孔庄煤矿Ⅲ4采区首采面复杂地质情况研究与控制

雷玉国

上海大屯能源股份有限公司孔庄煤矿 江苏徐州 221600

摘要：III4采区首采面7375工作面，在巷道掘进期间地质条件较为复杂，巷道开门岩性为7煤，在掘进过程中先后揭露火成岩，落差12.5m的FD4正断层、落差8.0m的FD14正断层、落差6.7米的FD3正断层，其中火成岩影响范围接近50米，在布置工作面内揭露如此大范围的火成岩在大屯矿区十分罕见，而且揭露大断层较多，造成7、8煤对接，直接导致工作面走向长度大大缩小，为了能够合理布置工作面巷道被迫进行设计变更，按设计方位进行转向。设计变更后，切眼与工作面边界形成一个夹角，为了增加回采煤量，工作面增加“刀把”设计。

关键词：地质条件较为复杂火成岩变更设计“刀把”设计

1采区概况

1、采区位置

Ⅲ4采区位于矿井的中深部，东到F6-6断层,西至F6-2断层，北到-785大巷，南至-620大巷。

2、煤层

采区内7煤层厚度3.77～5.77m，平均煤厚4.80m，8煤层厚度3.01～4.08m，平均煤厚3.4m。煤层结构简单，煤层倾角13º～25º，平均23º。

3、煤层顶底板

7煤层老顶以细砂岩为主，厚5.32～18.26m，平均9.49m。直接顶为深灰色泥岩或砂质泥岩，厚度0.5～5.87m，平均2.99m。

7、8号煤层层间距8.62～13.63m，平均10.39m。岩性主要为砂质泥岩、泥岩互层及细砂岩。

8煤层直接底深灰色泥岩或砂质泥岩，厚2.58～5.97m，老底为灰白色细砂岩，厚4.87～8.91m。

4、地质构造

本采区从现有勘探资料、地震物探资料及井下揭露情况来看，采区构造比较复杂。共有断层20余条，全部为正断层。岩浆岩沿断层呈岩墙状侵入，自西南至东北贯穿全采区。  

2.原采区、首采工作面设计

根据原地质勘探资料，Ⅲ4采区设计7371、7373、7375、7377等4个7煤层采煤工作面，工作面走向平行于-785（-620）大巷，设计回采煤量 270万吨。其中首采面7375工作面设计走向长563m，倾向长237m，预计回采煤量80万吨。

3.7375工作面两道地质构造及岩浆岩发育情况

III4采区首采面7375工作面材料道从二甩道跟7煤底板掘进，掘进揭露断层14条，最大断层落差14.5m。施工至C5点前35米时巷道揭露岩浆岩48m。溜子道从一甩道跟7煤底板掘进，掘进揭露断层11条，最大断层落差12m。掘进至W5'点前30m时揭露岩浆岩49m。岩浆岩主要为煌斑岩，侵入时造成围岩碎裂，岩浆与岩石碎屑混合侵入煤层。

4.工作面构造分析与掘进层位控制

材料道巷道揭露岩浆岩以后，孔庄煤矿委托咨询公司采用脉冲式多次覆盖电磁法（加强CT）进行超前探测，并经钻探验证，大致确定岩浆岩分布范围及前方见煤位置。

巷道掘进区域7煤层在未揭露岩浆岩前正常区域，沿巷道掘进方向伪倾角为仰角14°，决定巷道继续按14°上山，采用探10米掘5米长探短掘的方法施工7375材料道。巷道继续掘进48m岩浆岩消失，揭露煤层，煤厚4.0m。

巷道前方100m、向下帮80m处有20-16钻孔，该钻孔7煤底板标高为-671.16m，与该巷道按7煤产状推算的标高基本吻合，只是煤厚稍薄，因刚过完岩浆岩，考虑煤厚可能会出现局部异常，因而当时把该煤层判为7煤层。

