タ新安煤田煤厚变化规律及其控制因素.docx

《タ新安煤田煤厚变化规律及其控制因素.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《タ新安煤田煤厚变化规律及其控制因素.docx（10页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第39卷第4期煤田地质与勘探Vol. 39 No.4 2011 年 8 月COAL GEOLOGY & EXPLORA TIONAug. 2011收稿日期:2010-08-17基金项目:中国煤炭协会科学技术研究指导性计划项目（MTKJ2009-295、 MTKJ2009-296;河南省教育厅自然科学研究计划项目（2009B62002作者简介:高荣斌（1964一，男，河南偃师人，高级工程师，从事煤矿地质研究和煤矿 安全生产管理工作.文章编号：1001-1986（201104-0013-03豫西新安煤田煤层厚度变化规律及其控制因素高荣斌1,2，贺志强1,来争武1,吕保民1,张俊伟1,刘世忠1,王恩

2、营3（1.义煤集团股份有限公司，河南新安471842;2.中国矿业大学，江苏徐州 221116;3.河南理工大学资源环境学院，河南焦作454000摘要:豫西新安煤田煤层厚度 及其变化对煤与瓦斯突出具有控制作用。采用统计、沉积环境和构造分析相结合的 方法,研究了煤田内煤层厚度变化规律及成因。研究表明:新安煤田煤层厚度大（平均 3.87 m,且煤厚变化大，煤层变异系数0.87，可采指数0.85,两个相邻的最薄与最厚煤厚 点间的距离为25185 m。煤层平均厚度主要受成煤初期基底不平和成煤期后古河 流冲蚀作用控制;煤厚变化主要受顺层剪切滑动构造作用控制。根据煤厚变化规律 和成因，可对局部煤厚变化进行

3、预测。关键词:新安煤田;煤层厚度;变化规律;成因中图分类号:P618.11 文献标识码:A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.04.004Variation of coal seam thickness and control factors in Xinan coal fieldin western HenanGAO Rongbin 1,2, HE Zhiqiang 1, LAI Zhengwu 1, LU Baomin 1, ZHANG Junwei 1,LIU Shizhong 1, WANG Enying 3(1. Xinan Mine of Yim

4、a Coal Group Co . Ltd ., Xinan 471842, China ; 2. China University of Mining and Technology , Xuzhou 221116, China ; 3. School of Resources and Environment Engineering ,Henan Polytechnic University , Jiaozuo 454000,ChinaAbstract: Variation of coal seam thickness of Xinan coalfield in western Henan h

5、as effect on coal and gas outburst. In combination with statistical analysis, sedimentary environment analysis and structural analysis, the paper studied the regularities and causes of variation of coal seam thickness. The results show that the thickness of coal seam is mainly controlled by the init

6、ial substrate and the ancient river erosion in coal-forming period as well as gliding structure. According to the regularities and the causes of coal seam thickness variation, it is possible to predict coal seam thickness variation locally, coal seam, but difficult to predict coal seam thickness var

7、iation regionally. Key words: Xin an coal field; thickness of coal seam; variation regularities; cause新安煤田位于华北板块南缘豫西构造区。煤田主采煤层为二叠系山西组二1 煤。总体看来,二1煤厚度及其变化幅度均较大，且全层为构造煤，这对矿井煤与瓦斯 突出具有一定影响。因此，掌握煤厚变化规律及其控制因素，对防止煤与瓦斯突出具 有重要意义。以往研究表明，煤层厚度的区域变化主要受沉积环境控制,构造主要引起煤层厚 度的局部变化1-5。目前研究存在的主要问题是:a.煤厚变化的沉积环境分析研究 的较多，构造

8、控制的研究相对较少；b.沉积环境分析和传统意义上的构造分析不能合 理地解释煤田内煤厚的变化情况。本文采用统计、沉积环境和构造综合分析的方法, 研究新安煤田煤厚变化规律及其控制因素，从而为煤矿生产和煤与瓦斯突出的防治奠定基础。1煤层厚度变化规律通过对新安煤田277个钻孔和57个回采工作面实际资料统计，煤层厚度及其变 化情况表现出一定规律。1.1煤层厚度大新安煤田煤层极值厚度为018.88 m ,平均3.87 m，主要煤厚区间分布在1.38.0 m ;煤田西部厚度较大,平均厚4.154.81 m，东部厚度较小,平均2.08 m（图1。1.2煤厚变化大a.煤层整体上似鸡窝状，厚薄相间，分布规律不明显

9、（图2,煤层变异系数（Y0.阿 采指数（k m 0.85。-14 煤田地质与勘探第39卷图1新安井田煤层厚度等值线图Fig. 2 Measured section of coal seam thickness variation in 14151 working face in Xin an coal mine注:图中横向数据为煤层厚度,m ;纵向数据为煤层标高,m。b.两个相邻的最薄与最厚煤厚点间的距离为25185 m，分布区间随距离增大呈 递减趋势（图3。c.单位距离内煤厚变化幅度一般在0.5 m/dam以下，占75%,少数在0.51.0 m/dam之间，占20%,超过1 m/dam的煤厚

