馮　杰

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石炭二疊紀(jì)山4#煤層煌斑巖侵入及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的影響分析

馮杰

摘要通過(guò)采取坑道透視、鉆孔資料及實(shí)際巷探等方法對(duì)石炭二疊紀(jì)山4#煤層煌斑巖侵入?yún)^(qū)域進(jìn)行研究并預(yù)測(cè)侵入范圍，有效地解決了工作面布置及提高資源回收率。并通過(guò)煌斑巖侵入?yún)^(qū)域分析，提前制定應(yīng)對(duì)措施，保證工作面按照設(shè)計(jì)進(jìn)行掘進(jìn)及開采。

關(guān)鍵詞石炭二疊紀(jì)山4#煤層；煌斑巖侵入；掘進(jìn)及開采；分析研究

0　引言

塔山礦一、三盤區(qū)山4#煤層位于石炭二疊紀(jì)山西組下部，根據(jù)鉆孔資料，煤層厚度為0 m～5.10 m，平均厚2.85 m，含1～3層夾石。一、三盤區(qū)煌斑巖以巖床形式侵入煤層，使其發(fā)生受熱接觸變質(zhì)、硅化，破壞了煤層的原有厚度和結(jié)構(gòu)，且煌斑巖厚度變化大，層數(shù)變化大，實(shí)際回采困難，并嚴(yán)重影響盤區(qū)工作面布置。

以一盤區(qū)山4#8105工作面為例，8105工作面位于一盤區(qū)中部，該工作面頭、尾順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 429.7 m、1 480.6 m，工作面寬228 m，煤層平均厚度2.85 m。在已采一盤區(qū)山4#煤層8105工作面遇到煌斑巖侵入?yún)^(qū)域，煌斑巖侵入范圍大、面積廣，嚴(yán)重影響工作面正常掘進(jìn)及回采作業(yè)。

煌斑巖侵入?yún)^(qū)域?qū)γ簩拥挠绊懼饕幸韵聨c(diǎn)：

（1）煌斑巖侵入體可以分成若干細(xì)小分支，夾于煤層中間，或呈孤立的不規(guī)則瘤狀、串珠狀等侵入煤層，使煤層出現(xiàn)分叉（或被吞蝕），導(dǎo)致煤層夾矸增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤厚變薄，可采性變差。

（2）巖漿活動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的推擠力，使煤層發(fā)生位移，使煤層局部增厚或煤層間距加大，破壞了煤層的穩(wěn)定性。

（3）由于巖漿侵入煤層，導(dǎo)致本區(qū)煤層變質(zhì)程度普遍提高，吞蝕作用使煤層殘缺不全、高溫烘烤產(chǎn)生的接觸變質(zhì)使得煤的炭含量和灰分增高，揮發(fā)分減小，煤的視密度和硬度加大，粘結(jié)性減弱，發(fā)熱量降低。

綜上所述，針對(duì)煌斑巖侵入對(duì)煤層的影響，工作面如何掘進(jìn)、開采及對(duì)煤礦安全生產(chǎn)和合理布置盤區(qū)工作面，降低不必要的成本投入是十分必要的［1］。

1　煌斑巖侵入分析

1.1通過(guò)鉆孔及結(jié)合三盤區(qū)山4#盤區(qū)巷道實(shí)測(cè)剖面圖分析煌斑巖侵入

1.1.1通過(guò)鉆孔分析煌斑巖侵入

根據(jù)煌斑巖的侵入方向，選取了位于8105工作面南部一條勘探線上的4個(gè)鉆孔（魏901、412311、魏1002、A30），以及參考工作面內(nèi)部的W13鉆孔，繪制了該區(qū)域的煌斑巖預(yù)想剖面圖（見(jiàn)圖1）：

