白源煤矿地质构造特征及对安全生产的影响

江西煤炭科技　２０１２年第１期　ＮＯ．１　２０１２　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＣＯＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　白源煤矿地质构造特征及对安全生产的影响　刘文武　，阳俊坚　（１．江西省煤业集团有限责任公司白源煤矿，江西萍乡３３７０００；２．江西煤矿安全监察局，江西南昌３３０００２）　摘要：对白源矿地质构造特征与地质灾害进行了分析，阐述了地质构造对矿井正常生产的影响，提出了预防地质灾害的　对策措施。　关键词：地质构造；地质灾害；安全生产　中图分类号：ＴＤＩ６３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—２５７２（２０１２）０１－－００１３—０３　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　Ｂａｉｙｕａｎ　Ｃｏｌｌｉｅｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｌｉｕ　Ｗｅｎｗｕ　，Ｙａｎｇ　Ｊｕｎｊｉａｎ　（１．Ｂａｉｙｕａｎ　Ｃｏｌｌｉｅｒｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｃｏａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｐｉｎｇｘｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ　３３７０００；　２．Ｊｉａｎｇｘｉ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｓａｆｅｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ，３３０００２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｈａｚａｒｄｓ　ｉｎ　Ｂａｉｙｕａｎ　Ｃｏｌｌｉｅｒｙ，　ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａ１　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｎ　ｎｏｒｍａｌ　ｍｉｎｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｕｎｔｅｒ—　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａ１　ｄｉｓａｓｔｅｒ；ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　白源煤矿位于江西省萍乡市城东３　ｋｍ处的白源镇，　矿区面积７．３６７　ｋ　，开采标高为一１８０￣－８００　ｍ，可采煤层　为８　、９　煤层。１９８２年２月１日正式开工建井，１９９０年　１２月２５日建成投产。随着矿井开采年限增长和开采深度　的增加，矿井揭露的构造增多，与前期编制的地质报告存　在较大差异，严重影响煤矿正常安全生产。　１矿井地质构造　井田位于萍乐坳陷带之西段，煤系的沉积与分布主要　受华夏系构造体系所控制。井田构造由复式向背斜所组　成，由ＮＷ向ＳＥ方向依次命名为光丰向斜、直冲背斜及白　源向斜，产状平缓，走向从ＮＥ向ＳＷ倾状，在背斜张应力　的作用下，形成几个大致平行煤系地层走向的正断层及两　个逆断层（见图１）。　