开滦（集团）东欢坨矿业公司 河北唐山 063000
摘要：本文结合已实际揭露的12-2煤层特征和煤层变化情况，对东欢坨矿12-2煤层特征及开采地质条件进行综合研究分析，为后续回采工作面合理划分与布置、降低开采成本，提高回采率提供了重要地质依据。
关键词：煤层特征；构造特征；水文地质；开采条件
在煤矿生产中，矿井煤层特征及其开采条件是影响采掘生产最普遍、最重要的地质问题，它们不仅影响和制约着采区的布置、采面的划分、计划的安排和采掘的交替，而且还直接控制着煤炭的产量和经济效益。研究东欢坨矿12-2煤层特征及开采条件对顺利开采是非常必要的。
1.东欢坨矿地质概况
开滦（集团）东欢坨矿井田位于开平煤田车轴山向斜的东南翼，属一单斜构造。井田煤系地层为C-P系，上覆冲积层，煤系地层基底为中奥陶统灰岩。井田主要受新华夏系构造控制，构造线多呈北东向。井田主要构造形态为车轴山向斜东南翼的单斜构造，只是在井田的西北局部为向斜构造，即车轴山向斜，该向斜为一狭长不对称向西南方向倾伏的大型含煤向斜，向斜轴走向约为N60ºE，向斜轴面向北西方向倾斜。轴面与铅垂面夹角20º，枢纽以13º角向西南方向倾伏，向斜转折端在油坊庄北部，向斜两翼地层产状变化较大，东南翼地层平缓，倾角12º～25º，一般20º；西北翼地层急陡，倾角在65º～85º之间，一般70º。在向斜内部断裂构造较发育，断层走向多与向斜轴方向一致（图1）。
图1 井田构造纲略图
2.煤层特征
目前东欢坨矿综采、掘进工作面主要集中在中央采区和北一采区、北二采区，南一采区正在设计之中。矿井主采煤层有五层，分别是8煤层、9煤层、11煤层、12-1煤层和12-2煤层，其中8煤层属全井田基本可采的稳定～较稳定煤层，12-1煤层属全井田可采的稳定～较稳定煤层，9煤层、11煤层属全井田可采的较稳定煤层。12-2煤层属基本全井田可采的较稳定煤层。
12-2煤层赋存于赵各庄组，据有关勘探资料及巷道揭露资料，12-2煤层厚度0～5.45 m，平均2.52 m，78个钻孔中，有3个零点，五个钻孔煤厚小于0.6 m（图2）。复杂结构，多为2～5层夹矸，夹矸层数多，厚度变化大，煤层分层时较不稳定。可采性指数0.9，厚度变异系数36.91%，属基本全区可采的较稳定煤层。煤层老顶为深灰粉砂岩，含植物化石及少量菱铁矿散晶，偶夹薄层煤线。直接顶为深灰色粘土岩，含植物化石及少量菱铁质结核。伪顶为厚约0.19 m深灰色粘土岩，含植物化石，局部含炭质。直接底为深灰色粘土岩，含植物根化石，时有薄层煤线，局部为粉砂岩。老底灰色粉砂岩~粗砂岩，含植物根化石，石英为主，硅质孔隙式胶结，较坚硬，上部为粉砂岩，下部为巨粗砂岩。
3.煤质特征
从煤质上来看，煤12-2为金刚光泽，光亮型煤，显微煤岩类型为强矿化半丝炭暗亮煤，煤层的变质程度较低，相当于气煤阶段，属较高挥发分的气煤，原煤灰分平均18.68%，全硫分平均小于1%，按照国家煤炭质量分级标准，属低硫煤。煤层挥发分均在39.68%，胶质层厚度6~20%，粘结性5~6，可做配焦用煤。经勘探中对部分煤芯煤样所作的三个粒度级别（13~6 mm、6~3 mm、3~0.5 mm）简易可选性试验，煤12-2为中等可选煤层。
4.构造特征
⑴井田区域内煤12-2上覆煤12-1及以上主采煤层正在开采，工程实见落差大于1.5米的断层有19条，其中f88断层为北一煤12-1工程中揭露，对煤12-2开采影响较大。
图2 12-2煤厚度等值线图
⑵井田区域内二维、三维控制的断层共5条，分别为F2′、F3′、F12、F15、 F40，其中F2′经开拓工程揭露证实断层落差15~35米，作为该井田北一、北二采区的分界线；F3′在井下用钻探的方法已证实其位置和范围的正确性，并导水，对工程影响较大；F12、F15、 F40断层还未得到充分证实，断层特征见《断层一览表》。
⑶井田区域内未发现陷落住、岩浆岩及古河床冲刷等。
5.水文地质特征及涌水量预计
