地质构造对煤层厚度的影响研究

开滦集团 吕家坨矿业分公司 刘 伟 黄再树

地质构造对煤层厚度的影响研究

开滦集团 吕家坨矿业分公司 刘 伟 黄再树

传统理论认为，煤层厚度的后生变化主要包括河流对煤层的冲蚀、褶皱和断裂构造变动引起的煤层加厚和变薄、岩浆侵入吞食煤层引起煤厚的不规则变化、冰川活动对煤层的挤压刨蚀、岩溶作用形成的柱状陷落等方面。本文，笔者主要从后生的地质构造变动和岩浆侵入活动等方面分析了它们对煤层厚度变化产生的影响，以期对同行有所参考。

一、四采里区域地质构造特征及范围

该区位于吕家坨主背斜轴部，断裂构造发育，岩浆侵入严重。地质构造形态较为复杂，煤层产状变化较大。在吕家坨背斜轴附近，沿断层有岩浆岩侵入开采煤层，在5，7，12煤层形成面积不等的3个岩浆岩床。在井田东翼819与范56钻孔的联线附近，岩浆岩侵入形成了2 ～ 3条高角度岩脉。

二、地面勘探资料分析

区内有地面勘探孔6个，即吕8、吕14、吕25、吕28、6孔、15孔，各孔均有电测井资料，勘探结果可靠。受吕家坨背斜影响，煤层产状变化较大；总趋势东高西低，煤层倾角介于5° ～ 15°，平均10°；含煤层9层（煤层5，6，7–1 ，7–2，8，9，11，12–1，12–2），含煤总厚度16.97 m。其中，5、6煤层为临界可采薄煤层或薄煤层；11煤层除吕28孔达到可采厚度外，其余均不可采；12–2煤层除西三角附近及15号孔外均不可采，且煤层厚度变化很大；主采煤层有4个（煤层7–2，8，9，12–1），12–1煤层总厚度较大，平均达5.88 m，但由于受火成岩侵入，在煤层中下部形成1 ～ 3层火成岩床，并形成数层天然焦，局部煤层变质程度较高，煤层受到严重破坏。

三、薄煤带地质情况分析

1.掘进工程揭露。通过实际掘进工程，进一步确定了薄煤带在5420工作面的影响范围，以便合理布置该工作面的回采方式，为该采区的今后工作面布置奠定了基础。5420工作面皮带巷开口到273 m范围内，12–1上煤层厚度由1.8 m变化到0.7 m，开口向里逐渐变薄，12–1上煤层顶板为黑色腐泥岩，巷道在掘进过程中，巷道破顶在0.4 ～ 1.3 m处（42 ～ 85 m巷道沿顶掘进）。5420工作面轨道巷掘进施工过程中在此45 m范围内12–1上煤层由2.3 m变化到0.3 m，揭露一层天然焦，有时天然焦中夹一层厚0.2 m火成岩;其他多处可见1 ～ 2层天然焦和火成岩，局部出现无煤区。

2.井下地质钻探测情况。公司在5420两巷共施工了14个地质钻孔，进一步验证了薄煤带在5420工作面内的延伸范围。设计钻探工程量225 m，实际钻探工程量200 m，基本查明并圈定了5420工作面影响回采的薄煤带的范围，并提交了相关钻探资料。

3.回采工程揭露。5426工作面位于5420工作面倾斜下方，该工作面在回采过程中，工作面内的天然焦受岩浆岩侵入的影响，煤层厚度变化不稳定，在工作面向外推进100 m时，岩浆岩侵入明显，形成一个巨大的包裹体。使得该处无煤。随着回采范围的推进，其变化范围会增大，5426工作面地质构造如图1所示。

四、岩浆岩侵入对煤层厚度的影响研究

通过5420工作面的掘进资料和巷道内井下钻孔资料收集分析，煤层厚度变化的主要原因是岩浆岩的大面积侵入，造成煤层厚度不均，局部形成薄煤区或无煤区。 5420工作面岩浆岩的侵入具体表现在：岩浆岩侵入比较广泛，全工作面都有具体的显示，一般在2层左右。5420工作面受岩浆岩影响煤厚变薄局部形成无煤区如图2所示。

五、结论

吕家坨矿井四采里区薄煤带形成的原因主要是火成岩侵入造成的。背斜轴部附近发育的大中型断裂构造顺断层岩浆岩侵入到煤系地层和煤层中，使煤层变质或替代煤层，使得煤层优厚变薄。在平面形态上，上部煤层侵入位置位于下部煤层侵入位置倾斜上方，且煤层厚度越大，埋藏越深，受岩浆岩侵入破坏程度就越严重。

已经开采的煤层厚度变化和地质构造的关系表明，深部未开采的煤层厚度变化规律和该区域煤层的赋存情况变化、煤层的沉积成因有关，这对于矿井瓦斯的研究治理、巷道的掘进和煤层的开采设计、具有一定的指导意义。