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结核在矿井地质工作中的应用 福建煤电公司永丰煤矿 陈桂成 凌福发 [摘 要]永丰煤矿属于童子岩组第三段地层,有着大量的结核,通过多年的观察发现,结核有着一定排列组合规律,利 用结核层在矿井地质工作中找煤、 指导巷道开拓、 辨别层位等有着一定的指导作用。 [关键词]结核 应用 找煤 永丰煤矿在高陂煤矿区中井田内,高陂中井田位于龙永煤 田西南部,抚市弧形复向斜的西部仰起端。 井田内主要含煤地层 为 童子岩组第三段地层,总厚度455m ,含煤36层,煤层总厚度 12. 93m,含煤系数3 ,含可采煤层4层 13 、18、19、23煤层 , 可 采煤层总厚度4. 00m,可采含煤系数0. 9;局部可采煤层1层 14 煤层。其中第三段的中亚段含煤性最好,所含16层煤层中 4层可采, 1层局部可采,含煤系数为4 ,可采含煤系数为3。 矿区地质构造复杂,总体构造形态为一向北仰起,轴面走向 南东北西的复式向斜。 其两翼产状起伏,次一级褶曲和断层极 其发育,煤岩对比困难。在含煤地层中有大量结核存在,并且 在它的成因、 形状、 大小、 排列、 组合等方面,具有一定的规律性。 我们在多年的生产实践中,利用结核的规律性指导生产收到了 一定的效果。 一结核层的排列组合规律 本矿常见的结核有椭球状、 扁椭球状、 扁圆球状、 肾状、 梭子 状、 透镜状和姜结状等,多分布在泥质砂岩、 砂质泥岩中,细砂岩 和砂岩中少见。中亚段多为同生结核,下亚段一般为后生结核。 童子岩组第三段属海陆交互相,结核层的分布和它的组合 关系也随着相的改变而发生变化见图 1 。 结核层P1t3- 1 25 下煤层至29煤层之间 , 属隔壁岛相为主 的沉积,沉积厚度为48m,黄铁矿结核,属后生结核,形状不规 则,多为姜结状和肾状,有时呈散晶状或沿岩层裂隙面产出,大 小不一,差异很大。 18、19、23煤层为主采煤层,结核层P1t3- 2 25 上煤层至18煤 层之间 , 以潮坪潮道泻湖沉积为主,沉积厚度为70m,均属黄 铁矿结核,为同生结核,透镜状,直经一般为2. 0cm。 第三段上亚段为一套三角洲滨岸湖泊相为主沉积。含煤 性较差,大部分煤线,只有一层13煤层可采,结核层P1t3- 3 15 煤 层至12煤层之间 , 沉积厚度为30m ,主要为菱铁矿结核,以同生 结核为主,扁椭球状或扁圆球状,直经一般为1～2cm。现将各结 核层分述如下 t293- 1分布有小型长条状结核,长轴为5cm ,短轴3cm ,与层 理垂直和斜交,该结核层上部形状不规则,有时呈散晶状或沿岩 层裂隙产出。 t25下3- 1以小椭球状及肾状黄铁矿结核,并与层理斜交排列, 零星分布。 t25上3- 1以梭子状结核为主,零星分布,顺层理不连续排列。 t233- 2含黄铁矿富集成似层状的小结核,沿岩层层面密布排 列,排列比较紊乱,无一定的方向,有时分布在煤层和顶板之间, 甚至分布于煤层中。 t193- 2以椭球状结核为主,顺层理排列,长轴3～6cm;其次为 透镜状结核,直经一般2. 0cm,平行层理排列。有些块段黄田下 山该结核层的上部有一组 8 条厚度2cm平行于层理的条带 状结核层,特征极为明显。 t153- 3主要为菱铁矿结核,以同生结核为主,扁椭球状或扁 圆状,沿层排列。直经一般为1～2cm ,长轴与岩层走向65 斜交。 t123- 3分为两组,一组为长透镜状,沿层理连续排列,其长轴 为6～10cm;厚2～4cm。 另一组呈椭球状,长轴沿倾斜方向排列, 并大量分布。 二结核层在矿井地质工作中的应用 1、 利用结核层找煤 1矿井辅助下山 266水平18煤层工作面。当巷道沿18 煤层掘进遇断层后,工作面全为砂质泥岩并含有大量结核,扁椭 球状,沿层排列,最为特征长轴与岩层走向65 斜交,据此判断是 18煤层顶板,巷道迎头往东北左方向斜穿掘进即可。见图 2 2矿井二采区 302水巷道从23煤层掘进遇断层,断层上 盘为砂质泥岩,富集成似层状的小结核,沿岩层面密布排列,排 列比较紊乱,无一定方向。