關(guān)于召開第六屆山西省煤炭總工程師論壇暨山西省煤炭安全綠色智能開采論壇的通知

山西介休汪溝煤業(yè)有限公司礦井9號煤層不可采性分析

賈交成    山西省煤炭地質(zhì)公司    男   1968年生，1992年畢業(yè)于山西礦業(yè)學院

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摘要  通過井下實地調(diào)查，綜合分析9號煤層原始沉積厚度、后期煤層自燃、下伏10號煤層開采引起冒落綜合影響9號煤層不可采。

關(guān)鍵詞    煤層    不可采   

一、概況

山西介休汪溝煤業(yè)有限公司礦井位于霍西煤田汾孝礦區(qū)東部邊緣，介休市西南義棠鎮(zhèn)東5km處，井田內(nèi)大面積黃土覆蓋，局部出露二疊系下統(tǒng)下石盒子組及上統(tǒng)上石盒子組。井田地層走向NE，傾向SE的單斜構(gòu)造，地層傾角8°-15°，井田構(gòu)造簡單。在井田北東側(cè)發(fā)育一條走向NW、傾向NE的正斷層（汾陽-介休斷層），井田北西側(cè)發(fā)育一條走向NE、傾向NW的正斷層（介休-汾西斷層）。

井田批采的9號煤層位于太原組，K₂石灰?guī)r為9號煤層直接頂板。井田現(xiàn)開采下伏10號煤層，井下大巷及采區(qū)大巷沿著10號煤上分層掘進，在掘進中發(fā)現(xiàn)10號煤層頂板較為破碎，不易支護，由此直接揭露9號煤層到K₂石灰?guī)r底，巷高3.20m左右，揭露中發(fā)現(xiàn)9號煤層厚度0～0.95m，成為不連續(xù)的串珠狀，局部變?yōu)榛野咨夯遥蟛坑忻簩尤紵暮圹E，變為不可采煤層，且9號煤層底板泥巖裂隙發(fā)育到極度發(fā)育，裂隙極度發(fā)育處裂隙面多為淺紅色或鐵銹色。是什么原因?qū)е?/span>9號煤層不可采？

二、井下現(xiàn)場觀察結(jié)果

該礦井口位于井田西北邊界，采用斜井向南東下山開拓，主斜井沿井口到井底車場這一段料石已砌碹，大巷及采區(qū)大巷未砌碹。

1、9號煤層直接頂板：K₂石灰?guī)r

K₂石灰?guī)r為9號煤層直接頂板，巷道揭露處所見到K₂石灰?guī)r底不平整，局部有瘤狀凸起，出現(xiàn)了沉積巖中所特有的同生變形構(gòu)造——重荷模構(gòu)造。

K₂石灰?guī)r：新鮮面深灰色，裂隙面、底面為淺土黃色、淺褐黃色，質(zhì)硬，裂隙發(fā)育，尤其以NE向裂隙發(fā)育，裂隙延伸長，裂隙間距40－80cm不等，其間發(fā)育有延伸較短的NW向相間裂隙。

2、9號煤層

①正常煤樣：肉眼觀察，黑色，玻璃光澤，碎塊狀，裂隙發(fā)育，條帶狀結(jié)構(gòu)，以半亮煤為主。頂部煤層以暗煤或炭質(zhì)泥巖為主，灰分高。煤層厚度0.30m（炭質(zhì)泥巖）0.65m。

②烘烤過的煤層樣：黑色，褐黑色，弱玻璃光澤，碎塊狀，裂隙發(fā)育，條帶狀結(jié)構(gòu)，以半亮煤為主。頂部煤層變?yōu)楹谏勰願A灰白色細線，無光澤。煤層厚度0.45m。

③燃燒過的煤層樣：灰黑色，粉末狀，夾灰白色細線，無光澤。厚度0.20m左右，已經(jīng)過燃燒，變?yōu)楦呋姨磕唷?/span>

3、9號煤層直接底板：泥巖

9號煤層直接底板為泥巖，厚度1.10m左右，其厚度即是與10號煤層的間距。

①未經(jīng)過高溫烘烤過的底板正常巖石樣：黑色，質(zhì)軟塊狀，斷口平坦，質(zhì)較均一，遇水不膨脹，裂隙較發(fā)育，裂隙面析出附著有米黃色粉末。

②經(jīng)過高溫烘烤過底板巖石樣：淺紅色、鐵銹色，新鮮面有經(jīng)過烘烤過不同顏色暈圈，裂隙極度發(fā)育，無充填，巖石多為碎塊狀，遇水不膨脹，質(zhì)硬。

4、9號煤層和10號煤層關(guān)系

9、10號煤層間距1.10m左右，對于10號煤層來說，當9號煤層全部燃燒對底板泥巖進行高溫烘烤過后，9號煤層底板變的較為破碎且質(zhì)硬，泥巖裂隙表面為淺紅色或鐵銹色。此處的10號煤層上分層煤質(zhì)變差，水分增大，灰分增高，揮發(fā)分增加，有氧化現(xiàn)象。當9號煤層下部未進行燃燒，其底板泥巖正常，泥巖裂隙面為灰黑色，其下部的10號煤層煤質(zhì)也相應(yīng)較好。

