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1752020 年第 9 期 张 牧等岱庄煤矿可采煤层特征及其稳定程度评价 岱庄煤矿可采煤层特征及其稳定程度评价 张 牧 2 裴富华1 訾庆龙2 （1. 山东科技大学地球科学与工程学院，山东 青岛 266590； 2. 淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿，山东 济宁 272075） 摘 要 为了探究岱庄煤矿的煤层稳定程度，本文将参考可采煤层相关资料，针对该矿区山西组和太原组煤层特征进行 定性定量分析，得出其在煤层赋存范围内可采性指数等参数，结合煤层稳定性的主、辅指标，归纳总结相关煤层可采或不 可采信息，从而评价采区稳定程度。 关键词 可采煤层特征 定量分析 煤层稳定程度 中图分类号 TD82 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.09.066 uation on the Characteristics and Stability of Coal Mining Capacity in Daizhuang Coal Mine Zhang Mu2 Pei Fuhua1 Zi Qinglong2 1.Institute of Geosciences and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266590; 2.Zibo Mining Group Co., Ltd. Daizhuang Coal Mine, Shandong Jining 272075 Abstract In order to explore the coal seam stability of Daizhuang Coal Mine, this paper will refer to the relevant data of mining coal seam, according to the coal seam characteristics of Shanxi ation and Taiyuan ation in this mining area qualitative and quantitative analysis, get its mining index and other parameters in the coal seam occurrence range, combined with the main and auxiliary indicators of coal seam stability, sum up the relevant coal seam mining or non-mining ination, so as to uate the stability of mining area Key words characteristics of minable coal seam quantitative analysis stability of coal seam 收稿日期 2020-03-17 基金项目 国家自然科学基金资助项目（41807283；51804184）； 泰山学者专项工程建设经费资助 作者简介 张牧（1967），男，山东海阳人，1992 年 7 月毕业于 山东矿业学院地质系矿山测量专业，学士学位，现任地测防治水副 总工程师，从事矿山测量、水害防治等技术管理工作，高级工程师。 岱庄煤矿主要含煤地层为山西组和太原组， 平均总厚度为 259.99 m。共含煤 28 层，煤层平均 总厚 13.71 m，含煤系数 5.27。山西组平均厚度 75.57 m，含煤 4 层（2、3上 1、3上、3下煤层），可 采煤层 3 层（3上 1、3上、3下煤层），可采煤层平均 总厚度 4.49 m，含煤系数 5.94。太原组平均厚度 184.42 m，含煤 24 层（4、5、6、7、8上、8下、9、 10上、10中、10下、11、12上、12中、12下、14、15上、 15下、16、17、18上、18中、18下、19、20 煤层）， 可采煤层 4 层（6、15上、16、17 煤层），可采煤 层平均总厚度 3.48 m，含煤系数 1.89。山西组含 煤地层沉积特点是含煤层数少，厚度大。太原组含 煤地层沉积特点是煤层层数多，厚度小，标志明显， 易于对比。 1 可采煤层特征 （1）3上 1煤层 图 1 3上 1煤层赋存及可采范围图 张 牧等岱庄煤矿可采煤层特征及其稳定程度评价 1762020 年第 9 期 3上 1煤层位于山西组的中部（图 1），上距石 盒子群底界 51.5797.93 m，平均 74.81 m，下距 3 上煤层 0.023.13 m，平均 4.06 m。穿过 3上 1煤层的 钻孔为 90 个，其中可采点 17 个、不可采点 32 个、 冲刷点 25 个、沉缺点 15、断薄点 1 个。在煤层赋 存范围内，煤层厚度 0.27（19-3 孔）1.74 m（17-11 孔） ， 平均厚度0.62 m。 