１）褶皱构造　光丰向斜、直冲背斜及白源向斜，产状一般较平缓，次　一图１　白源煤矿构造略图　级褶曲发育，褶曲沿走向从北东向南西倾状。光丰向斜　５０００　ｍ，轴向大致平行光丰向斜，轴部平缓，南东翼倾角由　１５。～５８。变化，绝大多数地段宽阔平缓。白源向斜位于井　位于井田西北部，井田内发育长度５５００　ｍ，轴向ＮＥ　５５。～　４５。，北西翼较缓，倾角１５。～４４。，南东翼较陡，倾角２５。～　７２。。直冲背斜位于光丰向斜南东部，井田内发育长度　田的南东部，向斜两翼被断层切割破坏。受沉积环境影响　和构造控制，区内煤层厚度具有明显分区特性，光丰向斜　・　１　・　夹在Ｆ　、Ｆ。断层之间，煤层较薄，仅为０．４～１．２　ｍ；直冲　背斜轴部和北翼煤层结构复杂，夹矸呈叠瓦状排列，难以　连层，造成煤层变薄，局部不可采，厚度１．２～２．５　ｍ，南翼　小断层发育，煤层结构复杂，煤层厚度２～３　ｍ；白源向斜　轴部煤层厚度大，呈条带分布，一般３～４　ｍ。　２）断层　３）构造特点与成因分析　褶皱总的可分为两类，一为基底褶皱，二为盖层褶皱。　基底褶皱发生于早期加里东期，盖层褶皱主要形成于印支　期，燕山期又进一步加强并形成燕山褶皱构造，轴向多为　ＮＥ４０。～５０。。断裂最早发育是燕山期，大断层多为北东走　向高角度正断层，白源矿就是区域内的次级构造——蒙山　背斜控制下的次一级煤盆地，经后期改造而成。　深部靠近直冲背斜西北向小断层发育好，并以正断层　形式显现，主要是因为在形成直冲背斜时的最大主应力在　沿垂直方向上逐渐增大，加上８　煤底板砾岩往深部逐渐变　区内主要发育一组大致平行于背斜轴部的走向逆断　层与正断层，沿向背斜轴部两侧发育，井田内较大断层１５　条，占总数的１４．４２　，其中断距大于３０　ｍ的６条，断距小　于３０　ｍ的９条；小断层８９条，断距２～２０　ＩＴ１，每万平方米　为２．Ｏ８条，占８５．５８　，其中逆断层９条，高角度正断层８０　薄，造成应力不均匀，从而产生西北向与东南向的张应力，　条，分别占１Ｏ．１１　、８９．８９　。用地质统计方法作出的白　在局部地段形成了阶梯状断层（图３）。　源矿井下小断层走向玫瑰花图（见图２），充分显示出区内　本区深部靠近直冲背斜轴部与白源向斜轴部，形成的　小断层代表性产状特征：小断层优势走向浅部为北东，深　断层较多，表明后期（燕山期）构造作用影响较大。多期的　部为北西走向。　构造作用，形成数量较多的皱褶与断层，将井田切割成多　个平台状小块，并在背斜的两翼形成急倾斜煤层，使煤层　～　局部拉薄或挤厚。　＼‘Ｂ　２地质构造对生产安全的影响　｛　｝　煤矿地质构造直接影响采掘布置，造成采区与水平接　替紧张，矿井万吨掘进率大幅提高，吨煤生产成本上升。　１）影响水平、采区划分和工作面巷道布置　断层、褶皱的出现对于开采水平、采区划分与巷道布　图２　白源煤矿小断层走向玫瑰花图　图３　２５８４溜子道过断层剖面图　置有直接影响。构造复杂的地段，采区划分零乱，巷道系　厚度的变化将增大采场可采储量的不确定性，工作面的面　统复杂，工作面布置往往不正规，探巷、补巷多，甚至会造　积损失和厚度损失增大，造成生产计划兑现率低，生产接　成无效进尺，使万吨掘进率比正常情况下显著增大；煤层　替紧张。随着开采深度的增加，煤层赋存条件更加复杂，　・　１４　・　白源煤矿在水平与采区划分、工作面巷道布置等方面都进　为有效防止地质构造引起顶板冒落、透水等地质灾　行了相应调整，各项技术参数也发生了变化：二水平标高　害，保证煤矿安全生产，在加强地质构造研究的基础上，认　由原先初步设计的一４７０　ｍ调整到一５００　ｍ；万吨掘进率由一　真编制“三书”，精确提供“地质预报”，详细阐述顶板岩性、　水平的２７９　ｍ提高至４１０　ｍ；一水平生产能力３５０　ｋｔ／ａ，安　强度、完整性、层理和裂隙发育程度及方向，预测煤层厚　排工作面４．