色连一号井地质条件概述及其开采建议

摘要：色连一号井是同煤鄂尔多斯矿业投资有限公司开发的一座现代化矿井，目前该矿处于建井期。文章根据矿震试验及其钻探成果，推断并详细叙述了该矿的地层、地质构造、煤层及煤质、煤层顶底板、水文地质条件，并结合笔者多年来一线的工作经验，对建井期间可能出现的困难进行了预测并给出了相应的解决办法，最后对该井田的地质、涌水量进行了分类。

关键词：色连一号井；地质构造；煤层；水文条件；涌水量 文献标识码：A

中图分类号：TD163 文章编号：1009-2374（2015）24-0155-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.076

位于东胜煤田中东部的色连一号井田是同煤鄂尔多斯矿业投资有限公司正在开发建设的矿井，通过前期的地质勘探以及实际矿井建设阶段所揭露出的地质与水文地质资料显示，井田内煤层赋存的地质条件及水文地质条件较简单，为单-中等型矿井。但从井田勘探中的钻孔资料分析发现，井田内各可采煤层的厚度变化较大，部分煤层在井田内的分布极不均匀，且局部区域层间距较小，增加了对其准确预测及对比的难度。现有的井田勘探资料对区域内各可采煤层的厚度变化、结构变化以及煤层顶底板变化等方面的研究程度较低，有待于进一步研究；另外，井田内煤层的分布情况以及煤层厚度发生变化的原因还有待于进一步查清。为此，决定开展本论文的研究工作。

1 地层

色连一号井地处东胜煤田的中北部位，整个地层表现为强烈的新生代地质应力，且上部遭到严重剥蚀。根据地质钻孔对比分析，最老的地层为三叠系上统延长组（T3y），最新的地层为第四系（Q）。其他地层由老到新依次为侏罗系中下统延安组（J1-2y）、侏罗系中统（J2）、白垩系下统志丹群（K1zh）和第三系上新统（N2）。

2 地质构造

色连一号井地处东胜煤田的中北部位，它的构造状态与该区域含煤地层的构造状态几乎一致。总的来说表现为单斜构造，倾向为南西240°～250°，地层的倾角小于5°，几乎近水平。井田内构造简单，未发现大断层，只在局部地段有宽缓的波状起伏。但在先期个别的开采地段底板等高线起伏较大，褶幅甚至达到了10m以上，因此不排除在这些地段发育小断层的可能性。整个井田内未发现大的褶曲构造和大的断层，属简单类型的地形。

3 煤层及煤质

井田内可采煤层共11即2-2上、2-2中、3-1、3-1下、4-1上、4-1、5-1上、5-1、6-1上、6-2中、6-2下煤层。各可采煤层特征详述见表1。

4 煤层顶底板

色连一号井田煤层顶板主要以砂质泥岩为主，底板以细粒砂岩为主。根据ES04、ES15、ES17、ES29号钻孔岩石物理、力学性试验成果：岩石的孔隙率6.67%～37.82%，岩石的含水率为0.04%～10.56%，吸水率为0.98%～11.85%，岩石的抗压强度吸水状态为1.0～17.7MPa，自然状态为2.4～70.2MPa，平均20.0MPa，普氏系数0.24～7.16，抗拉强度0.38～4.83MPa，抗剪强度1.10～34.93MPa，软化系数0.09～0.76，该煤层的岩石抗压强度较低，基本在30MPa以下，且遇水强度显著下降，岩石质量系数平均值为63%，岩体质量指标（M）为0.042，为中等完整岩石。

5 水文地质条件

东胜煤田发育的主要地层为中生界陆相碎屑岩，次为新生界半胶结岩类和松散沉积岩类。依据地下水赋存条件及水力性质的不同，区域含水岩组可划分为三大类：新生界松散岩类孔隙潜水含水岩组、半胶结岩类孔隙含水岩组、中生界碎屑岩类孔隙、裂隙潜水～承压水含水岩组。煤田内地下水的补给来源主要为大气降水、其次为地表水，深部亦接受侧向径流的补给。由于区内地表水体不发育，地下水的径流条件较差，大气降水成为区域地下水的主要补给来源。第四系潜水直接接受大气降水及地表水的渗入补给，中生界基岩含水层在浅部接受大气降水及潜水的补给，在深部则以接受侧向径流补给为主。第四系潜水的径流受区域地形控制，以“东胜梁”分水岭为界，分别向南北两个方向径流而排泄出区外，强烈的蒸发亦是第四系潜水排泄的重要途径。碎屑岩类含水层的径流受煤田整体构造形态控制，基本沿岩层倾向即南西方向径流，在沟谷深切地段以泉的形式排泄，在地形变化较小的地段则以侧向径流的方式排泄出区外。井田储量核实报告选用稳定流“大井法”和“水文地质比拟法”对矿井涌水量进行了预测计算。矿井开采2～4号煤层时的正常涌水量为550m3/d（22.9m3/h），开采6-2下号煤层时的正常涌水量为1460m3/d（60.8m3/h）。

6 主要工程地质问题预测及防治意见

6.1 煤层顶板冒落

色连一号井煤层顶底板强度较低，岩石质量系数为63%，较为破碎。在未来进行巷道掘进期间，易发生冒顶事故，危及矿工生命安全，因而巷道的顶板维护将会成为该矿的重点和难点工作。建议在进行锚杆、锚索支护时及时进行锚杆、锚索的锚固力实验，及时验证锚杆、锚索的可锚性，检验其锚固力是否满足设计要求，不能达到设计要求时及时更换支护措施。在巷道使用过程中加强矿压监测，特别是顶板离层仪的监测，做到及时预警，防止事故的发生。

6.2 工作面煤壁片帮

色连一号井可采煤层的煤强度降低，在臂式开采过程中易发生煤壁片帮事故。在设备选型时，应选择工作阻力较大的液压支架。使用时应尽量提高初撑力，采煤机割煤厚及时打开护帮板。

6.3 煤层底板软化变形

6号煤层直接底板多为一层泥岩，厚度一般在1m以内，力学强度低，遇水易软化变形，对井下的煤炭生产及巷道中车辆的运煤工作等会造成一定的影响。防治意见是：软弱底板较薄时，可直接铲除；软弱底板较厚时，在巷道两侧开挖排水沟，将地下水排出地面，把地下水位降到泥岩下面，使泥岩保持干燥状态，就不会发生软化变形。据调查，在煤矿实际生产中，普遍留设0.50m左右的底煤，效果较好，但浪费了煤炭资源。底板较软时，支架易钻底，实际生产中，支架应“穿鞋带帽”。

7 结语

色连一号井地质构造简单，但基岩出露处风化作用较为强烈，第四系松散层分布广泛，厚度较大，松散。在开采过程中可能遇到局部冒顶、煤壁片帮等事故，在实际生产中应多加注意。6#煤层底板为泥岩，力学强度低，遇水软化变形，支架易钻地，在实际生产中应“穿鞋带帽”。

作者简介：杨天荣（1967-），男，山西大同人，太原理工大学，在职研究生，同煤集团鄂尔多斯色连一号井地测副总工程师，工程师，研究方向：地测防治水。

（责任编辑：蒋建华）