安徽淮北天然焦矿井探采对比的探讨

王双美，秦云虎，孙军华，苗 琦，朱文伟，权巨涛，胡广青

（1.江苏地质矿产设计研究院，江苏徐州 221006；2.淮北金石矿业有限责任公司，安徽淮北 235000；3.中国煤炭地质总局，北京 100038；4.安徽省煤田地质局，合肥 230088；5.中国煤炭地质总局第一勘探局，河北邯郸 056004）

安徽淮北天然焦矿井探采对比的探讨

王双美1，秦云虎1，孙军华2，苗 琦3，朱文伟4，权巨涛5，胡广青4

（1.江苏地质矿产设计研究院，江苏徐州 221006；2.淮北金石矿业有限责任公司，安徽淮北 235000；3.中国煤炭地质总局，北京 100038；4.安徽省煤田地质局，合肥 230088；5.中国煤炭地质总局第一勘探局，河北邯郸 056004）

由于岩浆的侵入破坏作用，使得煤层结构复杂化，煤、天然焦和岩浆岩交叉混合在一起，降低了煤层和天然焦的可采性，开采条件变复杂。一直以来天然焦伴随煤炭一起勘查，其勘查线距也遵从煤炭相关规范，而实际开采天然焦采区的设计与井下实际的采区布置相差较远。以安徽淮北天然焦矿井为例，对该矿的探采对比情况进行探讨，认为勘探阶段针对天然焦矿层勘探钻孔间距和勘探线距，无法满足矿井实际开采需要，适宜的勘查工程线距至少为50～100m。

岩浆侵入；天然焦矿井；探采对比；安徽淮北

0 引言

岩浆侵入方式的不同，导致煤受热变质部位的不同，由此影响天然焦矿层的稳定程度。岩浆侵入到煤系中，岩浆的侵入破坏作用，使煤层结构复杂化，在平面上和剖面上煤、天然焦和岩浆岩交叉混合在一起，降低了煤层和天然焦的可采性，开采条件变复杂。天然焦一般是随煤炭资源一起进行勘查，勘查线距也是遵从煤炭的相关规范，由于天然焦的特殊性，煤炭的勘查线距并不能很好地指导天然焦的实际开采，导致天然焦采区的设计与井下实际的采区布置相差较远。下面以安徽淮北金石矿业有限责任公司天然焦矿井为例进行探讨。

1 地质概况

淮北金石矿业有限责任公司天然焦矿井地处安徽省淮北市杜集区石台镇刘庄，属淮北煤田，地层类型为华北型地层其中的淮河地层分区中之淮北地层小区。

该矿位于闸河复式向斜中部，张庄向斜西翼，区内构造主体表现为一走向北东，局部略有转折，向南东倾斜的褶曲。地层东翼陡西翼缓，东翼地层倾角40°～75°，西翼地层倾角5°～25°，沿走向方向出现较小规模的地层起伏或次级褶曲；共查出断层24条，以北东向为主。

含煤地层为石炭系、二叠系。石炭系含煤不可采；可采煤层赋存在二叠系的山西组、下石盒子组和上石盒子组，可采煤层有3煤、5煤，3煤层为主要可采煤层，平均厚2.44 m，占可采煤层厚度的88.7%。

2 岩浆侵入特征

2.1 岩浆侵入形态

岩浆一般沿着软弱地层侵入，由于岩浆的活动能力及其能量不同，对煤层的烘烤变质情况也不相同，岩浆的侵入形态主要有以下几种情况[1-2]。

（1）岩浆从煤层底部侵入，煤层受岩浆烘烤全部变质为天然焦；

（2）煤层全部被岩浆吞噬，偶尔在岩浆岩中可以见到天然焦捕虏体，呈不规则状分布；

（3）岩浆横穿煤层侵入，使煤层一分为二或分为多层，各分层均变质为天然焦；

（4）岩浆从煤层顶部侵入，由于岩浆的温度向上扩散，因而其下方煤层变质焦化带较薄,对煤层的影响较微弱。

受岩浆侵入方式、断裂构造等因素的影响，天然焦矿井可能存在着几种侵入形态，比如永夏煤田，除了第四种情况较少见，其他三种形态普遍存在；安徽卧龙湖煤矿四个主采煤层存在三种岩浆侵入方式，即沿煤层的顶板、底板及中间侵入，且都有多层侵入的区域，从而使得各煤层的原生结构都不同程度地遭到破坏。

2.2 矿井岩浆侵入特征

3煤层为该矿主要可采煤层，区内共有26个钻孔穿过其层位，所有见煤点都被岩浆侵蚀,其中5个见煤点被侵蚀成不可采。大部分煤层因岩浆侵蚀影响，不同程度的被蚀变为天然焦。岩浆侵蚀区天然焦厚度为0～8.23 m，平均厚度为2.44 m，天然焦可采性指数0.81，面积可采率95%，变异系数为71%；夹矸均为岩浆岩，煤层结构复杂。顶板以粉砂岩为主，次为泥岩。属全区基本可采的较稳定煤层[3]。

矿井内岩浆大多顺层侵入3煤层。根据岩浆侵入范围、岩浆岩厚度，本矿岩浆岩在煤层中呈岩床状、透镜状、串珠状、岩墙状及其它不规则状分布，垂向上可有多层。

该矿未对岩浆岩作同位素年龄测定，根据区域资料，推测其侵入时代应属燕山期。岩浆的侵入，对该矿井煤层产生的影响如下[2]：

(1)对煤层结构的影响。由于岩浆侵入煤层，出现分叉合并现象，使煤层夹矸增多，结构复杂，可采性变差；

(2)对煤层厚度的影响。岩浆侵入煤层，对煤层具有熔蚀作用，使煤层厚度变薄或被全部吞蚀，使不可采区扩大，煤层稳定性变差；

(3)对煤质的影响。由于岩浆的热力作用，对煤层产生烘烤，使本为中、低变质阶段的煤由岩浆岩体向四周一般呈环带状，即：随距岩体的距离由小到大，为无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤。灰分增高，发热量降低，结焦性和黏结性降低，降低工业利用价值。

