浅谈复杂构造条件下的煤层开采

卓永青 福建省天湖山能源实业有限公司含春矿，福建 泉州 362617

含春井田内由于受F31推覆断层的影响和后期构造的叠加，使井田内地质构造极为复杂，煤层赋存条件差，厚度变化极不稳定，给矿井地质找煤和开采工作带来许多困难。显然，只有采取积极的措施熟练掌握该井田内地质构造规律，合理的煤层开采布置，充分挖掘矿井资源内部潜力，才能为延长矿井服务年限和今后生产接替的顺利进行打下坚实基础。

1 概述

2012 年、2013 年含春煤矿含一采区开采主要集中在+600m、+575m 区段，这两年+575m 区段主要开采62#、63#煤层，在开采过程中逐步揭露煤层倾向上、走向上的褶曲、小向背斜构造。而实际上在2012年开掘的62#、63#沿煤运巷时，上下区段同煤层的运巷平距偏移较大，因此给煤层层位判定上造成一定的因难，但是通过2013 年及2014 年的开采，逐渐掌握了煤层倾向的构造情况，并通过有效的分析和合理的采准布置，顺利将煤层开采，有效提高煤层的回采率。

2 63#煤层构造情况

F31断层下盘63#煤层:厚度0.14～9.86m，平均厚度1.02m，为本区局部可采煤层，以粉煤为主。直接顶板0.5～5.00m 细粉砂岩，水平层理发育，含植物碎片，间接顶板细砂岩，厚5m 左右，层位稳定。底板为砂质泥岩，含根茎。煤层在+575m 水平走向上从南至北中部呈一较大的向背斜褶曲构造，在煤层靠近含一采区南集运倾向上呈背向斜交替的构造。

3 构造分析和采准优化布置及实施效果

3.1 含一采区+575m 区段四东石门17N 运巷(63#煤层)开采方案

(1)工作面概况。该工作面于2012 年6 月开工，运巷走向长度90m，煤层厚度0.3～1.8m，平均厚度1.2m，煤层平均倾角43°，顶板为砂质泥岩，线状水平层理发育，含似层状黄铁矿结核;底板为含根茎的细粉砂岩。工作面开采至运巷约75m 位置，小眼在沿煤层倾向掘进约18m 后(标高为+587.5m)煤层压薄变为立槽煤。

(2)采准优化布置方案。方案一:经过现场煤层倾角及已施工小眼的综合数据分析计算，预计63#煤层向斜轴部在石门63#煤层见煤点往东20m 处(标高为+582.7m)，准备通过63#煤层17N 运巷应掘的采准巷道进行优化布置，即在原顺槽中布置探眼按18°坡度穿过煤层底板施工15m 至煤层的向斜轴部，然后沿向倾轴部施工顺槽，到位后再回采向斜两翼的煤层(附剖面图A);优点:周期较短，安全系数较高，且能全部回收向斜两翼的煤层。缺点:投入进尺较多，增加原煤成本。方案二:在石门63#煤层见煤点往东20m 处(即煤层向斜轴部位置)布置全岩小眼按20°坡度施工至煤层的向斜轴部，然后沿向倾轴部施工顺槽，到位后再回采向斜两翼的煤层(附剖面图B);优点:周期较短，能全部回收向斜两翼的煤层;缺点:顺槽太长，增加支护及出煤的劳动量，增加后期支护的维修，难以布置双下出口。经过矿井各专业组认真的对比论证，拟采用方案一对该煤层进行开采。

(3)优化布置效果。本方案于2012 年8 月份开始实施，从含一采区+575m 区段四东石门17N 运巷63#煤层采准巷道中按18°坡度穿过煤层底板施工探眼，探眼施工约15m 后，揭露到63#煤层的向斜轴部。采准巷道施工后，该煤层向斜西翼可采倾向长度为10m，东翼可采倾向长度为35m。通过本次采准巷道的优化布置，共投入全岩2.5m2小眼进尺计65 米，该煤层回采至14 年3 月份结束，共采出煤炭0.88 万吨。

4 通过上述开采方案总结判断含春井田煤层褶皱构造经验

(1)地层层序的对称重复和岩层产状的规则变化是识别褶皱的两大标志。前者是判明褶皱构造的确定性标志，它适用于包括等斜褶皱、倒转褶皱、扇形褶皱和平卧褶皱在内的一切褶皱。后者是判明褶皱构造的可能性标志，在地层层序发生倒转的地区，即使岩层产状没有变化，也不能肯定就没有褶皱;在地层层序正常的地区，岩层产状的变化，既可由褶皱引起，也可由断层产生。因此在利用岩层产状标志时要谨慎。凡是在穿层巷道中，一旦发现地层层序出现对称性重复时，可以断言，期间必然存在褶皱构造，并可根据褶皱核部和两翼地层的相对新老，鉴别它是向斜或是背斜。无论在穿层或顺层巷道中，只要发现岩层产状呈现相向或相背倾斜时，通常有褶皱的存在，并据此确定向斜或背斜。在沿煤层走向掘进煤层平巷时，如果巷道发生急剧弯曲，说明有倾伏褶皱存在。

(2)在较大型的褶曲中常产生更次级的小型褶曲，进一步使煤层的厚度的形态不稳定，对采煤影响更大。因受力不同，煤厚薄分布不同:如纵弯褶曲是倾向压力，使煤层产生塑性蠕动，使褶曲轴部煤层增厚，两翼变薄;如受力为横弯褶曲，受力自上而下的垂直层面的作用力，塑性煤层由褶曲顶部向两翼蠕动，使向斜轴部煤层变厚，而背斜轴部煤层变薄。由于受F31断层影响，下盘煤层产状发生急剧变化段或转折端，如褶曲直立、倒转翼或轴部附近往往局部增厚形成煤包，而正常翼虽有压薄但连续性较好。煤层的原生结构常受破坏，煤层穿刺现象严重，形态多样。主要有穿顶的“槽沟煤”、“尖子煤”、“羊角煤”、“倒钩煤”;穿底的“三角煤”、“透镜状”、“串珠状”等。断层在煤层附近常拖煤、挤煤或在断带充煤，给煤层对比增加了困难。煤层的稳定性较差，可采性下降，压薄、增厚变化急剧，不利开采。

5 结束语

随着含三采区+540m 区段2013 年进入准备巷道施工中，该区段的53#、59#、60#煤层揭露出来的构造较为复杂，预计倾向上仍存在褶曲构造，给下一步开采带来困难，工作面采准巷道需要优化布置的必将增多，如何优化布置方案，只有在生产中，不断摸索和总结经验，在提高煤层回采率及保证安全生产的同时，也要尽量减少优化布置资金的投入，提高矿井的经济效益。