

煤层顶底板的机械强度主要受构造影响,次与岩性有关,现根据岩芯裂隙检查资料和京东煤矿井巷工程揭露情况叙述如下:

(1)16号煤层。顶板以砂质泥岩、泥岩为主,细粉砂岩次之,厚0.3～10.16米,平均2.70米;底板以砂质泥岩、细粉砂岩为主,细砂岩、泥岩次之,厚0.2～6.8米,平均1.60米。富水性弱～极弱。从井巷工程看,Ⅰ号背斜东翼煤层顶底板岩性及厚度变化不大,一般较完整,但挤压破碎带有小的冒顶现象,西翼岩性则较破碎,极易冒顶,并伴有淋水现象,给支护造成很大困难。从钻孔岩芯检查看,一般顶板较好,底板差些。

(2)25号煤层。顶板岩性以泥岩为主,局部为砂质泥岩、细粉砂岩,厚0.20～9.65米,平均3.10米;底板岩性以砂质泥岩为主,泥岩、细粉砂岩次之,厚0.10～5.60米,平均1.20米。钻孔中煤层顶底板岩芯一般很完整,采取率高,有37个钻孔控制。

(3)33号煤层。顶板岩性主要为泥岩和砂质泥岩,厚1.30～10.05米,平均5.12米;底板以细砂岩为主,厚0.48～5.60米,平均2.30米。从井巷工程看,顶底一般较完整,但经常受构造影响,顶底板不平整,出现波状起伏,岩性较脆,给支护带来困难。

(4)F11下盘19号煤层。顶板以泥岩为主,砂质泥岩、细粉砂岩次之,局部顶板为细砂岩,厚度0.05～7.10米,平均2.25米;底板泥岩、砂质泥岩为主,细粉砂岩次之,厚度0.20～12.90米,平均3.65米,下伏岩层为细砂岩。顶板一般尚好。

总的说来,除16号煤层在Ⅰ号背斜西翼顶底板较破碎并伴有淋水和在次级褶皱发育部位、断层附近,产生挤压破碎,容易出现小规模塌落现象外,各主要煤层顶底板岩性及厚度变化不大,节理不很发育,稳固性和完整性较好,容易管理维护。

4 存在主要问题及建议

4.1 存在主要问题

(1)龙头坑井田勘探程度低,仅为普勘阶段,加上井田内构造复杂,煤层稳定性差,极大影响了地质报告对矿井开采的指导意义。

(2)井田内地层层序正常,童子岩组一段地层赋存在三段地层底部,一般埋藏在+500m以下,中间隔了一套二段浅海相地层(平均厚度为103.9米),所以京东煤矿龙头坑井田的+500m水平以上实际上仅开采三段地段的16号煤层(19号煤层为零星可采,仅个别点可采),极大地影响了矿井开采的经济价值。

(3)井田内相当一部分煤层为缓倾斜或急倾斜煤层,给矿井正常开采造成很大困难。

4.2 对今后开采的建议

(1)由于龙头坑井田勘探程度低,构造复杂,煤层稳定性差,所以建议今后矿井在开采过程中要加强地质工作,特别要加大地质探巷工程的投入力度。

(2)针对龙头井田的煤层赋存特征,建议永安煤业公司安排专项资金,对构造带煤层、缓倾斜和急倾斜煤层进行工作面改造,以提高矿井产量和煤炭资源回收率。

周辅南(1988—),男,汉族,福建省宁化县人,2011年毕业于龙岩学院地质工程专业。现在福建能源集团永安煤业有限责任公司京东煤矿从事煤矿地质技术管理工作,助理工程师。