三、井田內(nèi)9號煤層不可采分析

1、煤層厚度

①沉積時原始厚度

在沉積時，井田內(nèi)9號煤層沉積厚度本身就薄，有可能達不到可采厚度0.80m的要求。

②煤層燃燒再次影響煤層厚度

井田內(nèi)9號煤層由于經(jīng)過較長的地質(zhì)歷史時期，在沉積完成后，海水入侵形成K₂石灰?guī)r，經(jīng)過海退，再次經(jīng)過海進等反復(fù)多次相對的地殼抬升、下降或穩(wěn)定，9號煤層上覆沉積了較厚的地層，在形成9號煤層之后某一個時間段內(nèi)，9號煤層曾發(fā)生風氧化和燃燒，使得留下來得9號煤層厚度再一次變薄，形成不連續(xù)的串珠狀，小于規(guī)范規(guī)定的可采厚度0.80m，煤層厚度為0－0.95m，平均0.35m，成為不可采煤層。

2、煤質(zhì)

井田內(nèi)9號煤層，在沉積后期，由于地殼抬升使煤層風氧化和燃燒或經(jīng)過高溫烘烤，其煤質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，使煤質(zhì)變差。水分比正常煤層樣增大了許多，灰分增高了許多，揮發(fā)分發(fā)生了變化，浮煤回收率極低，煤質(zhì)變得更加無粘結(jié)性。煤層燃燒后，厚度變薄，甚至局部整層燃燒后留下了無可采價值的煤灰。

3、區(qū)域資料調(diào)查分析

井田位于霍西煤田汾孝礦區(qū)東部邊緣，汾（陽）——介（休）正斷層與介（休）——汾（西）正斷層之間，處于下盤位置。見圖1（9號煤層風氧化及燃燒區(qū)位置示意圖）。

據(jù)區(qū)域（汾孝礦區(qū)）來說， 9號煤層屬于可采煤層。

根據(jù)本次調(diào)查，井田周圍曾經(jīng)關(guān)閉的煤礦以及正在開采的幾個煤礦均發(fā)現(xiàn)過9號煤層由于風氧化和燃燒使煤質(zhì)變差、厚度變薄等原因而不可采。

9號煤層不可采范圍較大，包括井田西南鄰的野莊煤礦（關(guān)閉），南鄰的杏元煤礦（關(guān)閉）、麻凹煤礦東北部分、洪莊煤礦、前黨峪煤礦，東南鄰朝陽煤礦，東鄰城寺煤礦，東北鄰的致富煤礦（關(guān)閉）等區(qū)域，面積約20km²。

4、沉積分析

太原組是一套海陸交互相沉積地層，該地層具有明顯的沉積旋回特征，9號煤層的直接頂板為K₂石灰?guī)r，底板是一層比較穩(wěn)定的泥巖，9、10煤層之間的間距穩(wěn)定，平均1.10m。

在漫長的地質(zhì)歷史時期，9號煤層是在氣候溫和，有利于樹木生長的沼澤環(huán)境下形成的，當9號煤層沉積形成后，由于海進、海退反復(fù)多次形成多旋回沉積特征，后期由于地質(zhì)構(gòu)造的影響，使得包括汪溝煤業(yè)井田及部分區(qū)域抬升， 9號煤層間接暴露于大氣環(huán)境中，經(jīng)過長期風氧化作用9號煤層局部進行了自燃，以致于煤層局部燃燒殆盡，殘留形成煤灰沉積物。燃燒后的9號煤層使底板泥巖經(jīng)過高溫烘烤，泥巖裂隙極度發(fā)育，巖石裂隙表面形成淺紅色或鐵銹色（新鮮面為灰黑色），其泥巖之下的10號煤層也發(fā)生了烘烤現(xiàn)象，煤質(zhì)變差。另外未進行自燃的9號煤層經(jīng)過高溫烘烤后，煤層裂隙發(fā)育，裂隙面附著有烘烤過后煤層本身析出的顆粒狀薄層膠質(zhì)層，煤質(zhì)發(fā)生變化。9號煤層下部未進行自燃且保存完好的，其底板泥巖保存了正常沉積時巖性特征，泥巖為灰黑色，其泥巖之下的10號煤層未受到影響。

隨著地殼的運動，地殼下沉，由于9號煤層燃燒或風氧化不均一，煤的質(zhì)地發(fā)生變化，使得上覆厚層狀石灰?guī)r的沉積壓實不均衡作用，造成了石灰?guī)r底面不平整，形成了瘤狀突起物，即為同生變形構(gòu)造——重荷模構(gòu)造?，F(xiàn)場觀察，石灰?guī)r底面為淺灰黃色，土黃色，層狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，局部有瘤狀凸起。

5、井田10號煤層大面積采空影響

井田內(nèi)10號煤層有較大面積的采空區(qū)，10號煤層一旦采空，其頂板極其破碎，頂板垮落引起9號煤層冒落，這樣會影響9號煤層開采回收。

四、結(jié)論

通過綜合分析，井田內(nèi)9號煤層原始沉積厚度局限了煤層的可采性，后期由于煤層的自燃或者局部燃燒殆盡，同時下伏10號煤層的開采，進一步使得9號煤層不可采。