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隰县谙正村一带煤矿其他开采技术条件评价

摘要：通过对隰县谙正煤矿勘探区勘探资料的研究与总结,详细研究了主要可采煤层顶底板的工程地质特征、煤层瓦斯、煤的自燃倾向性、煤尘爆炸危险性及地温变化等开采技术条件,最终确定：井田工程地质勘探类型为第三类；井田属瓦斯矿井；井田内各主要可采煤层的煤尘均具有爆炸性；井田内主采煤层自燃倾向性等级属容易自燃或自燃煤层；井田恒温带在150～250m左右,地温变化梯度为2.5℃/hm,属正常,可采煤层范围内不存在热害区.

关键词：工程地质特征；煤层瓦斯；煤的自燃；煤尘爆炸；地温

中图分类号：TD823；P618.11文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.01.067

1矿区位置

隰县谙正煤矿勘探区位于山西省临汾市隰县黄土镇谙正村一带,在隰县县城东南100°方向直线距离约36km处.

2主要可采煤层顶底板工程地质特征

该区主要可采煤层为2,5-2,10号煤层,其顶、底板工程地质特征评述如下.

2号顶板岩性以泥岩、砂质泥岩为主,局部为粉砂岩和细粒砂岩.泥岩的自然抗压强度变化范围在38.2～56.0MPa之间,平均为47.1MPa；自然抗拉强度变化范围在1.69～1.74MPa之间,平均为1.72MPa；自然抗剪强度为3.90MPa.砂质泥岩的自然抗压强度为56.0MPa；自然抗拉强度0.79MPa；自然抗剪强度为3.90MPa.岩石质量指标（RockQualityDesignation,RQD）值为0.58～0.64,岩体中等完整.

底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主,局部为粉砂岩和细粒砂岩.泥岩的自然抗压强度变化范围在11.1～54.1MPa之间,平均为32.6MPa；自然抗拉强度变化范围在1.15～1.42MPa之间,平均为1.28MPa；自然抗剪强度为3.02MPa.粉砂岩的自然抗压强度为41.5MPa；自然抗拉强度6.17MPa；自然抗剪强度为2.64MPa.RQD值为0.48～0.71,岩体中等完整.

5-2号顶板岩性以泥岩、砂质泥岩为主,局部为细粒砂岩.泥岩的自然抗压强度5.6MPa；自然抗拉强度0.78MPa；自然抗剪强度为0.85MPa.砂质泥岩的自然抗压强度为21.8MPa；自然抗拉强度变化范围在0.56～0.74MPa之间,平均为0.65MPa；自然抗剪强度为2.66MPa.RQD值为0.41,岩体完整性差.

底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主,局部为粉砂岩和中粒砂岩.砂质泥岩的自然抗压强度变化范围在27.8～42.3MPa之间,平均为34.4MPa；自然抗拉强度变化范围在1.27～2.67MPa之间,平均为2.04MPa；自然抗剪强度变化范围在2.59～4.46MPa之间,平均为3.53MPa.RQD值为0.41～0.51,岩体完整性差.

10号顶板岩性以砂质泥岩、粉砂岩为主,局部为细粒砂岩和中粒砂岩.其中细粒砂岩的自然抗压强度变化范围在38.2～80.4MPa之间,平均为56.7MPa；自然抗拉强度变化范围在1.27～2.12MPa之间,平均为1.58MPa；自然抗剪强度变化范围在3.39～4.51MPa之间,平均为3.95MPa.RQD值为0.44～0.53,岩体完整性差.

底板岩性为砂质泥岩及粉砂岩.砂质泥岩的自然抗压强度为8.51MPa；自然抗拉强度0.77MPa；自然抗剪强度为1.21MPa.泥岩的自然抗压强度变化范围在6.66～14.0MPa之间,平均为9.84MPa；自然抗拉强度变化范围在0.82～2.1MPa之间,平均为1.26MPa；自然抗剪强度为3.35MPa.RQD值为0.39～0.61,岩体完整性差.

勘探时对ZK6号孔所在岩层进行了RQD值测算,并依据国家安全生产监督管理总局2009年12月11日发布的MT/T1091—2008煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准[1],对岩体完整性、岩体基本质量特征等工程地质指标进行了分级评价,见表1.

总之,根据本井田主要可采煤层的顶底板岩性及岩石物理力学性质试验资料,确定工程地质勘探类型为第三类[2].

