侯志星

(西山煤電(集團(tuán))公司 屯蘭礦，山西 古交 030206)

在采煤過程中，煤層時(shí)厚時(shí)薄，有時(shí)甚至完全尖滅消失。由于煤層厚度的變化和尖滅常給生產(chǎn)帶來不利影響，因此，查明煤層厚度變化的規(guī)律，對煤礦生產(chǎn)具有重要意義。

引起煤層厚度變化的原因很多，主要有地表不均衡沉降、聚煤沼澤基底不平、河流的沖蝕、構(gòu)造運(yùn)動的擠壓、其他因素等。

1 沖刷帶概況

1.1 沖刷帶的成因

沖蝕的形成是由于古河流在泥炭層或含煤沉積中流過，使泥炭層或含煤沉積受到?jīng)_蝕。根據(jù)形成的早晚，沖蝕作用可分為同生沖蝕和后生沖蝕兩種。同生沖蝕是指泥炭層堆積過程中，由于河流、海浪對泥炭層的侵蝕沖刷而引起的煤厚變化，包括河流的同生沖蝕和海浪的同生沖蝕。后生沖蝕是當(dāng)煤層的頂板形成以后，由于后期河流的發(fā)育，煤層或煤系遭到切割和侵蝕而形成的(西山煤電集團(tuán)公司東曲礦下一采區(qū)24103 工作面即在煤層頂板形成以后的沖蝕)。

1.1.1 河流的同生沖蝕特點(diǎn)

1)河流沉積物在平面上呈彎曲條帶狀，在剖面上呈透鏡狀。

2)河流同生沖蝕使煤層局部變薄，夾石增多，光澤變暗，灰分增高。

3)河流沉積物一般為砂質(zhì)巖，而且與煤層有共同的頂板。

4)河流同生沖蝕的面積和深度較小，個(gè)別情況下也可能切斷煤層。

1.1.2 河流的后生沖蝕特點(diǎn)

1)在平面上沿古河流的方向呈帶狀分布。由于河床的彎曲或分支河流，使無煤帶或薄煤帶呈多種多樣的形態(tài)。

2)煤層的正常頂板遭到剝蝕，出現(xiàn)河床相礫巖、砂巖等，其底部常含礫石，泥質(zhì)色體、煤屑等，并呈定向排列。

3)沖蝕帶附近煤層光澤變暗，灰分增高，裂隙發(fā)育。

4)河流后生沖蝕的規(guī)模大，往往形成大面積的薄煤帶或無煤帶。

煤層受到后生沖蝕示意圖見圖1。

1.2 沖刷帶的特征

在平面圖上沖蝕帶是很寬的條帶，延續(xù)很長，有時(shí)分叉。沖蝕的凹陷部分常為各種粒度的砂巖。

圖1 煤層受到后生沖蝕示意圖

由于這種沖蝕帶分布范圍較廣，因此，常造成無煤帶，給礦井某一采區(qū)開拓及回采工作面帶來困難。所以，應(yīng)調(diào)查沖蝕的范圍與破壞程度。

2 工作面地質(zhì)概況

東曲礦為西山煤電(集團(tuán))公司建設(shè)的一座現(xiàn)代化特大型礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400 萬t/a，該礦總體采用平峒斜井聯(lián)合開拓，分+973 m 和+800 m 兩個(gè)開采水平。

井田內(nèi)主要含煤層為上石炭統(tǒng)太原組(C3t)和下二疊統(tǒng)山西組(P1s)。上石炭統(tǒng)太原組8#及9#為可采煤層;下二疊統(tǒng)山西組2#、4#煤為可采煤層。4#煤層厚0 ～6.32 m，平均1.68 m，其底板炭性為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。本區(qū)北中部地處河流分支間的河漫、湖泊、沼澤環(huán)境，地殼下降速度與泥炭堆積相適應(yīng)，4#煤沉積較厚形成富煤帶，西南部沉積較快，大量沖積相沉積物充填，致使4#煤分叉變薄，灰份增高。

