白源煤礦地質構造特征及對安全生產的影響

江 西 煤 炭 科 技

JIANGXI COAL SCIENCE & TECHNOLOGY

2012年第1期

NO.1 2012

白源煤礦地質構造特征及對安全生產的影響

劉文武 ，陽俊堅

(1.江西省煤業集團有限責任公司白源煤礦，江西萍鄉337000;2.江西煤礦安全監察局，江西南昌330002)

摘 要：對白源礦地質構造特征與地質災害進行了分析，闡述了地質構造對礦井正常生產的影響，提出了預防地質災害的

對策措施。

關鍵詞：地質構造;地質災害;安全生產

中圖分類號：TDI63 文獻標識碼：B 文章編號：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

白源煤礦位於江西省萍鄉市城東3 km處的白源鎮，

礦區麵積7.367 k ，開采標高為一180~-800 m，可采煤層

為8 、9 煤層。1982年2月1日正式開工建井，1990年

12月25日建成投產。隨著礦井開采年限增長和開采深度

的增加，礦井揭露的構造增多，與前期編製的地質報告存

在較大差異，嚴重影響煤礦正常安全生產。

1 礦井地質構造

井田位於萍樂坳陷帶之西段，煤係的沉積與分布主要

受華夏係構造體係所控製。井田構造由複式向背斜所組

成，由NW 向SE方向依次命名為光豐向斜、直衝背斜及白

源向斜，產狀平緩，走向從NE向SW 傾狀，在背斜張應力

的作用下，形成幾個大致平行煤係地層走向的正斷層及兩

個逆斷層(見圖1)。

1)褶皺構造

光豐向斜、直衝背斜及白源向斜，產狀一般較平緩，次

一

級褶曲發育，褶曲沿走向從北東向南西傾狀。光豐向斜

位於井田西北部，井田內發育長度5500 m，軸向NE 55。～

45。，北西翼較緩，傾角15。～44。，南東翼較陡，傾角25。～

72。。直衝背斜位於光豐向斜南東部，井田內發育長度

圖1 白源煤礦構造略圖

5000 m，軸向大致平行光豐向斜，軸部平緩，南東翼傾角由

15。～58。變化，絕大多數地段寬闊平緩。白源向斜位於井

田的南東部，向斜兩翼被斷層切割破壞。受沉積環境影響

和構造控製，區內煤層厚度具有明顯分區特性，光豐向斜

· 1 ·

夾在F 、F。斷層之間，煤層較薄，僅為0.4～1.2 m;直衝

背斜軸部和北翼煤層結構複雜，夾矸呈疊瓦狀排列，難以

連層，造成煤層變薄，局部不可采，厚度1.2～2.5 m，南翼

小斷層發育，煤層結構複雜，煤層厚度2～3 m;白源向斜

軸部煤層厚度大，呈條帶分布，一般3～4 m。

2)斷層

區內主要發育一組大致平行於背斜軸部的走向逆斷

層與正斷層，沿向背斜軸部兩側發育，井田內較大斷層15

條，占總數的14.42 ，其中斷距大於30 m的6條，斷距小

於30 m的9條;小斷層89條，斷距2～20 IT1，每萬平方米

為2.O8條，占85.58 ，其中逆斷層9條，高角度正斷層80

條，分別占1O.11 、89.89 。用地質統計方法作出的白

源礦井下小斷層走向玫瑰花圖(見圖2)，充分顯示出區內

小斷層代表性產狀特征：小斷層優勢走向淺部為北東，深

部為北西走向。

～

‘B

{ }

圖2 白源煤礦小斷層走向玫瑰花圖

3)構造特點與成因分析

褶皺總的可分為兩類，一為基底褶皺，二為蓋層褶皺。

基底褶皺發生於早期加裏東期，蓋層褶皺主要形成於印支

期，燕山期又進一步加強並形成燕山褶皺構造，軸向多為

NE40。～50。。斷裂最早發育是燕山期，大斷層多為北東走

向高角度正斷層，白源礦就是區域內的次級構造——蒙山

背斜控製下的次一級煤盆地，經後期改造而成。

深部靠近直衝背斜西北向小斷層發育好，並以正斷層

形式顯現，主要是因為在形成直衝背斜時的最大主應力在

沿垂直方向上逐漸增大，加上8 煤底板礫岩往深部逐漸變

薄，造成應力不均勻，從而產生西北向與東南向的張應力，

在局部地段形成了階梯狀斷層(圖3)。

本區深部靠近直衝背斜軸部與白源向斜軸部，形成的

斷層較多，表明後期(燕山期)構造作用影響較大。多期的

構造作用，形成數量較多的皺褶與斷層，將井田切割成多

個平台狀小塊，並在背斜的兩翼形成急傾斜煤層，使煤層

局部拉薄或擠厚。

2 地質構造對生產安全的影響

煤礦地質構造直接影響采掘布置，造成采區與水平接

替緊張，礦井萬噸掘進率大幅提高，噸煤生產成本上升。

1)影響水平、采區劃分和工作麵巷道布置

斷層、褶皺的出現對於開采水平、采區劃分與巷道布

圖3 2584溜子道過斷層剖麵圖

置有直接影響。構造複雜的地段，采區劃分零亂，巷道係

統複雜，工作麵布置往往不正規，探巷、補巷多，甚至會造

成無效進尺，使萬噸掘進率比正常情況下顯著增大;煤層

·

14 ·

厚度的變化將增大采場可采儲量的不確定性，工作麵的麵

