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山西介休汪沟煤业有限公司矿井9号煤层不可采性分析

2021
08/02
05:16
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贾交成    飞禽走兽老虎机:煤炭地质公司    男   1968年生,1992年毕业于山西矿业学院

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摘要  通过井下实地调查,综合分析9号煤层原始沉积厚度、后期煤层自燃、下伏10号煤层开采引起冒落综合影响9号煤层不可采。

 

关键词    煤层    不可采   

一、概况

山西介休汪沟煤业有限公司矿井位于霍西煤田汾孝矿区东部边缘,介休市西南义棠镇东5km处,井田内大面积黄土覆盖,局部出露二叠系下统下石盒子组及上统上石盒子组。井田地层走向NE,倾向SE的单斜构造,地层倾角8°-15°,井田构造简单。在井田北东侧发育一条走向NW、倾向NE的正断层(汾阳-介休断层),井田北西侧发育一条走向NE、倾向NW的正断层(介休-汾西断层)。

井田批采的9号煤层位于太原组,K2石灰岩为9号煤层直接顶板。井田现开采下伏10号煤层,井下大巷及采区大巷沿着10号煤上分层掘进,在掘进中发现10号煤层顶板较为破碎,不易支护,由此直接揭露9号煤层到K2石灰岩底,巷高3.20m左右,揭露中发现9号煤层厚度0~0.95m,成为不连续的串珠状,局部变为灰白色煤灰,大部有煤层燃烧的痕迹,变为不可采煤层,且9号煤层底板泥岩裂隙发育到极度发育,裂隙极度发育处裂隙面多为浅红色或铁锈色。是什么原因导致9号煤层不可采?

二、井下现场观察结果

该矿井口位于井田西北边界,采用斜井向南东下山开拓,主斜井沿井口到井底车场这一段料石已砌碹,大巷及采区大巷未砌碹。

1、9号煤层直接顶板:K2石灰岩

K2石灰岩为9号煤层直接顶板,巷道揭露处所见到K2石灰岩底不平整,局部有瘤状凸起,出现了沉积岩中所特有的同生变形构造——重荷模构造。

K2石灰岩:新鲜面深灰色,裂隙面、底面为浅土黄色、浅褐黄色,质硬,裂隙发育,尤其以NE向裂隙发育,裂隙延伸长,裂隙间距40-80cm不等,其间发育有延伸较短的NW向相间裂隙。

2、9号煤层

①正常煤样:肉眼观察,黑色,玻璃光泽,碎块状,裂隙发育,条带状结构,以半亮煤为主。顶部煤层以暗煤或炭质泥岩为主,灰分高。煤层厚度0.30m(炭质泥岩)0.65m。

②烘烤过的煤层样:黑色,褐黑色,弱玻璃光泽,碎块状,裂隙发育,条带状结构,以半亮煤为主。顶部煤层变为黑色粉末状夹灰白色细线,无光泽。煤层厚度0.45m。

③燃烧过的煤层样:灰黑色,粉末状,夹灰白色细线,无光泽。厚度0.20m左右,已经过燃烧,变为高灰炭泥。

3、9号煤层直接底板:泥岩

9号煤层直接底板为泥岩,厚度1.10m左右,其厚度即是与10号煤层的间距。

①未经过高温烘烤过的底板正常岩石样:黑色,质软块状,断口平坦,质较均一,遇水不膨胀,裂隙较发育,裂隙面析出附着有米黄色粉末。

②经过高温烘烤过底板岩石样:浅红色、铁锈色,新鲜面有经过烘烤过不同颜色晕圈,裂隙极度发育,无充填,岩石多为碎块状,遇水不膨胀,质硬。

4、9号煤层和10号煤层关系

9、10号煤层间距1.10m左右,对于10号煤层来说,当9号煤层全部燃烧对底板泥岩进行高温烘烤过后,9号煤层底板变的较为破碎且质硬,泥岩裂隙表面为浅红色或铁锈色。此处的10号煤层上分层煤质变差,水分增大,灰分增高,挥发分增加,有氧化现象。当9号煤层下部未进行燃烧,其底板泥岩正常,泥岩裂隙面为灰黑色,其下部的10号煤层煤质也相应较好。