巷道沿该煤层继续掘进70m，煤层厚度一直没有变厚，且夹矸增厚，与钻孔资料对比有差异，遂进行打钻探测，在巷道上方9.5m揭露7煤，煤厚5.6m，最终确定巷道内煤层为8煤。

根据岩浆岩两侧7、8煤情况分析，岩浆岩沿断层侵入，断层落差14.5m。

由于沿巷道掘进方向煤层倾角已达14°，巷道爬升追7煤困难，巷道作为探巷继续沿8煤层掘进，继续掘进80m揭露FD14断层，落差8m，断层使7煤底板与8煤顶板接近对接。根据断层走向分析，断层延伸至巷道与20-16钻孔之间，造成钻孔与巷道揭露的7煤标高不符。

7375材料道继续向前施工至距离岩浆岩约330m，巷道揭露FD12正断层组，落差11.0m，使7-8煤层对接，巷道重新进入7煤掘进（此时材料道距设计切眼位置270m）。

7375溜子道掘进揭露岩浆岩位置、时间滞后于材料道。参考材料道揭露岩浆岩的产状范围，利用钻探的方法验证岩浆岩范围及对面7煤位置，指导溜子道施工，溜子道顺利过岩浆岩进入7煤层。（岩浆岩侵入的断层在溜子道区域落差很小） 

为进一步探清III4采区内构造及岩浆岩发育情况，自三甩道设计施工了采区探巷。探巷在三甩道和上口分别揭露断层和岩浆岩，断层落差分别为22m、17m，岩浆岩揭露长度57m、8m，岩浆岩附近8煤大范围焦化。几处岩浆岩揭露地点显示岩浆岩在采区内斜贯，基本呈岩墙状态侵入。

5.设计变更

受断层构造尤其是岩浆岩影响，III4采区及首采面7375工作面被迫进行变更。III4采区设计变更后7煤层布置三个7煤工作面，回采煤量约150万吨，工作面两道走向从与-620大巷方位一致变更为与等高线方向相近。

7375综放工作面走向改变后，切眼与F6-6断层夹角变大，为进一步增加资源回收，工作面增加“刀把”设计。设计变更后，回采煤量约为46万吨。目前工作面已推出“刀把”，回采顺利，借鉴此经验，7371、7373亦可增加“刀把面”。

6.经验与教训

6.1采区勘探精度不足。三维地震没有反映出岩浆岩，以往附近-620、-785大巷等岩巷掘进时资料收集可靠性差，造成采区设计依据不充分，生产揭露岩浆岩斜贯采区，严重影响工作面布置。

6.2预测预报不准确。掘进过程中煤层、构造依据勘探钻孔资料分析吻合后缺少进一步探测验证，使得未知断层构造预测滞后。

6.3物探成果可靠性差。采用物探与钻探相结合，探测岩浆岩发育情况。但物探成果分析滞后，成果可靠性差，不能有效指导生产。

6.4根据地质条件变化及时调整设计。根据岩浆岩及断层构造发育情况，及时合理调整巷道层位，变更设计，最大限度地避免了资源损失。

7.建议

7.1加强采掘揭露地质信息收集，确保地质资料，尤其是岩巷资料收集整理及时、准确。

7.2加强掘进复合煤层、构造复杂区域的层位判定，迎头遇到异常，及时采取物探、钻探措施，探明层位与构造，确保判层准确。

7.3对于勘探精度相对较低的采区，采区设计前综合勘探资料及周边采掘采掘生产资料充分分析论证，必要时补充物探、钻探勘查，尽可能探明采区构造，确保不遗漏大型断层、褶曲和大范围岩浆岩，为设计提供可靠依据。

参考文献

[1]张群，赵苏启，张培河，地质规定[J].北京：煤炭工业出版社，2014年

[2]唐功建;王强，高镁安，岩石及其地球动力学意义[J];岩石学报;2010年

[3]李伟娅. 构造地质与工程地质的基本关系探讨[J]. 冶金与材料,2017年

作者简介：雷玉国， 1979年4月16日，江苏省徐州市沛县，研究方向：煤矿地质