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(xué)院

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摘要  通過井下實(shí)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(jìn)，在掘進(jìn)中發(fā)現(xiàn)10號煤層頂板較為破碎，不易支護(hù)，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(yuàn)A灰白色細(xì)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(xì)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(dāng)9號煤層全部燃燒對底板泥巖進(jìn)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(dāng)9號煤層下部未進(jìn)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(shí)原始厚度

在沉積時(shí)，井田內(nèi)9號煤層沉積厚度本身就薄，有可能達(dá)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(shí)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(jìn)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(gè)時(shí)間段內(nèi)，9號煤層曾發(fā)生風(fēng)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(fēng)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(jià)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(fēng)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(gè)煤礦均發(fā)現(xiàn)過9號煤層由于風(fēng)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(shí)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(dāng)9號煤層沉積形成后，由于海進(jìn)、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(fēng)氧化作用9號煤層局部進(jìn)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(jìn)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(jìn)行自燃且保存完好的，其底板泥巖保存了正常沉積時(shí)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(yùn)動(dòng)，地殼下沉，由于9號煤層燃燒或風(fēng)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(shí)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。現(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(shí)下伏10號煤層的開采，進(jìn)一步使得9號煤層不可采。