3 回采工作面對沖刷帶的處理

東曲礦24103 工作面有一個(gè)明顯的沖刷帶(見圖2)。軌道順槽在回采至離切眼338 m 處揭露沖刷帶，至402 m 處結(jié)束。沖刷帶內(nèi)的巖性為中粗砂巖，次沖刷帶不僅沖蝕了4#煤層的頂板，而且破壞了4#煤層的底板。在平面圖上呈現(xiàn)很寬的條帶，而且延續(xù)較長。由于此沖刷帶的出現(xiàn)，給回采工作帶來了很大的困難，巖石堅(jiān)硬，斷面較大，采煤機(jī)無法割煤，經(jīng)研究，決定采取放震動炮的方法通過沖刷帶。對于0.3 m ＜寬度＜0.8 m 的條帶狀沖刷帶，沿著條帶打一排炮眼，眼距1 m;對于斷面大于1 m2的沖刷帶，可在采煤機(jī)割到?jīng)_刷帶時(shí)，采煤機(jī)再后退10 m，支架拉到采煤機(jī)刀口位置，然后在沖刷帶處布置炮眼，排距定為1 m，炮眼數(shù)量依據(jù)斷面大小決定。如果工作面沖刷帶下煤層厚度小于采煤機(jī)滾筒直徑，可采用采煤機(jī)將下煤層掏空，然后在沖刷帶上布置震動炮眼，眼距1 m。每放一茬炮，保證采煤機(jī)割兩刀。采用放震動炮法裝藥打眼，不僅提高了回采率，而且降低了噸煤成本，使過沖刷帶的損失降到最低。

圖2 24103 工作面沖刷帶示意圖

沖刷帶不僅影響一個(gè)工作面，在東曲礦14119 工作面掘進(jìn)和24102 工作面掘進(jìn)、回采過程中也遇到，雖然有大有小，但它對回采的影響很大，通過改進(jìn)采煤方法，可以減少煤炭損失量。

4 沖刷帶的預(yù)測

根據(jù)煤層地震波形成機(jī)理中煤層振幅的調(diào)諧現(xiàn)象可知，厚度＜10 m 的煤層，其厚度與地震振幅成正比，這就為利用地震勘探技術(shù)對煤層沖刷帶進(jìn)行解釋奠定了理論基礎(chǔ)。

煤層沖刷帶在地震時(shí)間剖面上表現(xiàn)為地震波同相軸的中斷或變?nèi)?在沿層振幅切片上則表現(xiàn)為振幅弱異常。在資料解釋過程中，采用最新解釋技術(shù)(屬性體技術(shù)及三維可視化技術(shù))及多種解釋方法(垂直時(shí)間剖面、水平切片、沿層切片等)對地震資料進(jìn)行綜合分析、研究，對已知巷道、鉆探資料進(jìn)行分析對比研究，確保解釋成果的可靠性和準(zhǔn)確性。

5 結(jié) 論

煤層沖刷帶是常見的特殊地質(zhì)現(xiàn)象，它們的存在給煤礦安全、高效生產(chǎn)帶來了不利影響，三維地震勘探是解釋這種特殊構(gòu)造地質(zhì)體的有效手段，利用地震資料解釋煤層沖刷帶及陷落柱等特殊地質(zhì)體要多方位、多角度?，F(xiàn)在擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“基于地震屬性的煤層厚度分析系統(tǒng)”已經(jīng)在淮南煤田、鐵法礦區(qū)、徐州大屯姚橋煤礦等，針對不同煤層做了煤厚預(yù)測的試驗(yàn)性研究，并取得了較好的效果。

［1］ 邵震杰，任文忠，陳家良.煤田地質(zhì)學(xué)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1993:100 -101.

［2］ 張愛敏.煤田地質(zhì)與勘探［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1997:46 -49.