浅谈涡北煤矿矿井地质条件分类

郭鸿 胡菊艳

摘 要：文章通过对影响涡北煤矿生产的各种地质条件的分析，确定了涡北煤矿的矿井地质条件类型。这对指导生产有着重要的意义。

关键词：涡北煤矿；矿井地质条件；煤层稳定性；地质构造复杂程度

1 井田概况

涡北煤矿位于淮北平原西部，行政区划属安徽省涡阳县管辖。本矿井南起F9断层，北至刘楼断层；东起太原组第一层灰岩顶界面的隐伏露头线，西止于32煤层-1000m水平等高线的地面投影线（见图1）。平面上近似为一矩形，南北长5.62～6.53km，东西宽2.33～3.71km，面积约为17.1km2（见图1）。本矿井为华北石炭～二叠纪含煤地层。主要含煤地层为二叠纪上石盒子组、下石盒子组和山西组。上石盒子组下部含1、2、3三个煤组，多为薄煤层。下石盒子组含4、5、6、8等四个煤组，为矿井主要含煤段。山西组下部含10、11两个煤组，煤层薄，煤分层少。可采的有32、62、63、81、82、112等六层煤层，其中81、82为主要可采煤层，平均总厚7.37m，占可采煤层总厚的73%；其它为局部可采煤层。

图1 涡北煤矿构造纲要图

根据《煤矿地质规程》相关内容：（1） 各类矿井的评定标准为： 一类矿井，地质构造的复杂程度和煤层稳定程度均为Ⅰ类，其它开采地质条件不高于Ⅱ（ 含Ⅱ） 类。二类矿井，地质构造复杂程度和煤层的稳定程度均为Ⅱ类或其中有一项为Ⅰ类，另一项为Ⅱ类，其它开采地质条件不高于Ⅲ（ 含Ⅲ） 类。三类矿井，地质构造复杂程度和煤层的稳定程度中有一项为Ⅲ类，另一项为Ⅰ类或Ⅱ类。四类矿井，地质构造复杂程度和煤层稳定程度均为Ⅲ类，或其中有一项为Ⅳ类。五类矿井，地质构造复杂程度和煤层稳定程度均为Ⅳ类。（2） 矿井地质条件分类码代号表示法： 矿井地质条件的名称用带注脚的四位罗马数字表示： 第一位数表示矿井地质条件类别，第二位数（用横杠与第一位数隔开） 表示地质构造的复杂程度，并以复杂程度最高的地质因素的代号（ a、b、c） 作注脚来表明断层（a） ，褶皱（b） 和岩浆侵入（c） 对煤层的影响。第三位数表示煤层的稳定程度，注脚代号为d。第四位数表示其它开采地质条件，其注脚代号，顶底板条件为e，倾角为f，其它特殊地质因素为g。本文主要根据矿井钻孔资料和建井地质报告资料对该矿井进行矿井地质条件分类。

2 地质构造复杂程度的评定

本次评定原则上以断层、褶皱和岩浆侵入三个因素中复杂程度最高的一项为准。

2.1 断层

根据钻探、测井和地震资料，本矿内共组合断层118条，其中正断层113条，逆断层5条；落差H<5m的7条，5m≤H<10m的43条，10m≤H<20m的31条， 20m≤H<30m的10条， 30m≤H<50m的7条， 50m≤H<100m的12条，H>100m的10条，另有三维地震显示未被组合的孤立断点12个。大、中型断层较多，且相互交叉切割，严重破坏了煤层的连续性，改变了煤层原生空间关系。断层复杂程度为Ⅲ类。

2.2 褶曲复杂程度评定

涡北煤矿总体上为一走向近南北，向西倾斜的单斜构造，地层倾角一般10°～25°，矿内褶曲不发育，仅有宽缓的波状起伏。褶曲复杂程度为Ⅰ类。

2.3 岩浆侵入复杂程度的评定

经钻孔揭露，矿内岩浆活动不甚强烈，受岩浆侵入的影响很小。岩浆侵入对煤层的影响程度为Ⅰ类。

3 煤层稳定程度的评定

本次煤层稳定性评定的原则是：薄煤层以可采性指数（km）为主，煤厚变异系数（r）为辅；中厚及中厚以上煤层以煤厚变异系数（r）为主，可采性指数（km）为辅（对于煤厚异常点不参与本次计算）。见表1