在可采范围内， 煤层厚度0.70 （75 孔）1.74 m（17-11 孔），平均厚度 0.96 m。 （2）3上煤层 图 2 3上煤层赋存及可采范围图 3上煤层位于山西组中下部，是该井田的主要可 采煤层（图 2），下距 3下煤层 0.7042.13 m，平均 21.19 m。穿过 3上煤层的钻孔为 256 个，其中可采 点 177 个、不可采点 14 个、冲刷点 29 个、沉缺点 23、断薄点 12 个、剥蚀点 1 个。在煤层赋存范围内， 煤层厚度 0.20（51 孔）4.33 m（21-13 孔），平均 厚度 2.28 m。在可采范围内，煤层厚度 0.74（12-13 孔）4.33 m（21-13 孔），平均厚度 2.43 m。 （3）3下煤层 3下煤层位于山西组的下部（图 3），下距 6 煤 层 18.2284.15 m， 平 均 35.49 m； 下 距 山 西 组 底 界 8.0043.57 m， 平 均 25.79 m； 下 距 三 灰 24.28102.67 m，平均 59.41 m。从平面上看，煤层 主要赋存于井田的北部、东南部及西南部，见图 3。 穿过 3下煤层的钻孔为 256 个，其中可采点 89 个、 不可采点 30 个、冲刷点 106 个、沉缺点 19、断薄 点 12 个。 图 3 3下煤层赋存及可采范围图 （4）6 煤层 6 煤层位于太原组的上部，上距山西组底 界 10.2240.58 m， 平 均 距 离 23.15 m； 下 距 三 灰 6.0617.60 m， 平 均 9.85 m； 下 距 15上煤 层 30.14123.69 m，平均 72.73 m。穿过 6 煤层的钻孔 为 237 个，其中可采点 61 个、不可采点 162 个、沉 缺点1、 断薄点13个。 在煤层赋存范围， 煤层厚度0.20 （12-13 孔）0.92 m（81 孔），平均厚度 0.62 m。 （5）15上煤层 图 4 15上煤层赋存及可采范围图 1772020 年第 9 期 张 牧等岱庄煤矿可采煤层特征及其稳定程度评价 15上煤层位于太原组的中下部（图 4），上距 八灰 0.6310.84 m，平均 7.12 m；下距 16上煤层 24.7644.58 m，平均 35.50 m。穿过 15 上煤层的钻 孔为 184 个，其中可采点 34 个、不可采点 130 个、 冲刷点 3 个、沉缺点 4、断薄点 13 个。在煤层赋存 范围，煤层厚度 0.30（A18-11 孔）1.21 m（A20-17 孔），平均厚度 0.63 m。 （6）16 煤层 16 煤层位于太原组的中下部，是该井田的主要 可采煤层（图 5），下距 17 煤层 0.7112. 92 m，平 均 5.88 m。穿过 16 煤层的钻孔为 184 个，其中可 采点 169 个、断薄点 15 个。在煤层赋存范围内， 煤层厚度 0.75（18-25 孔）2.15 m（X10-12 孔）， 平均厚度 1.32 m。煤层结构复杂，含 24 层夹矸， 岩性为炭质砂岩、泥岩。煤层顶板为十下灰；底板 以泥岩为主，次为细砂岩，偶见中砂岩。 （7）17 煤层 17 煤 层 位 于 太 原 组 下 部， 下 距 十 三 灰 13.5032.06 m， 平均19.72 m ； 下距奥灰平均44.01 m。 穿过 17 煤层的钻孔为 178 个，其中可采点 158 个、 不可采点 11 个、断薄点 9 个。在煤层赋存范围内， 煤层厚度 0.30（9-1 孔）1.52 m（39 孔），平均厚 度0.91 m。 在可采范围内， 煤层厚度0.70 （A16-11孔） 1.52 m（39 孔），平均厚度 0.93 m。 图 5 16 煤层赋存及可采范围图 2 煤层的稳定程度评价 根据煤矿地质工作规定要求，煤层稳定性 以煤层变化规律和可采性划分，采用定性和定量结 合的方法确定 [1-2]。煤层稳定性定量评定，薄煤层 以煤层可采性指数 Km为主，煤厚变异系数 γ 为辅； 中厚及厚煤层以煤厚变异系数为主，可采性指数为 辅 [3]。参照指标见表 1。 表 1 评价煤层稳定性的主、辅指标 煤 层 稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层 主要指标辅助指标主要指标辅助指标主要指标辅助指标主要指标辅助指标 薄煤层Km ≥ 0.95γ ≤ 250.95 ＞ Km ≥ 0.825 ＜ γ ≤ 350.8 ＞ Km ≥ 0.635 ＜ γ ≤ 55Km＜ 0.6γ ＞ 55 中厚煤层γ ≤ 25Km ≥ 0.9525 ＜ γ ≤ 400.95 ＞ Km ≥ 0.840 ＜ γ ≤ 650.8 ＞ Km ≥ 0.65γ ＞ 65Km＜ 0.65 厚煤层γ ≤ 30Km≥ 0.9530 ＜ γ ≤ 50 0.95 ＞ Km ≥ 0.85 50 ＜ γ ≤ 750.85 ＞ Km ≥ 0.7γ ＞ 75Km＜ 0.70 煤层可采性指数 计算方法 m n K n （1） 式中 Km- 煤层可采性指数； n- 参与煤层厚度评价的见煤点总数； n-煤层厚度大于或等于可采厚度的见煤点数。 