王雙美，秦云虎，孫軍華，苗 琦，朱文偉，權(quán)巨濤，胡廣青

（1.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計研究院，江蘇徐州 221006；2.淮北金石礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽淮北 235000；3.中國煤炭地質(zhì)總局，北京 100038；4.安徽省煤田地質(zhì)局，合肥 230088；5.中國煤炭地質(zhì)總局第一勘探局，河北邯鄲 056004）

安徽淮北天然焦礦井探采對比的探討

王雙美1，秦云虎1，孫軍華2，苗 琦3，朱文偉4，權(quán)巨濤5，胡廣青4

（1.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計研究院，江蘇徐州 221006；2.淮北金石礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽淮北 235000；3.中國煤炭地質(zhì)總局，北京 100038；4.安徽省煤田地質(zhì)局，合肥 230088；5.中國煤炭地質(zhì)總局第一勘探局，河北邯鄲 056004）

由于巖漿的侵入破壞作用，使得煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，煤、天然焦和巖漿巖交叉混合在一起，降低了煤層和天然焦的可采性，開采條件變復(fù)雜。一直以來天然焦伴隨煤炭一起勘查，其勘查線距也遵從煤炭相關(guān)規(guī)范，而實(shí)際開采天然焦采區(qū)的設(shè)計與井下實(shí)際的采區(qū)布置相差較遠(yuǎn)。以安徽淮北天然焦礦井為例，對該礦的探采對比情況進(jìn)行探討，認(rèn)為勘探階段針對天然焦礦層勘探鉆孔間距和勘探線距，無法滿足礦井實(shí)際開采需要，適宜的勘查工程線距至少為50～100m。

巖漿侵入；天然焦礦井；探采對比；安徽淮北

0 引言

巖漿侵入方式的不同，導(dǎo)致煤受熱變質(zhì)部位的不同，由此影響天然焦礦層的穩(wěn)定程度。巖漿侵入到煤系中，巖漿的侵入破壞作用，使煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，在平面上和剖面上煤、天然焦和巖漿巖交叉混合在一起，降低了煤層和天然焦的可采性，開采條件變復(fù)雜。天然焦一般是隨煤炭資源一起進(jìn)行勘查，勘查線距也是遵從煤炭的相關(guān)規(guī)范，由于天然焦的特殊性，煤炭的勘查線距并不能很好地指導(dǎo)天然焦的實(shí)際開采，導(dǎo)致天然焦采區(qū)的設(shè)計與井下實(shí)際的采區(qū)布置相差較遠(yuǎn)。下面以安徽淮北金石礦業(yè)有限責(zé)任公司天然焦礦井為例進(jìn)行探討。

1 地質(zhì)概況

淮北金石礦業(yè)有限責(zé)任公司天然焦礦井地處安徽省淮北市杜集區(qū)石臺鎮(zhèn)劉莊，屬淮北煤田，地層類型為華北型地層其中的淮河地層分區(qū)中之淮北地層小區(qū)。

該礦位于閘河復(fù)式向斜中部，張莊向斜西翼，區(qū)內(nèi)構(gòu)造主體表現(xiàn)為一走向北東，局部略有轉(zhuǎn)折，向南東傾斜的褶曲。地層?xùn)|翼陡西翼緩，東翼地層傾角40°～75°，西翼地層傾角5°～25°，沿走向方向出現(xiàn)較小規(guī)模的地層起伏或次級褶曲；共查出斷層24條，以北東向為主。

含煤地層為石炭系、二疊系。石炭系含煤不可采；可采煤層賦存在二疊系的山西組、下石盒子組和上石盒子組，可采煤層有3煤、5煤，3煤層為主要可采煤層，平均厚2.44 m，占可采煤層厚度的88.7%。

2 巖漿侵入特征

2.1 巖漿侵入形態(tài)

