钱家营矿5煤层构造薄煤带分析

李成

摘 要： 为了正确指导生产，提高煤矿地质综合分析以及地质预测预报精确度。针对采掘工作面遇断层导致煤层薄煤带及无煤区的问题，本文以钱家营矿三采5煤层工作面为例，应用无线电波坑透、钻探探查手段以及现场实际揭露的地质资料，通过对井田地质构造特征研究，分析出5煤层遇断层前、后的产状及煤层赋存情况，以及断层导致煤层变薄带范围，为生产单位提供准确的地质资料并进行预测预报，详细分析薄煤带及无煤区对掘进及回采工作面生产的影响，总结实践规律，为矿井合理布置采掘工作面具有一定的指导意义。

关键词： 薄煤;断层;钻探;范围;预测;分析

【中图分类号】TD166     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.244

引言：钱家营矿于1988年建成投产，其可采煤层为5煤层、7煤层、8煤层、9煤层和12-1煤层，其中5煤层为主要开采煤层之一，5煤层位于井田东翼二水平三采区，采区地质构造较复杂，受断层、薄煤带、褶曲、古河流冲刷等地质问题对5煤层工作面布置造成较大影响，其中薄煤带及无煤区是影响钱家营矿5煤层采区布置的最主要因素之一，而受断层导致的变薄带对掘进以及回采工作的影响尤为突出，由于断层个数、落差及性质直接影响5煤层突然变薄甚至尖灭，从而形成面积较大的薄煤区及无煤区，导致工作面进入全岩掘进，煤层层位难以判断，同时造成工作面顶板破碎冒落，极大的影响掘进及回采工作安全及进度，也加大了生产成本。因此分析研究过薄煤带的方法，利用无线电波坑透以及钻探方法确定薄煤带范围，对减小由薄煤带对5煤层资源储量损失有重要意义。

1 概述

煤层变薄原因分为构造变薄和原生变薄两类。原生变薄主要因沉积煤层时基底不平或沉积煤层的过程中地壳升降引起的煤层变薄、分岔、尖灭等。构造变薄一般发生在构造的一定部位，如冲刷带、褶皱、断层、岩浆岩侵入吞噬煤层等引起的变薄（见图1）。其中受断层影响的煤层变薄是煤矿煤层变薄最为常见原因之一。本论文主要研究构造变薄的分析工作以及利用勘探手段分析断层对煤层厚度变化影响范围。

2 断层对煤层厚度的影响及勘探方法

在地壳运动作用下，岩石受地壳内的动力，沿一定方向产生破裂，使其失去连续性以及整体性，这种形态称为断层。断层是煤矿最为常见的构造之一，由于煤层松软，在断层的影响下，容易发生挤压变形、变薄、分叉甚至尖灭，一些大断层附近常伴有一系列小断层发育，导致煤层起伏变化较大，煤层厚度、煤质变化异常，并且还可能造成局部煤层缺失，尤其一些断层起到引张拖拽的作用导致附近煤层出现厚煤带及变薄带。例如钱家营矿1355西以及1359西工作面，两条工作面存在大面积煤厚小于1.3m和0.7m薄煤区，其中1359西工作面运道实见三条断层，断层导致附近煤层厚度变化较大，根据现场观测及综合分析总结：受H=1.6∠86°、 H=1.0∠50°两条断层拉伸导致中间煤层煤厚变化较大，局部煤层失去连续性，导致缺失;再受 H=2.0∠30°正断层影响使煤层受挤压聚集，局部形成厚煤带，过断层后，煤层受其牵引导致变薄从而形成薄煤区。由此可得断层较发育地段附近煤层厚度变化较大，其影响范围较广。

对于掘进及回采工作面在施工前，我们可以利用勘探手段提前查明工作面的煤层赋存情况，例如：井下钻探、巷探、无线电波坑透、槽波地震仪等超前探查可以有效确定变薄或尖灭位置及范围，保证生产衔接工作。

3 薄煤区处理方法

（1）在煤巷掘进过程中遇到受构造导致煤层变薄、分叉或者尖灭现象，要根据具体情况确定掘进方案，可利用无线电波坑透以及井下钻探等勘探手段精确控制煤层变薄范围，如果范围较小可直接穿过，如果范围较大可从其他地方另开巷道。

（2）回采过程中遇到变薄带或无煤区时，如果范围较小可直接推过，如果范围较大可考虑采用绕过，或者布置探巷，探清不可采范围，从新确定开采方法，从而减少不必要的材料、人力、物力的支出。

（3）在采區及回采工作面布置前，要了解该区域煤层变薄带或尖灭带范围，掌握其变化规律，合理布局井下采掘巷道。

（4）根据工作面地质情况变化和生产需要，加密观测，进行动态分析，及时预报，并提前制定相应安全技术措施，有效降低煤层变薄带及尖灭带对采掘工作面影响。

（5）加强储量管理工作，对已开采区域煤层及时作出采探对比，对由薄煤带及尖灭带范围较广导致无法开采块段，应申报注销，并及时上报审批。

4 经验总结

4.1 根据地质构造研究发现，断层落差越大，煤层变薄范围越大，对掘进及回采影响越大，断层影响煤层变薄范围和断层性质有很大关系，往往逆断层影响范围比正断层影响范围更广。

4.2 大断层附近煤层的结构会受到破坏，往往受大断层摩擦力的倒拖，使煤层发生塑性拖拽和拉伸，并呈粉沫状，失去原有的层状和光泽，而远离构造一定范围后煤层的厚度和结构则逐渐恢复正常。

4.3 对于准备回采的工作面内部可利用无线电波坑透或者槽波地震仪等方法，可以更直观的确定煤层变薄带及尖灭带位置以及范围，从而确定其开采方法以提高工作面采出率。

参考文献

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[2] 车树成，张荣伟 煤矿地质学[M].中国矿业大学出版社.2005.

[3] 谢任海，渠天祥 构造地质学[M].中国矿业大学出版社.2007.