石炭二叠纪山4#煤层煌斑岩侵入及对现场生产的影响分析

冯　杰



石炭二叠纪山4#煤层煌斑岩侵入及对现场生产的影响分析

冯杰

摘要通过采取坑道透视、钻孔资料及实际巷探等方法对石炭二叠纪山4#煤层煌斑岩侵入区域进行研究并预测侵入范围，有效地解决了工作面布置及提高资源回收率。并通过煌斑岩侵入区域分析，提前制定应对措施，保证工作面按照设计进行掘进及开采。

关键词石炭二叠纪山4#煤层；煌斑岩侵入；掘进及开采；分析研究

0　引言

塔山矿一、三盘区山4#煤层位于石炭二叠纪山西组下部，根据钻孔资料，煤层厚度为0 m～5.10 m，平均厚2.85 m，含1～3层夹石。一、三盘区煌斑岩以岩床形式侵入煤层，使其发生受热接触变质、硅化，破坏了煤层的原有厚度和结构，且煌斑岩厚度变化大，层数变化大，实际回采困难，并严重影响盘区工作面布置。

以一盘区山4#8105工作面为例，8105工作面位于一盘区中部，该工作面头、尾顺槽设计长度为1 429.7 m、1 480.6 m，工作面宽228 m，煤层平均厚度2.85 m。在已采一盘区山4#煤层8105工作面遇到煌斑岩侵入区域，煌斑岩侵入范围大、面积广，严重影响工作面正常掘进及回采作业。

煌斑岩侵入区域对煤层的影响主要有以下几点：

（1）煌斑岩侵入体可以分成若干细小分支，夹于煤层中间，或呈孤立的不规则瘤状、串珠状等侵入煤层，使煤层出现分叉（或被吞蚀），导致煤层夹矸增多，结构复杂，煤厚变薄，可采性变差。

（2）岩浆活动产生强大的推挤力，使煤层发生位移，使煤层局部增厚或煤层间距加大，破坏了煤层的稳定性。

（3）由于岩浆侵入煤层，导致本区煤层变质程度普遍提高，吞蚀作用使煤层残缺不全、高温烘烤产生的接触变质使得煤的炭含量和灰分增高，挥发分减小，煤的视密度和硬度加大，粘结性减弱，发热量降低。

综上所述，针对煌斑岩侵入对煤层的影响，工作面如何掘进、开采及对煤矿安全生产和合理布置盘区工作面，降低不必要的成本投入是十分必要的［1］。

1　煌斑岩侵入分析

1.1通过钻孔及结合三盘区山4#盘区巷道实测剖面图分析煌斑岩侵入

1.1.1通过钻孔分析煌斑岩侵入

根据煌斑岩的侵入方向，选取了位于8105工作面南部一条勘探线上的4个钻孔（魏901、412311、魏1002、A30），以及参考工作面内部的W13钻孔，绘制了该区域的煌斑岩预想剖面图（见图1）：

图1 8105工作面煌斑岩预想剖面

从该剖面中可以看出，煌斑岩在侵入煤层过程中出现了分叉的现象，分别出现在煤层顶板、煤层中部，其中侵入顶板区域的煌斑岩厚度仅有0.2 m，并且对煤层厚度和煤质的影响程度并不大，因此可以划分为开采区域。通过图上分析的结果，预计巷道在掘进过程中会出现从顶板的一层煌斑岩变化为顶板以及煤层中部的双层煌斑岩现象。

1.1.2煌斑岩侵入分析

三盘区山4#辅运巷、回风巷均揭露出煌斑岩，侵入范围与8105工作面存在一定的联系，剖面图与8105工作面南部预想剖面图结合可初步确定煌斑岩在区域内的赋存趋势（见图2）。

图2 8105工作面煌斑岩预测范围分布

1.2通过坑道透视分析煌斑岩侵入

为了查明工作面进一步查明8105工作面内部煌斑岩厚度情况，我们在2105巷和5105巷对工作面内部进行了坑道透视（见图3）。

图3坑道透视

坑道透视图中红色区域为煌斑岩侵入的异常区域，说明煌斑岩严重侵入煤层，煤层的开采价值不高［2］。通过坑道透视结果分析，预计2105巷掘进至1 429 m，5105巷掘进至1 480 m时，煌斑岩严重侵入煤层；需拐尾切，圈出了该工作面。

1.3工作面煌斑岩揭露情况

2105巷在掘进至1 400 m时，掘进工作面出现两层煌斑岩，顶板煌斑岩厚度0.25 m，中部煌斑岩0.4 m～1.0 m，呈串珠状，与预测结果吻合（见图4）。

图4 2105巷双层煌斑岩侵入

5105巷在掘进至1 480 m，掘进工作面也出现了两层煌斑岩的煤层结构，并且在两层煌斑岩之间，煤质主要为硅化煤。

1.4通过钻孔及坑道透视分析煌斑岩侵入准确性

通过钻孔及坑道透视分析煌斑岩侵入工作面800 m～1 390 m范围内，巷道顶板出现0.2 m煌斑岩并且不会出现变厚的趋势，不会影响掘进和回采，因此可以继续掘进工作面。当掘进工作面掘至1 390 m时，预计出现两层煌斑岩，分别位于顶板和煤层中部，并且中部煌斑岩的厚度大于0.5 m且稳定。

综上所述，利用钻孔及坑道透视技术分析煌斑岩侵入区域，具有较高的准确性，在生产过程中，能够指导生产，并为工作面布置提供技术依据（见图5）。

图5 5105巷双层煌斑岩侵入

2　煌斑岩侵入掘进、开采技术研究

2.1煌斑岩侵入对工作面的影响

圈8105工作面过程中，2105顺槽在掘进至800 m时，顶板出现0.2 m煌斑岩。对于该工作面布置，存在两种意见：一是提前掘进尾切，圈出该工作面，工作面可采走向长缩短650 m；二是按原工作面设计继续掘进，硬性通过煌斑岩侵入区域，掘进队组单进水平降低，对综掘成套设备造成极大的损耗。

