金佳矿煤层特征及煤层稳定程度评价
徐平
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徐平,. 金佳矿煤层特征及煤层稳定程度评价[J]. 矿山工程与技术,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157077.
摘要:
本文对贵州金佳矿的稳定程度和煤层特征进行分析和评价,目的是对金佳矿的生产工作提供更加科学与合理的指导,在煤矿煤层特征的研究基础上,加强此矿区煤层稳定性的评估与研究,具有一定的实际意义。金佳矿煤层特征及煤层稳定程度评价工作的深入开展,可以促使采矿单位对概况区的煤层赋存情况加强了解,充分结合当地的资源有利条件,制定合理的开采技术,保障金佳矿的产能和经济效益,进一步提升金佳矿的生产能力。
关键词: 金佳矿;煤层特征;稳定性;评价
DOI:10.12721/ccn.2021.157077
基金资助:

前言:改革开放以来,随着西部大开发经济发展战略的推进,贵州的经济得到了明显的进步和发展,但是发展经济的前提是需要耗费大量的能源,矿产资源的大开发和利用,对贵州经济的发展具有不可替代的作用。基于此,保持资源的充足供应,加强煤矿的深入了解和分析具有一定的迫切性,煤矿煤层的稳定性和煤层的特征,对采矿工作具有一定的指导价值,技术人员只有深入分析和了解煤层特征及煤层稳定程度[1],才能为后续的开采工作打好基础,对实现安全和高效的煤矿开采具有重要的现实意义。

1金佳矿概况

金佳矿位于贵州省的西部六盘水市行政区,矿区中有专用的铁路线,交通十分发达,金佳矿是正在投建的大型矿井,预定年设计产能在180万吨左右[2],金佳煤矿矿井是由金竹坪和佳竹菁矿井合并而成,矿区的整体走向为15km,总面积为30km2,含煤地层为15层,煤层可开发的总厚度为21.86m。据初步计算,整体煤矿资源的储量在537090kt,具有很高的开采和利用价值,金佳煤矿属于瓦斯高发类矿井,开采工作难度较高,有爆炸危险,赋存煤的属性有自燃的可能,所以开采工作应加强地质情况的综合分析,科学的研究金佳矿的煤层特征以及煤层的稳定性,为采煤工作安全和顺利开展提供数据和资料支持。

2金佳煤矿的煤层特征与稳定性分析

(1)金佳煤矿含煤性介绍

以上我们介绍了金佳矿是由金竹坪和佳竹菁矿合并而成[3],金竹坪的煤矿厚度在243m左右,煤层数量在27-37层之间,煤层的总厚度随着煤系厚度的变化而发生改变。但是整体含煤系数比较稳定,没有特别大的变化浮动。此煤矿的全部煤田中,可进行开采工作的主要煤层有1号、3号、9号、17号,这四层煤层开采工作可以顺利开展和进行。其中可以实现全井煤开采的煤层有两个,分别是7号和10号煤层。可以开采大部分煤矿资源的有4层,可以进行局部煤矿开采的有两层。

(2)金佳煤矿煤层特征 

第一:煤质物理性状

金佳煤矿的煤质主要呈现灰黑色,物理形态为碎块状和粉状,同时还有鳞片状与块状。颜色表现为金刚光泽。煤层的断裂处呈现阶梯状的断口,另外,还赋存少许和星点的黄铁矿物质,煤岩的裂隙结构处充填物质为方解石。 

第二:金佳矿煤层特征

通过宏观的方法对矿区的煤岩特征进行观察,主要煤岩的分布以条带状和暗型带状分布为主,煤岩类型为亮煤、镜煤和暗煤,煤层中还含有一些透镜体物质,众多煤层中,个别的煤层呈现暗淡型和半亮型。以上是宏观观察的煤层特征。那么利用微观技术和设备,对该煤矿的煤层特征进行分析,主要的特征表现为以镜质组分析为主,丝质组分析为其次,少量的分析半镜质组,通过技术分析发现,金竹坪煤矿的煤层,镜质组自上而下有逐渐增高的特点,对丝质组分析结果和数据表现与镜质组情况相反,在同一煤层结构中的变化也十分明显,所以这组的研究数据不具备代表性,无法衡量和研究改矿井的煤质变化情况。无机组的分析结果表明,该煤层的硫化物质很少,大多为氧化硅和粘土物质。煤层水分情况主要是可利用煤层的两极水分值在0.5-4.11%之间,整个矿井的加权水分平均值在1.67%左右,煤质为精品煤的水分极值在1.05-1.63%之间。该煤矿的灰分情况是29号煤层和1号煤层的灰分数值最高,17号煤层的灰分值最低。挥发分具体极值为上煤组在9.38-19.18%,中煤组7.72-22.71%,下煤组极值为8.63-14.96.整体的挥发规律变化为自上而下的变化,随着深度的增加而出现了降低。原煤硫分值≤1%的矿层有3号、5号、9号、17号等等,而在数值在1%以上的煤层主要赋存黄铁矿硫物质。而在1%以下的主要赋存有机硫。

