1、安山煤矿二采区 52 上煤层开采地质条件可行性研究中图分类号：TD824 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0107-01 一、矿井概况 安山井田地处陕西省庙哈孤矿区东南部，位于府谷县城西北方向约38km。井田西北与沙梁井田、秦晋煤矿相邻，南为小煤矿开采区和庙哈孤矿区南部预留区，西南与三道沟井田相邻，东为哈镇孤山勘查区。安山井田东西走向长 1012km，南北倾斜宽 46km，面积 53.82km2。 安山煤矿于 2009 年 10 月开工建设，2011 年 3 月形成了首采工作面，首采煤层为 5-2 煤层。首采地段主采煤层为 F2 大断层以南一采区 5-2 煤层和二
2、采区 5-2 上煤层与 5-2 煤层。一采区在大巷和工作面顺槽施工期间遇到了严重困难，主要表现为煤层变薄和难于支护的松软顶板及巷道涌水，致使工作面和大巷布置改变、巷道掘进困难。目前一采区仅有两个工作面，其中 1001 首采面已形成，1002 面正在形成。按设计 120 万吨/年的生产能力，急需对二采区进行布置和施工。二采区可采煤层为 5-2上煤层和 5-2 煤层，均为浅埋煤层，目前设计二采区东翼共布置了 6 个5-2 上煤层工作面，在二采区西翼共布置了 3 个 5-2 煤层工作面，东翼共布置了 7 个 5-2 煤层工作面。按设计，先期开采 5-2 上煤层，再开采其下部的 5-2 煤层。但 5-
3、2 上煤层埋藏浅，且煤层薄，仅有 0.721.98m厚，未来采掘过程中可能还会遇到煤层变薄带和松软难支护顶板及老窑采空区的问题。鉴于此，对安山煤矿 5-2 上煤层开采的地质条件可行性进行分析研究很有必要。 二、 研究内容 （1）二采区 5-2 上煤层构造分析研究：综合以往勘探资料，结合现有勘探资料，综合分析 5-2 上煤层底板起伏形态和小断层的发育特征。 （2）二采区 5-2 上煤层含水层富水性分析研究：综合以往勘探资料、现有地质勘探资料，研究 5-2 上煤层顶板岩层的富水性。 （3）二采区老窑采空区富水性分析研究：综合以往勘探资料，阐明二采区老窑采空区的范围和富水情况。 （4）二采区 5-2
4、 上煤层软弱顶板带预测：以现有地质勘探资料为主，结合以往地质勘探资料，综合分析 5-2 上煤层上覆风化基岩、未风化基岩的厚度变化特征，预测软弱顶板带。 （5）二采区 5-2 上煤层开采地质条件可行性分析：根据二采区老窑采空区的分布、5-2 上煤层顶底板富水性、小断层的发育特征及软弱顶板带的分布特征，对二采区 5-2 上煤层开采地质条件可行性进行综合分析。三、研究分析原则 （1）本次论证仅从开采地质条件方面论证二采区已设计工作面 52上煤层走向长壁采煤法综采的可行性； （2）以一采区 52 煤层现有工程施工中所遇到的煤层变薄带和难支护顶板问题及老窑采空区等问题为主，论证二采区已设计工作面 52
5、上煤层开采的可行性； （3）因顺槽掘进遇难支护顶板时无法前行，回采过程中遇难支护顶板和煤层变薄不可采带时需跳采或切割岩石，使薄煤层开采成本加大或技术难度大而不可行，所以对顺槽掘进和回采中可能遇到煤层变薄带和松软难支护顶板带问题的工作面确定为回采不可行工作面； （4）老窑采空区破坏区属于开采不可行区域。 （5）本次论证不涉及薄煤层开采方法和设备的可行性问题。 四、可采工作面分析 1）二采区 52 上煤层设计开采区概况 二采区 52 上煤层设计开采区仅位于二采区东翼，共布置了 6 个工作面。煤层厚度介于 0.721.98m，其中，邻近采区大巷部位尚有局部不可采区域。各工作面可回采资源储量分别为10
6、8、112、116、120、122、112 万吨，合计 690 万吨。采煤方法为井工走向长壁采煤法，回采工艺采用综合机械化开采。 2）一采区的经验 一采区在首采面、三条大巷和 1002 面顺槽均遇到了松软难支护顶板问题，三条大巷还遇到了煤层变薄至不可采问题，其范围大致在 ZK19-09至 ZK20-10 一线。勘探阶段未查出这一煤层变薄带和难支护顶板区带。从钻孔资料分析，该带 ZK20-10 钻孔 52 煤上覆未风化基岩厚度仅为3.56m，其附近未风化基岩厚度一般不超过 10m。所以，当勘探确定的煤层上覆未风化基岩厚度小于 10m 时，可认为该区域存在难支护顶板问题。但煤层变薄不可采带钻孔未查