巖漿一般沿著軟弱地層侵入，由于巖漿的活動能力及其能量不同，對煤層的烘烤變質(zhì)情況也不相同，巖漿的侵入形態(tài)主要有以下幾種情況[1-2]。

（1）巖漿從煤層底部侵入，煤層受巖漿烘烤全部變質(zhì)為天然焦；

（2）煤層全部被巖漿吞噬，偶爾在巖漿巖中可以見到天然焦捕虜體，呈不規(guī)則狀分布；

（3）巖漿橫穿煤層侵入，使煤層一分為二或分為多層，各分層均變質(zhì)為天然焦；

（4）巖漿從煤層頂部侵入，由于巖漿的溫度向上擴(kuò)散，因而其下方煤層變質(zhì)焦化帶較薄,對煤層的影響較微弱。

受巖漿侵入方式、斷裂構(gòu)造等因素的影響，天然焦礦井可能存在著幾種侵入形態(tài)，比如永夏煤田，除了第四種情況較少見，其他三種形態(tài)普遍存在；安徽臥龍湖煤礦四個主采煤層存在三種巖漿侵入方式，即沿煤層的頂板、底板及中間侵入，且都有多層侵入的區(qū)域，從而使得各煤層的原生結(jié)構(gòu)都不同程度地遭到破壞。

2.2 礦井巖漿侵入特征

3煤層為該礦主要可采煤層，區(qū)內(nèi)共有26個鉆孔穿過其層位，所有見煤點(diǎn)都被巖漿侵蝕,其中5個見煤點(diǎn)被侵蝕成不可采。大部分煤層因巖漿侵蝕影響，不同程度的被蝕變?yōu)樘烊唤?。巖漿侵蝕區(qū)天然焦厚度為0～8.23 m，平均厚度為2.44 m，天然焦可采性指數(shù)0.81，面積可采率95%，變異系數(shù)為71%；夾矸均為巖漿巖，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。頂板以粉砂巖為主，次為泥巖。屬全區(qū)基本可采的較穩(wěn)定煤層[3]。

礦井內(nèi)巖漿大多順層侵入3煤層。根據(jù)巖漿侵入范圍、巖漿巖厚度，本礦巖漿巖在煤層中呈巖床狀、透鏡狀、串珠狀、巖墻狀及其它不規(guī)則狀分布，垂向上可有多層。

該礦未對巖漿巖作同位素年齡測定，根據(jù)區(qū)域資料，推測其侵入時代應(yīng)屬燕山期。巖漿的侵入，對該礦井煤層產(chǎn)生的影響如下[2]：

(1)對煤層結(jié)構(gòu)的影響。由于巖漿侵入煤層，出現(xiàn)分叉合并現(xiàn)象，使煤層夾矸增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可采性變差；

(2)對煤層厚度的影響。巖漿侵入煤層，對煤層具有熔蝕作用，使煤層厚度變薄或被全部吞蝕，使不可采區(qū)擴(kuò)大，煤層穩(wěn)定性變差；

(3)對煤質(zhì)的影響。由于巖漿的熱力作用，對煤層產(chǎn)生烘烤，使本為中、低變質(zhì)階段的煤由巖漿巖體向四周一般呈環(huán)帶狀，即：隨距巖體的距離由小到大，為無煙煤、貧煤、瘦煤、焦煤?；曳衷龈?，發(fā)熱量降低，結(jié)焦性和黏結(jié)性降低，降低工業(yè)利用價值。

3 探采對比

該礦井構(gòu)造形態(tài)主體為一走向北東，局部略有轉(zhuǎn)折，向南東傾斜的褶曲。地層?xùn)|翼陡西翼緩，沿走向出現(xiàn)較大規(guī)模地層起伏或次級褶曲；斷層較為發(fā)育，組合規(guī)律性較強(qiáng)；區(qū)內(nèi)大部分地段有巖漿侵入，對可采煤層厚度、結(jié)構(gòu)造成較大的影響，因此綜合評價該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度中等（Ⅱ類）；天然焦礦層穩(wěn)定程度屬于較穩(wěn)定偏不穩(wěn)定型，按Ⅱ類Ⅱ型[3]。

該礦勘探階段共查出斷層24條，經(jīng)勘查階段和礦井生產(chǎn)共發(fā)現(xiàn)大小斷層463條，其中落差＜10 m的431條。礦井的主采煤層3煤層以焦煤為主，有大面積天然焦，5煤層以焦煤為主，這與勘探報告煤質(zhì)描述相一致[4]。

礦井內(nèi)巖漿巖分布范圍廣泛，巖石種類以輝綠玢巖為主，次為花崗斑巖。

巖漿通道主要受礦井東部大的NNE向構(gòu)造帶控制，由于本礦井見斷層切割巖體現(xiàn)象，推斷本區(qū)巖漿侵入時期為斷裂形成之前。

圖1 鉆探工程布置圖Figure 1 Drilling engineering layout

3.1 勘探方法及工程布置

根據(jù)該礦深部地質(zhì)報告(圖1)，在本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度兩個因素中，構(gòu)造復(fù)雜程度為地面地震勘查工程難度較大的一個因素，而煤層穩(wěn)定程度為鉆探勘查工程難度較大的一個因素。鉆探工程的布置采用了勘查線距250～500 m，線間加密的鉆探工程基本線距。