圖1 8105工作面煌斑巖預(yù)想剖面

從該剖面中可以看出，煌斑巖在侵入煤層過(guò)程中出現(xiàn)了分叉的現(xiàn)象，分別出現(xiàn)在煤層頂板、煤層中部，其中侵入頂板區(qū)域的煌斑巖厚度僅有0.2 m，并且對(duì)煤層厚度和煤質(zhì)的影響程度并不大，因此可以劃分為開采區(qū)域。通過(guò)圖上分析的結(jié)果，預(yù)計(jì)巷道在掘進(jìn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)從頂板的一層煌斑巖變化為頂板以及煤層中部的雙層煌斑巖現(xiàn)象。

1.1.2煌斑巖侵入分析

三盤區(qū)山4#輔運(yùn)巷、回風(fēng)巷均揭露出煌斑巖，侵入范圍與8105工作面存在一定的聯(lián)系，剖面圖與8105工作面南部預(yù)想剖面圖結(jié)合可初步確定煌斑巖在區(qū)域內(nèi)的賦存趨勢(shì)（見(jiàn)圖2）。

圖2 8105工作面煌斑巖預(yù)測(cè)范圍分布

1.2通過(guò)坑道透視分析煌斑巖侵入

為了查明工作面進(jìn)一步查明8105工作面內(nèi)部煌斑巖厚度情況，我們?cè)?105巷和5105巷對(duì)工作面內(nèi)部進(jìn)行了坑道透視（見(jiàn)圖3）。

圖3坑道透視

坑道透視圖中紅色區(qū)域?yàn)榛桶邘r侵入的異常區(qū)域，說(shuō)明煌斑巖嚴(yán)重侵入煤層，煤層的開采價(jià)值不高［2］。通過(guò)坑道透視結(jié)果分析，預(yù)計(jì)2105巷掘進(jìn)至1 429 m，5105巷掘進(jìn)至1 480 m時(shí)，煌斑巖嚴(yán)重侵入煤層；需拐尾切，圈出了該工作面。

1.3工作面煌斑巖揭露情況

2105巷在掘進(jìn)至1 400 m時(shí)，掘進(jìn)工作面出現(xiàn)兩層煌斑巖，頂板煌斑巖厚度0.25 m，中部煌斑巖0.4 m～1.0 m，呈串珠狀，與預(yù)測(cè)結(jié)果吻合（見(jiàn)圖4）。

圖4 2105巷雙層煌斑巖侵入

5105巷在掘進(jìn)至1 480 m，掘進(jìn)工作面也出現(xiàn)了兩層煌斑巖的煤層結(jié)構(gòu)，并且在兩層煌斑巖之間，煤質(zhì)主要為硅化煤。

1.4通過(guò)鉆孔及坑道透視分析煌斑巖侵入準(zhǔn)確性

通過(guò)鉆孔及坑道透視分析煌斑巖侵入工作面800 m～1 390 m范圍內(nèi)，巷道頂板出現(xiàn)0.2 m煌斑巖并且不會(huì)出現(xiàn)變厚的趨勢(shì)，不會(huì)影響掘進(jìn)和回采，因此可以繼續(xù)掘進(jìn)工作面。當(dāng)掘進(jìn)工作面掘至1 390 m時(shí)，預(yù)計(jì)出現(xiàn)兩層煌斑巖，分別位于頂板和煤層中部，并且中部煌斑巖的厚度大于0.5 m且穩(wěn)定。

綜上所述，利用鉆孔及坑道透視技術(shù)分析煌斑巖侵入?yún)^(qū)域，具有較高的準(zhǔn)確性，在生產(chǎn)過(guò)程中，能夠指導(dǎo)生產(chǎn)，并為工作面布置提供技術(shù)依據(jù)（見(jiàn)圖5）。