7、出，无对应经验。 煤层上覆近距离松软顶板带发育的主要原因是中生界侏罗系地层沉积以后，新近系红土沉积以前风化剥蚀期煤层上覆地层的风化剥蚀，另外，还存在新近系红土沉积以后、中更新统离石黄土沉积前的风化剥蚀（使红土剥蚀殆尽）以及中更新统离石黄土沉积以后的风化剥蚀。即就是存在多期古风化剥蚀和现代风化剥蚀，或者各期风化剥蚀的古冲沟或古低洼部位或现代冲沟是煤层发育松软顶板带的主要部位。 3）二采区 52 上煤层设计 6 个工作面开采可行性分析 从现阶段矿井开采情况分析，遇采空区和软弱顶板带的工作面一般是难于开采的。 （1）5-2 上煤层现设计 6 个工作面基本上是以 5-2 上煤层可采边界线（0.8m 线
8、） 、煤层露头线和原采空区边界线为依据圈定划分的。 （2） 二采区 5-2 上煤基岩厚度 12.1650.61m，上覆风化基岩厚度大致 3.7528m 之间，现代冲沟对煤层的剥蚀情况基本查明，即 52 上煤层的露头线基本查明，主要问题还是古冲沟及古风化剥蚀问题。 （3）二采区 5-2 上煤开采范围内分布的沟谷有北东向的安山沟、小南川沟以及近南北向的后塔楼梁南沟，地形切割较严重，煤层埋深变化大。 （4）二采区 5-2 上煤上覆未风化基岩厚度 041.21m。在沟谷部位煤层埋藏极浅，上覆基岩厚度小，未风化基岩厚度局部接近 0m。 （5）首采工作面和 2 号工作面在 ZK19-12 至 ZK19-1
9、3 钻孔之间安山沟北支沟 5-2 上煤层上覆基岩厚度仅约 7m 左右，在 ZK20-14 南安山沟南支沟 5-2 上煤层上覆基岩厚度不详（可能要比安山沟北支沟上覆基岩厚度较大一些） 。上覆基岩应该有一定的风化，因此，预计在安山沟北支沟部位和南支沟以东 5-2 上煤层首采工作面和 2 号工作面可能遇到难支护顶板问题，且这两个工作面在安山北沟和安山南沟以东还受到 5-2 上煤层、5-2 煤层采空区的影响，未来工作面回采后上覆基岩将直接塌陷至地表而遇到沟谷暴雨洪水灌入井下的问题。所以，首采面和 2 号工作面开采不可行。 （6）3 号工作面和 4 号工作面在 ZK19-13 至 ZK18-14一线安山
10、沟北支沟，5-2 上煤层上覆基岩厚度约 35m 左右，未风化基岩厚度大约在 25m 左右；在 ZK20-15 附近安山沟南支沟，5-2 上煤层上覆基岩厚度约 38m 左右，未风化基岩厚度大约在 25m 左右；在 ZK21-15 至 ZK21-16 一线，后塌楼沟上覆基岩厚度 1020m，未风化基岩厚度最薄 8m 左右，有遇难支护顶板的可能。3、4 工作面东南端也受老窑采空区影响。另外，未来工作面回采后上覆基岩将直接塌陷至地表而遇到沟谷暴雨洪水灌入井下的问题。在不考虑地表水灌入井下的前提下，因遇难支护顶板问题在工作面末端，可以缩短工作面进行开采。所以，3 号工作面和 4 号工作面开采是可行的。
11、（7）5 号工作面在 ZK18-14 至 ZK18-15 钻孔一线沟内，5-2 上煤上覆基岩厚度最薄可能达到 18m 左右，未风化基岩厚度可能在 10m 左右；在 ZK19-15 钻孔南侧小南川沟内上覆基岩厚度在 30m 左右，未风化基岩厚度预计在 20m 左右；在 ZK20-15 东侧沟内基岩厚度在 23m 左右，未风化基岩厚 15m 左右；在 ZK21-16 钻孔东侧沟内 5-2 上煤上覆基岩厚度在8m 左右，未风化基岩厚度可能厚几米，有遇难支护顶板的可能；在ZK18-15 至 ZK19-15 钻孔之间存在煤层变薄带，对煤炭开采有一定的影响，另外，在 5 号工作面中部，未风化基岩厚度预计在
12、 15m 左右，有遇难支护顶板的可能。所以，5 号工作面开采是不可行的。 （8）6 号工作面在 ZK18-14 至 ZK18-15 钻孔一线沟内，5-2 上煤上覆基岩厚度最薄可能达到 18m 左右，未风化基岩厚度可能在 10m 左右；在 ZK19-15 钻孔东侧小南川沟内上覆基岩厚度在几米左右，未风化基岩厚度预计仅几米左右，有遇难支护顶板问题的可能；在 ZK20-17 钻孔及其南侧沟内，5-2 上煤上覆基岩厚度 20 余米，未风化基岩厚度在 10m 左右，局部沟内可能不足 10m。因此，6 号工作面的开采是不可行的。 综上，从地质条件看，现布置的二采区 5-2 上煤层的 6 个工作面中，只有 3、4 两个工作面可以进行井工综合机械化开采，而其它 4 个面不适宜于井工综合机械化开采。 作者简介 卫鹏，男 ，1972 年生，陕西省韩城市人，1997 年毕业于焦作工学院水文地质与工程地质专业，地质工程师、注册安全工程师，现在陕北矿业公司生产技术部从事地测、防治水及储量管理工作。