计算方法如下：

煤层的可采性指数：Km=n′/n；

式中：n-井田内参与煤厚评价的见煤点总数（要求分布均一，有代表性）；n′-其中煤厚大于或等于可采厚度的见煤点数（最低可采厚度为0.7m）。

r=s/m′×100%

s=Σ（mi-m′）/n-11/2

式中：mi-每个见煤点的实测厚度；m′-矿井内煤层的平均厚度；n-参与评定的见煤点数；s-均方差值。

通过以上计算，本矿主要可采煤层81、82分布稳定，全矿可采或全矿大部分可采，厚度有一定的变化，结构简单～较简单，为较稳定煤层；32、62、63、112煤层薄，不可采区分布无明显规律，可采指数一般不超过50%，为局部可采的不稳定煤层。81、82煤层的资源/储量占全矿井资源/储量80%以上，因此，本矿井煤层的稳定程度为Ⅱd类。

4 其它开采地质条件复杂程度的评定

4.1 煤层顶、底板复杂程度的评定

本矿井各煤层顶板以泥岩为主，并有少量的粉砂岩或细砂岩；底板一般为泥岩。根据岩石的胶结程度和力学强度，顶板为泥岩岩石力学强度低，变形模量小，遇水而泥化膨胀、崩解，开采过程中容易放顶；而砂岩抗压强度高，顶板不易坍塌。底板为泥岩，力学强度低，岩石受压易破碎，局部可能产生底鼓。各可采煤层顶、底板一般较平整、完整，除断层附近，裂隙一般不很发育。故本矿顶、底板条件复杂程度为Ⅱ类。

4.2 煤层倾角煤层稳定性的评定

本矿井煤层倾角一般为10°～25°，变化不大，煤层倾角为Ⅱ类。

4.3 其它特殊地质因素复杂程度的评定

4.3.1 瓦斯

本矿井煤层瓦斯风化带深度为基岩界面下垂深120～130m，即水平深度-500m。根据采样测试32、81、82煤层最大甲烷含量分别为6.85、6.96和8.84ml/g.daf，属低瓦斯范畴。但据该矿《矿井初步设计说明书》计算结果，矿井相对瓦斯涌出量为15.98m3/t，矿井绝对涌出量为47.46m3/min，根据《煤矿安全规程》，本矿井为高瓦斯矿井。

4.3.2 煤尘

各煤层的煤尘燃烧时均有一定长度的火焰，最大火焰长度达250mm，一般需通入适量的岩粉方能抑制发火，各煤层均有爆炸危险性。

4.3.3 煤的自燃

本矿井大部分煤样△T1-3在20℃以内，32煤层为不自燃；62煤层属不易自燃～不自燃；81煤层为很易自燃～不自燃；82、112煤层属易自燃～不自燃。

4.3.4 地温

按间接方法求得本矿井的恒温带深度为30m，恒温带温度16.8℃。本矿带地温梯度为1.88～3.33℃/百米，平均为2.75℃/百米；增温率为36.3m/℃，属地温正常区。

综上所述，其它特殊地质因素属Ⅲ类。

5 结束语

本矿井地质构造复杂程度为Ⅲ类，煤层稳定程度为Ⅰ类，其它开采地质条件复杂程度为Ⅲ类。根据《矿井地质规程》中矿井地质条件分类标准，本矿井属Ⅲ类矿井。矿井地质条件综合评定为Ⅲ-Ⅲa，Ⅱd，Ⅲg。

参考文献

[1]安徽省煤田地质局第三勘探队.涡北煤矿建井地质报告[R].2006.

[2]邓建民.能源技术与管理.保利金庄煤矿矿井地质条件研究[J].2013.

作者简介：郭鸿（1981- ），男，汉族，地质工程师，现在安徽省煤田地质局第三勘探队从事煤田地质工作。