10、突变情况较少，占5%（图4。煤厚变化的特点表明，即便是勘探中250 mx 250 m的最密网度和生产中采掘工 作面上下顺槽130150 m的间距，对煤厚变化也难以控制。图3新安矿已采区煤厚变化波长直方图Fig. 3 Histogram of coal seam thickness variationwavelength in mined district of Xin an coal mine图4单位距离内煤厚变化分布直方图Fig. 4 Histogram of coal seam thickness variation in unit range2层滑构造对煤厚变化的控制控制煤厚变化的因素不

11、外乎沉积环境和地质构造两个方面。根据研究，煤田内 煤厚变化的控制特点是：a.区域煤厚变化主要决定于成煤期初始古地理条件和成煤期后古河流后生冲蚀, 其他环境要素的影响居次要地位。反映在煤岩结构中，当煤层顶底板有一面为砂岩或都是砂岩时，说明初始成煤条件差,或有古河流后生冲蚀，煤厚明显减薄,平均厚度约3.5 m ;当煤层顶底板都是泥岩时，说明成煤条件好,成煤期第4期高荣斌等:豫西新安煤田煤层厚度变化规律及其控制因素 15 后保存条件也好，因此，煤厚最大,平均4.5 m。b.局部煤厚变化主要是由煤层顶底板顺层剪切滑动造成的，断层、褶皱对煤厚 变化的控制居次要地位。煤层及其顶底板软岩在顺层剪切应力作用下

12、，形成层间小 褶皱，煤层在褶皱过程中主要通过厚度变化被动地调整褶皱变形。当顶底板岩性厚 度相似时，煤厚变化不大;当煤层顶板为泥岩底板为砂岩时，底板平整,顶板凸起煤厚增大,顶板凹下煤厚减薄;当煤层顶板为砂岩底 板为泥岩时，顶板平整,底板凸起煤厚减小,底板凹下煤厚增大。图5中显示的4种组合模式在煤田中分别占9%、42%、32%和17%，也就是说， 顶底板都是泥岩、或顶板为砂岩、底板为泥岩是最常见的,这与生产中常见顶板平 整、底板起伏的规律是对应的。图5新安煤田煤厚变化示意图Fig. 5 Sketch of coal seam thickness variation in Xin an coal f

13、ield3新安煤田煤厚变化预测从煤厚变化规律及成因分析可以看出,煤厚变化往往不是单一因素造成的，但顺 层剪切构造作用是主要的。在实践中，尽管区域煤厚变化可通过沉积环境分析进行 预测，如基于数学期望的煤厚预测方法6，但煤矿生产过程中更关注的是煤厚的局部 变化。研究表明，煤厚的局部变化主要受顺层剪切应力、煤岩层岩性、结构和厚度控 制。其中，顺层剪切应力是已知条件，煤岩层岩性、结构可根据勘探钻孔资料研究获 得,但煤田内褶皱岩层的厚度变化很大，即使250 mx250 m的勘探网度也不能控制，其 变化类似于煤厚。因此，从成因上预测煤厚是行不通的,煤厚的局部变化可通过统计 预测的方法实现,这对于煤田内煤厚

14、变化剧烈这种情况可能更直接、更可靠。目前,新安煤田煤矿生产中，煤巷掘进是沿煤层顶板进行的,工作面回采工艺是放 顶煤开采,煤厚探测密度一般是10 mx10 m。因此，可依据煤厚单位距离内实际变化 幅度来预测采掘前方的煤厚变化,绘制煤厚变化曲线图。用该方法预测煤厚变化的缺点是不能确定煤厚变化的拐点位置，但其他煤厚点预测却准确可靠，按照平 均煤厚变化距离100 m计算，点预测准确率可达80%以上,可以满足生产需要。研究中，对新安矿14151工作面上下顺槽煤厚变化进行了模拟预测，预测点每10 m布置1个,预测依据为前10 m的已知煤厚变化率,由已知10 m段开始向前预测，当 煤厚出现相反变化时，判断有

15、煤厚拐点存在，确定拐点的位置,至此,一个预测循环结束, 该拐点成为下一个循环的起点，依次类推。实际预测煤厚点130个，与揭露煤厚相比， 其中，预测可靠点107个，不可靠点23个，预测准确率82.3%。根据分析，不可靠预测 点70%以上是正常煤厚变化拐点引起的,其他属于煤层形成过程中的同生冲蚀或煤 层形成后的后生冲刷等局部原因造成的;另外,预测的可靠性还决定于预测的点距，点 距越大，预测越不可靠，沉积、构造等各种原因引起的煤厚变化越大，预测的准确率也 越低。因此，为了能够达到满足生产的预测准确率,根据煤厚变化程度,选择合理的预 测点距，这是煤厚变化预测的关键。总之,煤田内煤厚变化剧烈，不能实现区域预测，只能开展局部预测。（下转第19页