3矿区瓦斯及瓦斯涌出预测

3.1各煤层瓦斯含量及成分测定

勘探时在井田内11个钻孔中采取了可采煤层瓦斯样品共计27个,各煤层瓦斯含量及成分测定结果统计情况见表2.

各煤层瓦斯含量均为微量.各煤层在平面上以及在同一钻孔中,瓦斯含量的变化规律不明显.由表2可知,2号煤层为氮气带；5-2号煤层为氮气带；10号煤层为氮气-甲烷带到氮气带.

分析该井田内影响瓦斯含量的各种地质因素可以看出,煤层埋深、地质构造、煤厚、煤质、围岩岩性与瓦斯含量的大小均不存在明显关系,这可能是由煤层瓦斯控制因素的多样性和复杂性而引起的,也可能是由瓦斯资料准确性不高而引起的.

3.2关于矿井瓦斯涌出量预测

在未来矿井开采时,矿井瓦斯涌出量的大小、分布等,既受瓦斯赋存、构造发育状况、围岩状况等地质因素的影响,又受煤层开采顺序、开采规模与强度、采煤方法等生产因素的影响.因而准确预测矿井瓦斯涌出量是一个复杂的系统性工作,应交由专门的瓦斯预测机构进行.综合上述因素,可知该井田属于瓦斯矿井.

4矿区煤尘爆炸危险性评价

根据谙正煤矿勘探资料可知,2号煤层火焰长度100～400mm,加岩粉量40%～90%,煤尘具有爆炸危险性；5-2号煤层火焰长度180～400mm,加岩粉量40%～80%,煤尘具有爆炸危险性；10号煤层火焰长度100～400mm,加岩粉量20%～90%,煤尘具有爆炸危险性.因此在今后生产过程中,要加强洒水除尘和通风管理工作,以防煤尘爆炸事故发生,避免井下生产设施遭受破坏和造成人员伤亡,使矿井免受不必要的经济损失.

5煤的自燃倾向性等级评价

根据谙正煤矿勘探资料可知,2号和5-2号煤层自燃倾向性等级为Ⅰ～Ⅱ级,属于容易自燃或自燃煤层；10号煤层自燃倾向性等级为Ⅱ级,属于自燃煤层.煤的自燃极易引起矿井火灾,煤炭燃烧及其由此而引起的火灾能产生大量的有毒有害物质,这些有毒有害物质随风扩散,会伤害井下工作人员.所以,在采煤过程中,一定要预防为主,利用先进的科学技术成就,制订防火技术措施,以控制自燃火灾的发生,提高矿井的抗灾能力,防火措施要渗透到生产的每一个环节.

6地温

据谙正井田勘探资料,在勘探施工时对ZK6-2号和ZK5-1号孔进行简易测温工作,在详查工作时对ZK7-1号和ZK7-2号孔进行简易测温工作.由测温结果分析得知,井田恒温带在150～250m左右,实际变化范围在14.4～15.3℃（仅采用ZK6-2号孔的结果）.井田地温变化梯度为2.5℃/hm,属正常.图1为简易测温曲线图.

从图1可看出,ZK7-1号和ZK7-2号孔测温曲线与新施工钻孔结果不相符,且深度较小,故此次计算地温变化梯度仅采用ZK6-2号孔资料进行计算.从图1来看,井田可采煤层范围内不存在热害区.

7结束语

通过对隰县谙正煤矿勘探区勘探资料的研究与总结,笔者详细研究了主要可采煤层顶底板的工程地质特征、煤层瓦斯、煤的自燃趋势、煤尘爆炸危险性及地温变化等开采技术条件[1],并得出了以下结论.

1）根据该井田主要可采煤层的顶底板岩性及岩石物理力学性质试验资料,确定工程地质勘探类型为第三类[2].

2）该井田属瓦斯矿井.

3）各主要可采煤层的煤尘均具有爆炸性.

4）5-2号煤层自燃倾向性等级为Ⅰ～Ⅱ级,属容易自燃或自燃煤层；10号煤层自燃倾向性等级为Ⅱ级,属自燃煤层.

5）井田恒温带在150～250m左右,地温变化梯度为2.5℃/hm,属正常.井田可采煤层范围内不存在热害区.

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局.MT/T1091—2008煤矿床

水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准[S].北京:

煤炭工业出版社,2010.