本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度屬于中等，主采3煤層屬較穩(wěn)定偏不穩(wěn)定的煤層，5煤層屬不穩(wěn)定的局部可采煤層。

根據(jù)該礦地質(zhì)報告，地質(zhì)勘查采用二類二型。鉆探工程采用勘查線距250～500 m，線間加密的鉆探工程基本線距。二維地震布置測線7條，測線布置網(wǎng)度較稀。建礦期間，鉆探勘查工程布置是根據(jù)具體需要而定（多為加密工程），物探采用三維地震。資源儲量分類線距依據(jù)煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范[5](表1)。

表1 資源儲量分類基本線距表Table 1 Basic line spacing in resources and reserves classification

以3煤層為例，在勘查階段250～500m工程線距的控制下，勘查階段3煤層（含天然焦）的可采范圍如圖2。

圖2 勘查階段3煤層可采范圍分布圖Figure 2 Coal No.3 recoverable range distribution during exploration stage

3.2 天然焦的開采

礦井分三個水平開采，一水平標(biāo)高在-460 m，二水平標(biāo)高暫定-700 m，三水平標(biāo)高暫定-920 m。其中一水平劃分兩個采區(qū)，均位于井底車場北部以張莊向斜軸為界，向斜軸西翼為131采區(qū)，向斜軸東翼為132采區(qū)。

在天然焦實(shí)際開采階段，采用鉆孔線距為10 m（圖3）。

圖3 13101工作面Figure 3 Working face No.13101

3.3 探采對比

從圖4、圖5疊合圖可以看出，受巖漿侵入影響，在勘查階段250～500 m工程線距的控制下，很難真實(shí)反映礦井天然焦的分布狀況。而在井下10 m鉆探工程線距的控制下，天然焦的分布范圍和規(guī)律可初步有效反映。

圖4 勘查階段與開采階段3煤層（含天然焦）疊合分布圖Figure 4 Coal No.3(with natural coke)stacked distribution during exploration and mining stages

以上探采對比實(shí)例，可以明確的結(jié)果是：該礦250～500 m工程線距既不能保證控制天然焦礦體的連續(xù)性，也不能保證控制天然焦礦體的大致可采范圍。

Probe into Correlation between Exploration and Mining Information in Huaibei Natural Coke Mine,Anhui

Wang Shuangmei1,Qin Yunhu1,Sun Junhua2,Miao Qi3,Zhu Wenwei4,Quan Jutao5and Hu Guangqing4
(1.Jiangsu Geology and Mineral Resources Design and Research Institute,Xuzhou,Jiangsu 221006;2.Huaibei Jinshi Mining Co.Ltd., Huaibei,Anhui 235000;3.China National Administration of Coal Geology,Beijing 100038;4.Anhui Bureau of Coal Geological Exploration,Hefei,Anhui 230088;5.The First Exploration Bureau,CNACG,Handan,Hebei 056004)

Because of magmatic intrusion and destruction make coal seam structure complicated;coal,natural coke and magmatic rock mixed-up can reduce coal and natural coke recoverability,and make mining condition complex.All along,natural coke exploration keeps in company with coal,its exploration lines spacing complying with relevant specifications.But actually,the natural coke productive workings design and underground arrangement vary greatly from coal mining.Taking a natural coke mine in Huaibei,Anhui as example carried out correlation of exploration and mining information of the mine.The result has considered that the original determined borehole spacing and exploration line spacing can not satisfy actual mining requirement,while appropriate exploration line spacing should be at least 50～100m.

magmatic intrusion;natural coke mine;correlation of exploration and mining information;Huaibei,Anhui

P62

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.01.03

1674-1803(2017)01-0011-03

《天然焦地質(zhì)勘查規(guī)范》制定，編號：12120115053401；《特殊用煤資源潛力調(diào)查評價》二級項目，編號：121201001000150090

王雙美（1980—），碩士研究生，高級工程師，從事煤炭地質(zhì)勘查及研究。

2016-09-13

責(zé)任編輯：宋博輦