浅谈煤矿应对地质构造的战略布局

杨帮武

（江西花鼓山煤业有限公司山南井，江西 新余 338019）

1 矿井概况

山南煤矿北翼浅部采区的前身是原江西花鼓山煤矿东风井。原花鼓山煤矿东风井（大禾山）始建于1958年，1960年因地质资料不清楚而停建。1963年由195 地质队在大禾山进行补充勘探，并于1964年10月提交了 “大禾山井田重新勘探工作阶段总结报告”。1966年花鼓山煤矿利用原井筒排水续建，定型为0.06 Mt/a 的勘探性小井，1968年10月投产，生产能力曾突破0.09 Mt/a。至1992年关闭，开拓深度-17～-275 m，共计4 个水平，主采煤层D4。

原东风井在生产过程中，也曾探及D3、D5煤层。因D3煤层厚度较薄且不稳定而弃采。D5 因夹矸（炭质泥岩）较多难管理，混采煤质变劣，影响效益，仅少量开采，大部分未采。

2007年，由于花鼓山电厂需要电煤，以前弃而未采的高灰煤D5 又开始进行开采，将东风井浅部（-300 m 以上）改建为年产量0.09 Mt/a 的小井，采出的煤炭供应花鼓山电厂。后因花鼓山电厂关闭，东风井被规划为山南煤矿的北翼浅部采区，如今北翼浅部采区已成为山南煤矿的重要生产区域，主采D5煤层由于产出煤炭煤种好，被运送到花鼓山洗煤厂提炼精煤。

2 地质概述

2.1 地层

区内所见地层自新至老有第四系（Q）、白垩系（K）、侏罗系下统门口山组（J1m）、三迭系上统安源组（T3a）、三迭系下统大冶组（T1d）、二迭系上统长兴组（P2C）及龙潭组(P2l)、二迭系下统阳新统（P1y）、石炭系(C)。含煤地层为安源组(T3a)，由上至下分为高家段（T3a3），龙王寨段（T3a2）和大禾山段（T3a1）。

本区含煤段为上三迭统安源组大禾山段（T3a1），段厚53～350 m，一般140 m 左右。主要由杂色砾岩，灰至深灰色粉砂岩，细砂岩，灰至灰黑色泥岩，黑色炭质泥岩和煤层组成。其岩性、岩相、含煤性、沉积厚度等在空间上均有很大变化，但其总的变化规律是，岩性由下而上由粗变细，粒度有旋回结构的特点。按其岩性组合和含煤性，分为8个旋回，最多处赋存着12 个含煤层位。主要煤层的结构由简单～复杂～极复杂，并以煤组形式出现，自下而上编号为D1～D12。其中D3、D4、D5具开采价值；D2、D6、D7厚度不大，局部可采；D1、D8～D12，在厚度上极不规则，分布上互不连续，分布也不广，无开采价值。

2.2 构造

本井田为一单科构造，总体地层走向N40°E，倾向SW，倾角40°左右。井田北翼浅部采区断裂构造十分发育，主要有井田边界的F1断层（落差150～370 m）、F5走向逆断层（落差155 m）、F8走向逆断层（落差70 m）、F9走向正断层（落差56 m）、F26倾向正断层（落差36 m）、F163走向正断层（落差42 m）等较大断层，给矿井开采增加了不少困难。

井田含水层有：安源组高家段砂岩、大禾山段底砾岩和阳新统灰岩以及长兴组灰岩，其它地层均为极弱含水层或隔水层。

现将含水层分述如下：

（1）高家段砂岩

高家段位于大禾山段之上，段厚55～125 m，平均90 m。高家段地层大面积出露于井田中部起伏较大的丘陵高地，部分被第四系和门口山组地层覆盖。岩性以粉砂岩为主夹细砂岩、中粒砂岩和泥岩。底部普遍发育一层细砂岩，一般厚7～8 m，最厚达24.70 m（505 孔），砂岩裂隙较发育，裂隙面上见有红褐色铁质浸染物及小溶孔，地质钻孔施工中往往发生水文异常，井田内揭露高家段地层的钻孔40 个，涌（漏）水钻孔14 个，占35%。根据地质钻孔放水试验结果，显示高家段砂岩富水性、透水性均较弱。

（2）大禾山段底砾岩

大禾山段底砾岩砾石成分以燧石为主，次为灰岩砾、 砂岩砾，局部地段砾石成份以灰岩砾为主，钙质胶结，并见有不规则的小溶孔。底砾岩厚度分布极不均一，一般厚5～10 m，最厚大于55.74 m（5603）孔。田内见大禾山段底砾岩的钻孔32 个，漏水钻孔8 个，占9.35%，钻孔消耗量0～0.03 m3/h，含水性极弱。山南煤矿北翼通过该段的巷道基本上属干燥区，仅在层间砾岩处有潮湿、滴水现象。607 孔见底砾岩漏水，漏水时水位由35.20 m 降到226.75 m，后稳定为194.28 m，水位标高-61.54 m，与阳新统灰岩水位标高相近（受当时邻近红旗井排水影响所致），底砾岩不整合与阳新统灰岩之上。