圖5 5105巷雙層煌斑巖侵入

2　煌斑巖侵入掘進(jìn)、開采技術(shù)研究

2.1煌斑巖侵入對(duì)工作面的影響

圈8105工作面過(guò)程中，2105順槽在掘進(jìn)至800 m時(shí)，頂板出現(xiàn)0.2 m煌斑巖。對(duì)于該工作面布置，存在兩種意見(jiàn)：一是提前掘進(jìn)尾切，圈出該工作面，工作面可采走向長(zhǎng)縮短650 m；二是按原工作面設(shè)計(jì)繼續(xù)掘進(jìn)，硬性通過(guò)煌斑巖侵入?yún)^(qū)域，掘進(jìn)隊(duì)組單進(jìn)水平降低，對(duì)綜掘成套設(shè)備造成極大的損耗。

若煌斑巖嚴(yán)重侵入工作面，工作面回采過(guò)程中，一是硬性截割煌斑巖侵入?yún)^(qū)域；二是工作面搬家重新開切巷兩種方案。硬性通過(guò)煌斑巖侵入?yún)^(qū)域，回采周期長(zhǎng)，材料、配件消耗量大，煤質(zhì)下降；工作面搬家重新開切巷，既需要投入大量的人力、物力，又增加礦井安全生產(chǎn)隱患，礦井將近兩個(gè)半月無(wú)回采產(chǎn)量。

2.28105工作面過(guò)煌斑巖侵入?yún)^(qū)域掘進(jìn)技術(shù)

2105巷巷道規(guī)格：寬×高=5.3 m×3.4 m，采用錨桿+W型鋼帶+錨索+護(hù)網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)形式。根據(jù)工作面煌斑巖實(shí)際揭露情況，2105巷在掘進(jìn)至1 400 m時(shí)，掘進(jìn)工作面出現(xiàn)兩層煌斑巖，從上到下為：0.25 m煌斑巖、0.5 m硅化煤，0.4 m～1.0 m煌斑巖，1.5 m硅化煤。由于煌斑巖致密、堅(jiān)硬（f=10.8），掘進(jìn)機(jī)組難易截割，且嚴(yán)重影響掘進(jìn)巷道單進(jìn)水平。實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中，我們以0.4 m～1.0 m厚的煌斑巖做為頂板，巷道以5°俯角掘進(jìn)22 m范圍內(nèi)，巷道平掘。通過(guò)三眼錨索吊棚支護(hù)頂板，吊棚排距為1.5 m；根據(jù)實(shí)際鉆孔分析，錨索鋼絞線長(zhǎng)8.3 m，保證頂板支護(hù)強(qiáng)度。

2.38105工作面過(guò)煌斑巖侵入?yún)^(qū)域開采技術(shù)

8105工作面在實(shí)際回采過(guò)程中，以上0.4 m～1.0 m厚煌斑巖做為頂板，根據(jù)頭、尾順槽煌斑巖侵入情況，為保證工作面正常開采，我們主要采取以下措施：

（1）預(yù)先逐步減小采高增加支架穩(wěn)定性，工作面采高不得低于2.5 m（保證SL-300型采煤機(jī)正常通過(guò)）。

（2）針對(duì)煌斑巖硬度大、致密等特點(diǎn)，采用減小采煤機(jī)牽引速度及工作面進(jìn)行調(diào)斜，以減小破巖量?；桶邘r整體截割困難時(shí)，采用多次、少量、往復(fù)截割煌斑巖。

（3）在煌斑巖侵入?yún)^(qū)域回采過(guò)程中，每隔兩小時(shí)檢查一次滾筒截齒損壞程度，當(dāng)截齒合金鋼磨碎嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)更換新截齒，保證機(jī)組滾筒對(duì)煌斑巖的有效截割。

（4）針對(duì)煌斑巖侵入?yún)^(qū)域不同的特征，采用剎底的方法進(jìn)行回采。

（5）對(duì)工作面局部有煌斑巖侵入?yún)^(qū)域，機(jī)組難以截割時(shí)，采用“淺孔預(yù)爆破”開采技術(shù)，具體開采技術(shù)如下：