７个，至二水平生产能力降为３５０　ｋｔ／ａ，而安排　度、倾角变化、构造情况，选择合理的开采方式，先进的支　工作面提高至９．２个；原煤生产吨煤成本由一水平２００１　护形式。如煤层平坦地段采用了高档炮采，而急倾斜地段　年的１７８元提高至目前３６２元。　使用了掩护支架，边角煤则使用了倾向梁开采；岩层稳定　２）增大工作面开采成本　地段巷道使用锚喷支护，破碎地段及煤层中使用锚网筋联　回采工作面内出现断层，底板起伏坡度变化大，给生　合支护。开采方式、支护形式的灵活运用，较好地遏制了　产造成困难。一是影响正规循环甚至造成频繁跳间导致　冒顶事故的发生。　生产中断，需及时调整工作面采向；二是局部煤层变薄经　２）合理划分采区，优化工作面布置　常补巷，造成前进式开采，给正常通风带来困难；三是巷道　本区断裂构造十分复杂。为减少煤柱损失，提高煤炭　支护、工作面开采、排水成本大幅增加。　资源利用率，白源矿以大断层为采区边界，小断层为工作　３）增加顶板管理难度　面边界，顺利开拓出了２０５、３０１、３０２三个正规采区，２５８７、　白源矿含煤地层属三叠系上统安源组，主采８：煤层，　３１８１、３１８２、３１８３四个正规工作面，２１８２、２１８４、２１８６三个　煤层结构十分复杂，煤层倾角７。～５５。，平均３１。，煤厚０～　复采工作面，减少煤柱损失７３０　ｋｔ，复采煤量达４６０　ｋｔ。　１２．６　ｍ，平均３．８　ｍ（含２层夹矸），顶板多以灰色薄层状细　３）准确把握导水断层，杜绝透水事故　砂岩为主，泥岩次之，含砂质条带，层理清晰，顶板的完整　本矿在浅部出现过多次断层导水导致的穿水事故。　性差，受后期燕山运动影响，褶皱裂隙发育。地质构造的　进入三水平后，根据详查地质报告，利用钻探、巷探等形式　深度发育，导致煤层顶板破碎，因此，冒顶是白源矿的主要　对大的断裂构造进行核查，探明其赋存状况，准确把握其　事故类型。　导水性，科学留设防隔水煤柱。二、三水平共完成钻探、巷　４）水害水患明显增加　探１８００余米，确保了２Ｏ年正常生产期间，未再出现过穿　白源井田浅部存在四层主要含水层，一是白垩系上部　水事故。　溶蚀砂砾层含水层，发育标高在＋７４～＋１０４　ｍ之间；二是白　４）提高瓦斯灾害意识，有效避免瓦斯灾害　垩系底砾岩含水层；三是８。煤层底砾岩含水层；四是茅口　地质构造带往往是应力集中区域，也是瓦斯集聚区　灰岩含水层。在建井期间，共发生较大的穿水事故１６次，　域。白源矿瓦斯含量极低，职工防治瓦斯意识淡薄，随着　其中淹井１Ｏ次，最大水量达７０６　ｍ。／ｈ，为１９８６年８月１Ｏ　开采深度的加大，瓦斯含量增加，瓦斯管理进一步规范，处　日８。煤层底砾岩遇断层穿水，经分析确认为是导水断层导　罚力度加大，职工安全意识明显加强，为有效避免瓦斯灾　通白垩系含水层造成的。断裂构造是造成煤矿突水的主　害起到很好作用。　要因素之一。断层面是导通含水层承压水的主要通道。　复向背斜容易导致地层倒转，致使煤层底部含水层压在煤　参考文献：　系地层之上，形成“灰帽”等，或在矿井开拓掘进过程中穿　Ｃ１３淮南煤炭学院，等．矿井地质及矿井水文地质．北京：煤炭工　透含水层，造成水害事故。地质构造的复杂化，使水患因　业出版社，９１—１６２　素明显增加。　［２］徐开礼，朱志澄．构造地质学．北京：地质出版社　５）瓦斯灾害呈上升趋势　Ｃ３３杨起．中国煤田地质学．北京：煤炭工业出版社　煤矿瓦斯主要聚集在褶曲轴部、压性断层、火成岩侵　人体附近。白源矿虽属低瓦斯矿井，但在地质构造部位有　作者简介：刘文武（１９６５一），男，江西萍乡人，毕业于江西应用工　可能存在高瓦斯区域，随着矿井开采深度的增加，绝对、相　程学院地测专业，现任白源煤矿生产科长。　对瓦斯含量均有所上升，瓦斯隐患也在逐步增大。　收稿日期：２０１１一ｌ２—１３　编辑：郭正义　３　实现安全生产的对策　１）保障生产安全，地质先行　・　１５　・