（3）阳新统灰岩

仅井田西南侧有少量露头，绝大部分被第四系、白垩系及安源组地层所覆盖。岩性为深灰色厚层状隐晶质灰岩，上部为浅灰色硅质灰岩、井田深部（F。断层下盘）揭露灰岩钻孔29 个，漏水钻孔11 个，占37.9%（包括底砾岩漏水钻孔）。见岩溶钻孔5 个，占17.2%，岩溶发育标高-169.95～-446.60 m，溶洞高度0.1～1.60 m，多为空洞。钻孔揭露灰岩顶界标高为-55.47 m（9104 孔）～-569.34 m（906孔）。灰岩富水性及透水性强弱与岩石成份、 岩溶裂隙发育程度，埋藏深度及所处构造部位密切相关。未遇岩溶裂隙的钻孔消耗量为0.02～0.035 m3/h，遇岩溶则全漏失。-500 m 以下既未见岩溶也未见到漏水孔。

（4）长兴组地层仅在井田北侧有少量露头，岩性为燧石灰岩，含水性较强。但因距大禾山段煤层较远，对煤层开采影响不大，所以该含水层不是井田直接充水含水层。

3 战略布局

山南煤矿北翼浅部采区在开采设计时，首先通过查找地质资料，弄清范围内的地质构造情况，做到“采掘未动，地质先行”。面对井田内存在的较大断层构造，采取了有针对性的战略布局，在实施阶段煤炭开采的连续性、安全性、煤层储量的合理利用等方面起了前瞻性作用，成效显著。下面就以三个实例，浅谈北翼浅部采区面对较大断层构造是如何进行战略布局的。

3.1 利用F5大断层作为矿井东西两翼的分界线

山南煤矿北翼浅部采区范围内存在多条断层构造，其中以F5断层的位置最为突出。根据原江西省二二四地质队提供的地质勘探资料，结合井下巷探，明确了F5走向逆断层的位置及特征，情况如下：

F5走向逆断层：断层走向NW，倾向NE，倾角约74°，断层落差在4 线D4为处为155 m。依据是411 孔于298.82 m 处见灰岩，然后于332.09 m处穿过灰岩后重复见含煤地层。该断层无导水性。

F5逆断层位于北翼浅部采区井田中部偏西，由于位置居中，矿井开拓设计中将该断层作为矿井东翼和西翼的分界线，将中央石门布置在F5逆断层附近，在中央石门再分出东翼运输大巷和西翼运输大巷。

在以后的回采工作中，在东翼和西翼分别布置工作面回采，在F5逆断层附近结束回采。该布置既保证了回采的连续性，也避免了F5逆断层对安全生产的影响，安全、经济效果显著，如图1所示。

图1 F1 断层及东西两翼布置

3.2 在断层、褶皱复杂区域布置井底车场

原江西省二二四地质队提供的地质勘探资料显示，在第五勘探线，深部地层被F5、F26、F163三条大断层横纵切割，造成地层不连续和急转褶皱，地质构造非常复杂。F5走向逆断层前面已经介绍，F26、F163断层的具体情况如下：

F26倾向正断层：断层走向N13°E，倾向SE，倾角约78°，断4 线处基底落差为105 m，向上落差逐渐变小，如D4处落差为26 m。依据是411 孔与409 孔间，基底灰岩、主要煤层、含煤地层等均存在明显的大小不同的落差。该断层无导水性。

F163走向正断层： 走向推断为N55°E，倾向NW，倾角约79°，4 线处断层落差约200 m，D4处落差为42 m。依据是409 孔与413 孔之间，其灰岩、主要煤层均存在着大小不同的错动。该断层无导水性。

北翼浅部采区进行开拓设计时，将暗主井井底车场布置在此区域，在其他地质正常区域布置回采工作面安全、连续回采，避免了在此地质构造复杂区域进行回采的困难和安全隐患，取得了较好的安全经济效果，如图2所示。

图2 在断层、褶皱复杂区域布置井底车场

3.3 回采工作面遇断层，提前布置新切眼，使工作面回采不间断

山南煤矿北翼浅部采区掘进3503 柔性掩护支架工作面上下顺槽时，经实地勘查，发现了F60正断层，断层走向NNE，倾向SEE,落差约15 m。3503 工作面接近该断层时，提前在断层上盘布置新切眼，并进行安装掩护支架等准采工作，待该工作面在下盘采至无法通过断层时，直接搬家至断层上盘已经准备好的新切眼进行回采，使回采工作不间断，保证了工作面的连续生产，稳定了产量，安全和经济效果明显，如图3所示。

图3 回采工作面遇断层，提前布置新切眼

4 结语

针对山南煤矿北翼浅部采区存在较大断层、褶皱等地质构造，进行科学合理的战略布局，成功地布置了-160 m 中央石门、 暗主井下部车场及3503 工作面新切眼，科学合理利用了煤炭储量，使工作面能够连续回采，避免了工作面过断层的困难和安全隐患，取得了显著的安全、经济效果。

矿井进行开拓开采总布局之前，必须先弄清楚井田范围内的较大地质构造，进行科学合理的设计。为比较准确地弄清楚地质构造情况，通过查阅地质勘探队的地质资料，并进行井下实地巷探，采用与地质素描观测相结合的方法，效果很好。