3 探采对比

该矿井构造形态主体为一走向北东，局部略有转折，向南东倾斜的褶曲。地层东翼陡西翼缓，沿走向出现较大规模地层起伏或次级褶曲；断层较为发育，组合规律性较强；区内大部分地段有岩浆侵入，对可采煤层厚度、结构造成较大的影响，因此综合评价该区地质构造复杂程度中等（Ⅱ类）；天然焦矿层稳定程度属于较稳定偏不稳定型，按Ⅱ类Ⅱ型[3]。

该矿勘探阶段共查出断层24条，经勘查阶段和矿井生产共发现大小断层463条，其中落差＜10 m的431条。矿井的主采煤层3煤层以焦煤为主，有大面积天然焦，5煤层以焦煤为主，这与勘探报告煤质描述相一致[4]。

矿井内岩浆岩分布范围广泛，岩石种类以辉绿玢岩为主，次为花岗斑岩。

岩浆通道主要受矿井东部大的NNE向构造带控制，由于本矿井见断层切割岩体现象，推断本区岩浆侵入时期为断裂形成之前。

图1 钻探工程布置图Figure 1 Drilling engineering layout

3.1 勘探方法及工程布置

根据该矿深部地质报告(图1)，在本区构造复杂程度和煤层稳定程度两个因素中，构造复杂程度为地面地震勘查工程难度较大的一个因素，而煤层稳定程度为钻探勘查工程难度较大的一个因素。钻探工程的布置采用了勘查线距250～500 m，线间加密的钻探工程基本线距。

本区构造复杂程度属于中等，主采3煤层属较稳定偏不稳定的煤层，5煤层属不稳定的局部可采煤层。

根据该矿地质报告，地质勘查采用二类二型。钻探工程采用勘查线距250～500 m，线间加密的钻探工程基本线距。二维地震布置测线7条，测线布置网度较稀。建矿期间，钻探勘查工程布置是根据具体需要而定（多为加密工程），物探采用三维地震。资源储量分类线距依据煤、泥炭地质勘查规范[5](表1)。

表1 资源储量分类基本线距表Table 1 Basic line spacing in resources and reserves classification

以3煤层为例，在勘查阶段250～500m工程线距的控制下，勘查阶段3煤层（含天然焦）的可采范围如图2。

图2 勘查阶段3煤层可采范围分布图Figure 2 Coal No.3 recoverable range distribution during exploration stage

3.2 天然焦的开采

矿井分三个水平开采，一水平标高在-460 m，二水平标高暂定-700 m，三水平标高暂定-920 m。其中一水平划分两个采区，均位于井底车场北部以张庄向斜轴为界，向斜轴西翼为131采区，向斜轴东翼为132采区。

在天然焦实际开采阶段，采用钻孔线距为10 m（图3）。

图3 13101工作面Figure 3 Working face No.13101

3.3 探采对比

从图4、图5叠合图可以看出，受岩浆侵入影响，在勘查阶段250～500 m工程线距的控制下，很难真实反映矿井天然焦的分布状况。而在井下10 m钻探工程线距的控制下，天然焦的分布范围和规律可初步有效反映。

图4 勘查阶段与开采阶段3煤层（含天然焦）叠合分布图Figure 4 Coal No.3(with natural coke)stacked distribution during exploration and mining stages

以上探采对比实例，可以明确的结果是：该矿250～500 m工程线距既不能保证控制天然焦矿体的连续性，也不能保证控制天然焦矿体的大致可采范围。

Probe into Correlation between Exploration and Mining Information in Huaibei Natural Coke Mine,Anhui

Wang Shuangmei1,Qin Yunhu1,Sun Junhua2,Miao Qi3,Zhu Wenwei4,Quan Jutao5and Hu Guangqing4
(1.Jiangsu Geology and Mineral Resources Design and Research Institute,Xuzhou,Jiangsu 221006;2.Huaibei Jinshi Mining Co.Ltd., Huaibei,Anhui 235000;3.China National Administration of Coal Geology,Beijing 100038;4.Anhui Bureau of Coal Geological Exploration,Hefei,Anhui 230088;5.The First Exploration Bureau,CNACG,Handan,Hebei 056004)

Because of magmatic intrusion and destruction make coal seam structure complicated;coal,natural coke and magmatic rock mixed-up can reduce coal and natural coke recoverability,and make mining condition complex.All along,natural coke exploration keeps in company with coal,its exploration lines spacing complying with relevant specifications.But actually,the natural coke productive workings design and underground arrangement vary greatly from coal mining.Taking a natural coke mine in Huaibei,Anhui as example carried out correlation of exploration and mining information of the mine.The result has considered that the original determined borehole spacing and exploration line spacing can not satisfy actual mining requirement,while appropriate exploration line spacing should be at least 50～100m.

magmatic intrusion;natural coke mine;correlation of exploration and mining information;Huaibei,Anhui

P62

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.01.03

1674-1803(2017)01-0011-03

《天然焦地质勘查规范》制定，编号：12120115053401；《特殊用煤资源潜力调查评价》二级项目，编号：121201001000150090

王双美（1980—），硕士研究生，高级工程师，从事煤炭地质勘查及研究。

2016-09-13

责任编辑：宋博辇