下盘也为砂质泥岩,分布有梭子状结 核,零星分布,顺层理不连续排列。 根据结核的个体大小,分布规 律 排列组合情况判断,上盘为23煤层顶板,下盘为25上煤层间 接顶板。沿断层下盘开上山很快见23煤层。见图 3 2、 利用结核层指导巷道开拓 矿井一采区的 150水平风巷,按设计布置在25上煤层底 部,巷道全长892m,为锚喷支护,要求岩层比较坚硬,且离煤层 不能太近,因此,巷道要开在细砂岩或粉砂岩内。25下煤层到25上 煤层相距17. 5m。且中间有一煤线25煤层,不稳定,岩性较为复 杂,对比困难,此块段标志层特征不明显,用一般的方法指导开 拓是有困难的。在开拓中搞清了结核层,准确地确定了层位,按 岩层走向确定巷道方位,整个巷道很顺利地向前推进。 含煤地层中的结核层,在矿井地质工作中的应用,尚上我矿 的初步尝试。这种方法是否具有普遍性和结核层是否有更多的 规律性,还需要在生产实践中进一步摸索和探讨。 442 科技信息专题论述 参考文献 [1]含煤岩系沉积岩标准鉴定.煤炭工业部地质局, 1986. 8 [2]矿井地质及矿井水文地质.煤炭工业出版社, 1979. 5 第一版 [3]福建省永定县高陂煤矿区中井田详查最终地质报 告 上接第243页警定值。这也是由于数据不同步造成的。目前, 在软件设计方面,一般采样数据修正法、 采样时刻调整法及参考 相量同步法解决同步问题;在硬件电路方面,采用大规模可编程 逻辑技术FPGA , 设计出完善的专用电路,改善通讯同步性 能。 3. 6电流互感器饱和问题 电流互感器饱和对电流差动保护的影响必须考虑。通常 220kV系统发生区外故障时,由于线路两端电流互感器特性不 一致,可能在保护装置内部产生差流;当整定值小于额定电流 时,有可能造成保护误动作。 而500kV系统多采用一台半断路器 接线如图3. 1,当K点发生短路故障时,流过Q F2断路器的电 流有两部分,一部分为 母线提供的电流I1,另一部分为对侧线 路提供的电流I2;在I1和I2的作用下,Q F2侧电流互感器可能严 重饱和。Q F2侧保护装置输入的电流是Q F1侧电流互感器与 Q F2侧电流互感器合并值,此时,将使输入到Q F2侧保护中的电 流与一次值有较大误差,在两侧保护装置中形成差流。Q F2侧保 护中制动电流为I1-I2,若此值不是很大,则制动不起作用,可 能造成差动保护误动作。 一般采用电流互感器饱和检测器提高制动特性或自适应制 动特性的方法,降低电流互感器饱和的影响。 但这些方法影响了 保护的灵敏度。行之有效的方法是线路每侧采用两组电流互感 器绕组接入保护装置进行制动,可以在不影响保护灵敏度的前 提下,提高保护在区外故障且电流互感器饱和时,保护动作的可 靠性。 3. 7电流互感器断线的判别 对于光纤电流纵差保护来说,电流互感器断线的判别是非 常重要的。若处理不当,有可能造成保护误动作。常用的判别方 式有如下几种一种是引入另一台电流互感器或同一台电流互 感器的不同绕组,与本身电流互感器进行比较,若不一致则为电 流互感器断线,闭锁保护;若一致则为系统故障,开放保护。 另一 种是利用光纤通道交换线路两侧的零序电流判别。利用通道比 较两端的零序电流的方式效果比较好,它充分利用了光纤通道 的优势,既减少了外部的接线,又简化了装置。 3. 8电容电流补偿问题 目前,在500kV超高压电网中,针对超高压长距离输电线 路,必须考虑电容电流的影响。 现有进口保护普遍的做法是在定 值项中,对电容电流值进行设定。 当高压补偿电抗器因故退出运 行时,保护预设的电容电流值就失去了意义,影响保护的动作性 能。必须重新进行定值的整定,给运行带来不便。若采用引入开 关量来控制电容电流定值的切换方法,会使保护运行方式的切 换更为方便。 4、 结束语 尽管光纤保护在高压输电线路上的应用还有一定的局限 性,还会有许多新问题有待于我们去解决。但从长远看,随着光 纤网络的逐步完善、 施工工艺和保护技术的不断提高,光纤保护 将占据线路保护的主导地位。 542 科技信息专题论述