若煌斑岩严重侵入工作面，工作面回采过程中，一是硬性截割煌斑岩侵入区域；二是工作面搬家重新开切巷两种方案。硬性通过煌斑岩侵入区域，回采周期长，材料、配件消耗量大，煤质下降；工作面搬家重新开切巷，既需要投入大量的人力、物力，又增加矿井安全生产隐患，矿井将近两个半月无回采产量。

2.28105工作面过煌斑岩侵入区域掘进技术

2105巷巷道规格：宽×高=5.3 m×3.4 m，采用锚杆+W型钢带+锚索+护网联合支护形式。根据工作面煌斑岩实际揭露情况，2105巷在掘进至1 400 m时，掘进工作面出现两层煌斑岩，从上到下为：0.25 m煌斑岩、0.5 m硅化煤，0.4 m～1.0 m煌斑岩，1.5 m硅化煤。由于煌斑岩致密、坚硬（f=10.8），掘进机组难易截割，且严重影响掘进巷道单进水平。实际掘进过程中，我们以0.4 m～1.0 m厚的煌斑岩做为顶板，巷道以5°俯角掘进22 m范围内，巷道平掘。通过三眼锚索吊棚支护顶板，吊棚排距为1.5 m；根据实际钻孔分析，锚索钢绞线长8.3 m，保证顶板支护强度。

2.38105工作面过煌斑岩侵入区域开采技术

8105工作面在实际回采过程中，以上0.4 m～1.0 m厚煌斑岩做为顶板，根据头、尾顺槽煌斑岩侵入情况，为保证工作面正常开采，我们主要采取以下措施：

（1）预先逐步减小采高增加支架稳定性，工作面采高不得低于2.5 m（保证SL-300型采煤机正常通过）。

（2）针对煌斑岩硬度大、致密等特点，采用减小采煤机牵引速度及工作面进行调斜，以减小破岩量。煌斑岩整体截割困难时，采用多次、少量、往复截割煌斑岩。

（3）在煌斑岩侵入区域回采过程中，每隔两小时检查一次滚筒截齿损坏程度，当截齿合金钢磨碎严重时，及时更换新截齿，保证机组滚筒对煌斑岩的有效截割。

（4）针对煌斑岩侵入区域不同的特征，采用刹底的方法进行回采。

（5）对工作面局部有煌斑岩侵入区域，机组难以截割时，采用“浅孔预爆破”开采技术，具体开采技术如下：

①爆破器材的选择：塔山矿属高瓦斯矿井，根据《煤矿安全规程》规定，预爆破可采用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药，导爆索使用煤矿许用导爆索；雷管使用煤矿许用电雷管，瞬发电雷管，放炮使用放炮器。

②预爆破参数的确定：当煌斑岩位于底部，厚度为0.5 m～0.8 m，施工一排孔，孔间距1.0 m；煌斑岩厚度为0.8 m～1.0 m时，施工两排孔，孔间距0.6 m。炮孔角度：水平角度（与工作面煤壁夹角）孔与工作面煤壁夹角为90°，考虑打孔和孔里不能有水，仰角选择1°～3°。孔深：由于煌斑岩侵入区域为不规则形，孔深不能太深，一般选择在孔深1.2 m为适中。装药和封孔：装药采用人工装药，通过水炮泥及炮土进行封孔。

③“浅孔预爆破”效果评价：通过采用“浅孔预爆破”技术，对煌斑岩进行松动爆破。通过爆破使煌斑岩暴露自由面增大，煌斑岩产生不规则裂隙，降低机组对煌斑岩截割强度。

图5综采工作面过煌斑岩侵入区域开采

3　结论

通过对煤层中煌斑岩侵入区域的研究，结合地质勘探及数据分析，预测煌斑岩侵入厚度、层数及走向长，可以采取相应措施，提前制定应对方案，避开较大范围的煌斑岩侵入区域进行掘进及开采。

针对8105工作面煌斑岩的准确分析和研究，避免了因煌斑岩侵入区域的影响而提前圈切巷，为8105工作面的顺利开采奠定基础，避免可采煤层储量大量丢失。8105工作面的走向长度从800 m增加到1 450 m，增加了8105工作面的回采面积，提高煤炭开采储量，多采原煤59.77万t，极大的提高了煤炭资源的回收率。

参考文献

［1］张国栋.煌斑岩对大同煤田影响破坏之浅析［J］.中国煤炭地质，1993（4）：39-41.

［2］刘重举，张维义.无线电坑道透视技术在生产中的应用［J］.河北煤炭，2002（4）：25-26.

冯杰，男，1982年8月出生，本科学历，现在大同煤矿集团公司雁崖煤业公司生产技术科工作，助理工程师。

Influence Analysis of Lamprophyre Intrusion on Field Production in 4#Coal Seam of the Carboniferous-Permian Mountain

Feng Jie

Abstract：The lamprophyre intrusion area is studied and the intrusion range is predicted in 4# coal seam of the Car⁃boniferous-Permian mountain by using the methods of roadway perspective，drilling data and actual roadway prospecting，they effectively solve the working face arrangement and improve the recovery rate of resources. According to the analysis of the lamprophyre intrusion area，the measures are formulated in advance to ensure driving and mining of the working face according to the design.

Keywords:4#coal seam of the carboniferous-permian mountain；lamprophyre intrusion analysis；study on driving and mining technology

收稿日期：2015-10-25

作者简介

中图分类号TD163+.1

文献标识码B

文章编号1000-4866（2016）02-0005-03