積損失和厚度損失增大，造成生產計劃兌現率低，生產接

替緊張。隨著開采深度的增加，煤層賦存條件更加複雜，

白源煤礦在水平與采區劃分、工作麵巷道布置等方麵都進

行了相應調整，各項技術參數也發生了變化：二水平標高

由原先初步設計的一470 m調整到一500 m;萬噸掘進率由一

水平的279 m提高至410 m;一水平生產能力350 kt/a，安

排工作麵4.7個，至二水平生產能力降為350 kt/a，而安排

工作麵提高至9.2個;原煤生產噸煤成本由一水平2001

年的178元提高至目前362元。

2)增大工作麵開采成本

回采工作麵內出現斷層，底板起伏坡度變化大，給生

產造成困難。一是影響正規循環甚至造成頻繁跳間導致

生產中斷，需及時調整工作麵采向;二是局部煤層變薄經

常補巷，造成前進式開采，給正常通風帶來困難;三是巷道

支護、工作麵開采、排水成本大幅增加。

3)增加頂板管理難度

白源礦含煤地層屬三疊係上統安源組，主采8：煤層，

煤層結構十分複雜，煤層傾角7。～55。，平均31。，煤厚0～

12.6 m，平均3.8 m(含2層夾矸)，頂板多以灰色薄層狀細

砂岩為主，泥岩次之，含砂質條帶，層理清晰，頂板的完整

性差，受後期燕山運動影響，褶皺裂隙發育。地質構造的

深度發育，導致煤層頂板破碎，因此，冒頂是白源礦的主要

事故類型。

4)水害水患明顯增加

白源井田淺部存在四層主要含水層，一是白堊係上部

溶蝕砂礫層含水層，發育標高在+74～+104 m之間;二是白

堊係底礫岩含水層;三是8。煤層底礫岩含水層;四是茅口

灰岩含水層。在建井期間，共發生較大的穿水事故16次，

其中淹井1O次，最大水量達706 m。/h，為1986年8月1O

日8。煤層底礫岩遇斷層穿水，經分析確認為是導水斷層導

通白堊係含水層造成的。斷裂構造是造成煤礦突水的主

要因素之一。斷層麵是導通含水層承壓水的主要通道。

複向背斜容易導致地層倒轉，致使煤層底部含水層壓在煤

係地層之上，形成“灰帽”等，或在礦井開拓掘進過程中穿

透含水層，造成水害事故。地質構造的複雜化，使水患因

素明顯增加。

5)瓦斯災害呈上升趨勢

煤礦瓦斯主要聚集在褶曲軸部、壓性斷層、火成岩侵

人體附近。白源礦雖屬低瓦斯礦井，但在地質構造部位有

可能存在高瓦斯區域，隨著礦井開采深度的增加，絕對、相

對瓦斯含量均有所上升，瓦斯隱患也在逐步增大。

3 實現安全生產的對策

1)保障生產安全，地質先行

為有效防止地質構造引起頂板冒落、透水等地質災

害，保證煤礦安全生產，在加強地質構造研究的基礎上，認

真編製“三書”，精確提供“地質預報”，詳細闡述頂板岩性、

強度、完整性、層理和裂隙發育程度及方向，預測煤層厚

度、傾角變化、構造情況，選擇合理的開采方式，先進的支

護形式。如煤層平坦地段采用了高檔炮采，而急傾斜地段

使用了掩護支架，邊角煤則使用了傾向梁開采;岩層穩定

地段巷道使用錨噴支護，破碎地段及煤層中使用錨網筋聯

合支護。開采方式、支護形式的靈活運用，較好地遏製了

冒頂事故的發生。

2)合理劃分采區，優化工作麵布置

本區斷裂構造十分複雜。為減少煤柱損失，提高煤炭

資源利用率，白源礦以大斷層為采區邊界，小斷層為工作

麵邊界，順利開拓出了205、301、302三個正規采區，2587、

3181、3182、3183四個正規工作麵，2182、2184、2186三個

複采工作麵，減少煤柱損失730 kt，複采煤量達460 kt。

3)準確把握導水斷層，杜絕透水事故

本礦在淺部出現過多次斷層導水導致的穿水事故。

進入三水平後，根據詳查地質報告，利用鑽探、巷探等形式

對大的斷裂構造進行核查，探明其賦存狀況，準確把握其

導水性，科學留設防隔水煤柱。二、三水平共完成鑽探、巷

探1800餘米，確保了2O年正常生產期間，未再出現過穿

水事故。

4)提高瓦斯災害意識，有效避免瓦斯災害

地質構造帶往往是應力集中區域，也是瓦斯集聚區

域。白源礦瓦斯含量極低，職工防治瓦斯意識淡薄，隨著

開采深度的加大，瓦斯含量增加，瓦斯管理進一步規範，處

罰力度加大，職工安全意識明顯加強，為有效避免瓦斯災

害起到很好作用。

參考文獻：

C13淮南煤炭學院，等.礦井地質及礦井水文地質.北京：煤炭工

業出版社，91—162

[2]徐開禮，朱誌澄.構造地質學.北京：地質出版社

C33楊 起.中國煤田地質學.北京：煤炭工業出版社

作者簡介：劉文武(1965一)，男，江西萍鄉人，畢業於江西應用工

程學院地測專業，現任白源煤礦生產科長。

收稿日期：2011一l2—13 編輯：郭正義

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