①爆破器材的選擇：塔山礦屬高瓦斯礦井，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，預(yù)爆破可采用安全等級(jí)不低于二級(jí)的煤礦許用炸藥，導(dǎo)爆索使用煤礦許用導(dǎo)爆索；雷管使用煤礦許用電雷管，瞬發(fā)電雷管，放炮使用放炮器。

②預(yù)爆破參數(shù)的確定：當(dāng)煌斑巖位于底部，厚度為0.5 m～0.8 m，施工一排孔，孔間距1.0 m；煌斑巖厚度為0.8 m～1.0 m時(shí)，施工兩排孔，孔間距0.6 m。炮孔角度：水平角度（與工作面煤壁夾角）孔與工作面煤壁夾角為90°，考慮打孔和孔里不能有水，仰角選擇1°～3°。孔深：由于煌斑巖侵入?yún)^(qū)域?yàn)椴灰?guī)則形，孔深不能太深，一般選擇在孔深1.2 m為適中。裝藥和封孔：裝藥采用人工裝藥，通過(guò)水炮泥及炮土進(jìn)行封孔。

③“淺孔預(yù)爆破”效果評(píng)價(jià)：通過(guò)采用“淺孔預(yù)爆破”技術(shù)，對(duì)煌斑巖進(jìn)行松動(dòng)爆破。通過(guò)爆破使煌斑巖暴露自由面增大，煌斑巖產(chǎn)生不規(guī)則裂隙，降低機(jī)組對(duì)煌斑巖截割強(qiáng)度。

圖5綜采工作面過(guò)煌斑巖侵入?yún)^(qū)域開采

3　結(jié)論

通過(guò)對(duì)煤層中煌斑巖侵入?yún)^(qū)域的研究，結(jié)合地質(zhì)勘探及數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)煌斑巖侵入厚度、層數(shù)及走向長(zhǎng)，可以采取相應(yīng)措施，提前制定應(yīng)對(duì)方案，避開較大范圍的煌斑巖侵入?yún)^(qū)域進(jìn)行掘進(jìn)及開采。

針對(duì)8105工作面煌斑巖的準(zhǔn)確分析和研究，避免了因煌斑巖侵入?yún)^(qū)域的影響而提前圈切巷，為8105工作面的順利開采奠定基礎(chǔ)，避免可采煤層儲(chǔ)量大量丟失。8105工作面的走向長(zhǎng)度從800 m增加到1 450 m，增加了8105工作面的回采面積，提高煤炭開采儲(chǔ)量，多采原煤59.77萬(wàn)t，極大的提高了煤炭資源的回收率。

參考文獻(xiàn)

［1］張國(guó)棟.煌斑巖對(duì)大同煤田影響破壞之淺析［J］.中國(guó)煤炭地質(zhì)，1993（4）：39-41.

［2］劉重舉，張維義.無(wú)線電坑道透視技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.河北煤炭，2002（4）：25-26.

馮杰，男，1982年8月出生，本科學(xué)歷，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司雁崖煤業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)科工作，助理工程師。

Influence Analysis of Lamprophyre Intrusion on Field Production in 4#Coal Seam of the Carboniferous-Permian Mountain

Feng Jie

Abstract：The lamprophyre intrusion area is studied and the intrusion range is predicted in 4# coal seam of the Car?boniferous-Permian mountain by using the methods of roadway perspective，drilling data and actual roadway prospecting，they effectively solve the working face arrangement and improve the recovery rate of resources. According to the analysis of the lamprophyre intrusion area，the measures are formulated in advance to ensure driving and mining of the working face according to the design.

Keywords:4#coal seam of the carboniferous-permian mountain；lamprophyre intrusion analysis；study on driving and mining technology

收稿日期：2015-10-25

作者簡(jiǎn)介

中圖分類號(hào)TD163+.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

文章編號(hào)1000-4866（2016）02-0005-03