煤厚变异系数 γ 计算方法 100 S M γ （2） 2 1 1 1 n i MM S n − − ∑ （3） 式中 γ- 煤厚变异系数； M1- 每个见煤点的实测煤层厚度，m； M - 煤矿（或分区）的平均煤层厚度，m； n- 参与评价的见煤点数； S- 均方差值，m。 （1）3上 1煤层稳定性 1782020 年第 9 期 高度的可靠性，使探放水施钻更加科学合理，减少 了无效钻孔，提高了钻孔利用率，保证了安全高效 的施工。 表 2 施钻情况表 分析范围钻孔特征推断情况 025 m 全断面共布置 7 个钻 孔，除 1孔外其余钻 孔钻进方向向外延展 10。 在 15 m 前取芯孔显示岩体完 整性较好，在后半段有卡钻现 象，主要为灰褐色石灰岩；在 1525 m 有少量灰褐色出水， 1、3、4孔水成线状流出。 推测1525 m岩体完整性较差， 在掘进方向上地下水发育。 2550 m 全断面共布置 9 个钻 孔，除 1孔外其余钻 孔钻进方向向外延展 10。 在该钻探段卡钻现象明显，取 芯孔显示岩体破碎严重；3、 4、5、8、9钻孔出水量较大， 成股状流出。推测该段含水断 层和破碎带发育。 5080 m 全断面共布置 5 个钻 孔，除 1孔和 2孔外 其余钻孔钻进方向向 外延展 10。 在 7080 m 处 1孔和 2孔有 卡钻现象并且 2孔出水量较 大，在该处存在含水体，其他 岩体状况较好。 【参考文献】 ［1］ 夏红文 , 董谦 .TRT 与水平钻探方法在隧道施工 超前地质预报中的综合应用研究 [J]. 路基工程， 2018（05）180-184. ［2］ 丁庭，苗双平，赵欢 . 浅析三维地震 TRT 法在 TBM 施工隧洞超前地质预报中的应用 [J]. 中国勘 察设计，2017（02）73-77. ［3］ 张曙光 .TRT-6000 在山西中南部铁路通道隧道工 程中的应用研究 [D]. 天津河北工业大学，2015. ［4］ 孙天学，文孝贵，刘宝川 . 浅谈 TRT 及钻探综合 （上接第 174 页） 在煤层赋存范围内，煤层平均煤厚 0.62 m， 一般不含夹石，仅个别点含 12 层夹矸，为结构 简单的气煤。在可采范围内，煤厚变异系数 γ 为 36.2，可采面积约为 1.45 km2，占煤层赋存面积的 17.1。3上 1煤层为不稳定煤层。 （2）3上煤层稳定性 在煤层赋存范围内，煤层平均厚度 2.28 m，含 01 层夹矸，仅个别点含 4 层夹矸，为结构较简单 的气煤。煤层主要赋存于第 15 勘查线以西，煤层 赋存面积约为 42.92 km2，已开采面积占煤层赋存 面积的 53.1。在煤层赋存范围内，可采性指数 Km 为 0.93，煤厚变异系数 γ 为 39.2，为大部可采的 较稳定煤层。 （3）3下煤层稳定性 在煤层赋存范围内，煤层平均厚度 1.59 m，一 般含 1 层夹矸，个别含 3 层夹矸，为结构较简单的 气煤。在煤层赋存范围内，可采性指数 Km为 0.75， 煤厚变异系数 γ 为 63.21，面积约为 11.95 km2， 占煤层赋存面积的 59.8。3下煤层为局部可采的不 稳定煤层。 （4）6 煤层稳定性 在煤层赋存范围，煤层平均厚度 0.62 m，一般 不含夹矸，为结构简单的气煤。在可采范围内，煤 厚变异系数 γ 为 35.9。可采范围主要位于井田的 西北部、西部，总面积约为 10.52 km2，约占煤层赋 存面积的 16.2。6 煤层为不稳定煤层。 （5）15上煤层稳定性 在煤层赋存范围，煤层平均厚度 0.62 m，偶含 1 层夹矸，为结构简单的气煤。在可采范围内，煤 厚变异系数 γ 为 36.57，可采范围分别位于井田 的东北部、西北部及南部，呈零星分布，面积约为 6.74 km2，约占煤层赋存面积的 11.4。15上煤层为 不稳定煤层。 （6）16 煤层稳定性 在煤层赋存范围内，煤层平均厚度 1.32 m，含 24 层夹，为结构复杂的气肥煤、气煤。在煤层赋 存范围内，可采性指数 Km为 1.0，煤厚变异系数 γ 为 24.42，为全区可采的稳定煤层。 （7）17 煤层稳定性 在煤层赋存范围内，煤层平均厚度 0.91 m，约 1/3 的见煤点含 1 层夹矸，为结构简单的气肥煤、气 煤。在煤层赋存范围内，可采性指数 Km为 0.93，煤 厚变异系数 γ 为 18.22，为大部可采的较稳定煤层。 3 结论 综上所述，该井田 3上 1、3下、6、15上煤层为局 部可采的不稳定煤层，3上、17 煤层为大部分可采 的较稳定煤层，16 煤层为全区可采的稳定煤层。按 照煤矿地质工作规定有关分类标准，矿井上组 煤的煤层稳定程度类型应属中等型，下组煤的煤层 稳定程度类型应属简单。 【参考文献】 ［1］ 沈宜厚 . 增子坊井田可采煤层稳定性评价 [J]. 西 部探矿工程，2018，30（05）158-160164. ［2］ 秦子强 . 浅谈煤层的稳定程度定量评价 [J]. 山东 煤炭科技，2017（05）150-151. ［3］ 黄金荣 . 梅花井矿煤层稳定性分析 [J]. 民营科技， 2012（10）24. （下转第 181 页）