东欢坨矿为水文地质条件复杂的大水矿井，开采12-2煤层前必须对该煤层的水文地质情况进行充份分析，东欢坨矿12-2煤层主要充水水源为上方老塘水和下方煤12-14强含水层水。
（1）上方老塘区动水分析及对12-2煤层煤层回采的影响
根据山东科技大学对东欢坨矿井煤层开采导水裂隙高度的论证结论，计算开采煤12-2后导水裂隙带高度31.0米，由于煤12-2上距煤12-1层间距16.08~43.0米，因此开采后有可能将上方老塘水导入本煤层，根据矿井实际涌水量，目前中央北一采区老塘动水量4.88m3/min，大部分集中在北一采区，煤12-2回采后这些老塘水将沿导水裂隙进入本煤层，但该部分水量只是发生转移，不会增加矿井涌水量。另外，由于上方采面部置及煤层底板的起伏，局部低洼处可能形成积水，对煤12-2采掘工程有一定的影响。
（2）煤12-14强含水层对开采本煤层的影响
根据矿井精查地质报告，煤12-14强含水层厚约40米，以细砂岩为主，粉砂岩次之，夹中砂岩、粗砂岩。含水层共分三段：第一段为12-2煤层以下6米~15米中砂~粗砂岩含水层，厚度9.0米，；第二段为12下煤层顶底10～15米范围内含水细砂岩和粉砂岩，含水层厚度4~8米，透水性强；第三段为煤14-1底板砂岩含水层。2006~2007年为满足生产需要，先后在-230北二石门、-230南码、-500南大巷施工静压水钻孔，疏放煤12~14含水层水，经过钻探证实煤12-14含水层富水段上限主要集中在煤12-2下方14~30米。
（3）开采煤12-2对下部波及影响
安全隔水厚度的计算
T=L（√r2L2+8KpH+rL）/4Kp
其中：T——安全隔水厚度（m）；
L——采掘工作面底板最大宽度，按采区宽度约772m；
r——隔水层岩石的容重 2.9 t/m3
Kp——隔水层岩石的抗张强度74.4 t/m3
H——隔水层底板承受的水头压力，按目前水位标高换算为473tf/m2
经计算煤12-2底板抵抗下方含水层安全隔水厚度为15.1米，开采煤12-2可能导通煤12-2底板含水层，其中主要是煤12-2底板第一段粗砂岩含水层对其影响较大。
（4）涌水量预计
采用廊道法进行涌水量预计，计算公式：Q=KL（2S-M）M/R渗透系数K=4.845m/d 含水层平均厚度M=9米
走向长度L=2400米 影响半径R=1000米
最大水头高度H=200米 最大水位降深S=0.5H=100米
正常水位降深S=0.3 H=60米 经计算预计最大涌水量 Q最大 =13.9m3/min；
正常涌水量Q正常=8.1m3/min
6.结论
根据地质及水文地质条件分析，12-2煤层具有基本全井田的开采条件，但开采时必须提前对下方含水层水和上方老塘水进行疏放。建议开采时采用下行采煤方法，先对同煤层倾斜上方煤层进行开采，随着含水层疏放逐渐开采下部煤层。采掘工程接近上方有积水的区域时必须在距积水区20米前提前进行疏放。采掘期间做好断层水的防治工作，当巷道接近断层时，应采用物探或钻探提前对其进行朝前探测，探明导水性，对导水断层按规程规定留设足够的防水煤柱。
参考文献：
[1]中国矿业大学资源与地球科学学院.开滦（集团）东欢坨矿业分公司矿井地质报告（2000～2007）[R].2008.
[2]中国矿业大学（北京）.开滦（集团）有限责任公司东欢坨矿井水文地质类型划分报告[R].2013.
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[4]龙荣生.矿井地质学[M].北京：煤炭工业出版社，1991.
[5] 朱志澄.构造地质学[M].武汉：中国地质大学出版社，1999.
作者简介：
刘谛康，男，1981出生，2006年毕业于安徽理工大学，从事矿井地质工作累计10年，地质工程师，曾在国家级专业刊物上发表学术论文数篇。
论文作者:刘谛康
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/8
标签：煤层论文; 含水层论文; 井田论文; 向斜论文; 砂岩论文; 矿井论文; 采区论文; 《基层建设》2016年4期论文;