三、井田内9号煤层不可采分析

1、煤层厚度

①沉积时原始厚度

在沉积时,井田内9号煤层沉积厚度本身就薄,有可能达不到可采厚度0.80m的要求。

②煤层燃烧再次影响煤层厚度

井田内9号煤层由于经过较长的地质历史时期,在沉积完成后,海水入侵形成K2石灰岩,经过海退,再次经过海进等反复多次相对的地壳抬升、下降或稳定,9号煤层上覆沉积了较厚的地层,在形成9号煤层之后某一个时间段内,9号煤层曾发生风氧化和燃烧,使得留下来得9号煤层厚度再一次变薄,形成不连续的串珠状,小于规范规定的可采厚度0.80m,煤层厚度为0-0.95m,平均0.35m,成为不可采煤层。

2、煤质

井田内9号煤层,在沉积后期,由于地壳抬升使煤层风氧化和燃烧或经过高温烘烤,其煤质发生了明显的变化,使煤质变差。水分比正常煤层样增大了许多,灰分增高了许多,挥发分发生了变化,浮煤回收率极低,煤质变得更加无粘结性。煤层燃烧后,厚度变薄,甚至局部整层燃烧后留下了无可采价值的煤灰。

3、区域资料调查分析

井田位于霍西煤田汾孝矿区东部边缘,汾(阳)——介(休)正断层与介(休)——汾(西)正断层之间,处于下盘位置。见图1(9号煤层风氧化及燃烧区位置示意图)。

 

 

 

 

 

 

 

据区域(汾孝矿区)来说, 9号煤层属于可采煤层。

根据本次调查,井田周围曾经关闭的煤矿以及正在开采的几个煤矿均发现过9号煤层由于风氧化和燃烧使煤质变差、厚度变薄等原因而不可采。

9号煤层不可采范围较大,包括井田西南邻的野庄煤矿(关闭),南邻的杏元煤矿(关闭)、麻凹煤矿东北部分、洪庄煤矿、前党峪煤矿,东南邻朝阳煤矿,东邻城寺煤矿,东北邻的致富煤矿(关闭)等区域,面积约20km2。

4、沉积分析

太原组是一套海陆交互相沉积地层,该地层具有明显的沉积旋回特征,9号煤层的直接顶板为K2石灰岩,底板是一层比较稳定的泥岩,9、10煤层之间的间距稳定,平均1.10m。

在漫长的地质历史时期,9号煤层是在气候温和,有利于树木生长的沼泽环境下形成的,当9号煤层沉积形成后,由于海进、海退反复多次形成多旋回沉积特征,后期由于地质构造的影响,使得包括汪沟煤业井田及部分区域抬升, 9号煤层间接暴露于大气环境中,经过长期风氧化作用9号煤层局部进行了自燃,以致于煤层局部燃烧殆尽,残留形成煤灰沉积物。燃烧后的9号煤层使底板泥岩经过高温烘烤,泥岩裂隙极度发育,岩石裂隙表面形成浅红色或铁锈色(新鲜面为灰黑色),其泥岩之下的10号煤层也发生了烘烤现象,煤质变差。另外未进行自燃的9号煤层经过高温烘烤后,煤层裂隙发育,裂隙面附着有烘烤过后煤层本身析出的颗粒状薄层胶质层,煤质发生变化。9号煤层下部未进行自燃且保存完好的,其底板泥岩保存了正常沉积时岩性特征,泥岩为灰黑色,其泥岩之下的10号煤层未受到影响。

随着地壳的运动,地壳下沉,由于9号煤层燃烧或风氧化不均一,煤的质地发生变化,使得上覆厚层状石灰岩的沉积压实不均衡作用,造成了石灰岩底面不平整,形成了瘤状突起物,即为同生变形构造——重荷模构造。现场观察,石灰岩底面为浅灰黄色,土黄色,层状构造,裂隙发育,局部有瘤状凸起。

5、井田10号煤层大面积采空影响

井田内10号煤层有较大面积的采空区,10号煤层一旦采空,其顶板极其破碎,顶板垮落引起9号煤层冒落,这样会影响9号煤层开采回收。

四、结论

通过综合分析,井田内9号煤层原始沉积厚度局限了煤层的可采性,后期由于煤层的自燃或者局部燃烧殆尽,同时下伏10号煤层的开采,进一步使得9号煤层不可采。

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