(3)煤层稳定性评价。佳竹菁煤矿的龙潭组含煤层为29-44层,煤层的平均厚度在48.10m左右,整体含煤系数为21%,可开采的煤层层数为14层,此煤矿中还存在很多具有一定开采价值的煤层,这些煤层的厚度和结构变化趋势很大,煤层的对比和分析工作很难开展,这一类煤层被归类于比稳定煤层。一般情况下,具有开采条件的煤层主要有薄煤层和中厚煤层,对于一些比较厚的煤层而言,主要采煤集中区域分布在中煤组和上煤组,具有相对明显的煤层标志,在结构上由简单向复杂发展,同时伴有一部门分差和合并的煤层。此煤矿的全井煤矿开采煤层主要有1层、3层、9层、10层等八个煤层,这些煤层的特点是具有一定的稳定性,此煤矿的重点开采和开发对象主要有3层,这些煤层的特点是都不够稳定,一些具有开采价值的煤层主要有3层,平均的煤层厚度在21.8m左右,其中18号煤层表现出十分稳定的形状,其他的煤层均具有不稳定性。

3金佳煤矿煤层稳定程度的影响因素

3.1地壳不规则的运动与沼泽引发煤层厚度的变化

煤矿成煤的过程中,会受到地壳变化的影响,由于地壳的不均衡沉降或者活动,造成了煤层出现了起伏和高低结构的变化,煤层受到地壳变化和运动的影响,出现了分叉、变厚和变薄等性状,结合金佳煤矿的具体煤层分析,整体的煤层变化具有一定的方向性,较厚的煤层也受到影响变薄。泥炭沼泽基底不平属于原生变化的重要影响因素之一,可以导致煤层的厚度发生变化,比如变厚、变薄甚至尖灭。在地质变化过程中,基准面形成泥炭沼泽会造成植物堆积,长时间作用下形成泥炭,泥炭之间的互相隔离造成地下水位变化,导致相互合理的泥炭沼泽连成一体,最终对煤层厚度和煤层的产状产生一定的影响。

3.2地质构造的变化造成对煤层厚度的影响

煤层成型以后,也同样会由于地质构造发生变化而造成煤层厚度的改变。主要的地质构造变化为断层和褶皱,断层会导致煤层结构发生直接的变化,断层造成的煤层影响显著,对煤层的连续性和延展性产生了一定的影响。断层面附近区域,由于受到地质牵引作业的影响,致使局部煤层厚度增加或者减薄,压性断层与强烈的褶皱具有共生性特点。褶皱的地质构造变化则会引起煤层厚度发生变化,褶皱的轴结构区域张力较弱,煤层的相对集中引起煤层厚度变厚,在褶皱的两端,煤层受到拉伸的影响而变薄。在煤矿开采工作中,这种断层的地质结构会造成煤矿开采工作难度的增加,也具有一定的危险性, 

结论:本文对金佳煤矿煤层特征及稳定程度进行了分析,为煤矿开采工作的顺利开展提供了参考。加强煤层地质特征和稳定程度的分析,有利于采煤工作更加规范和科学。在理论指导下,提高金佳煤矿的产能,提高煤矿开采的质量,对促进煤矿企业的发展具有重要的作用。 

参考文献:

[1]包庆林,刘勇. 金佳矿7#煤层掘进工作面突出预测理论与实践[J]. 贵州工业大学学报(自然科学版),2005,34(2):50-53.

[2]曹晓毅,刘小平,田延哲. 煤层重复采动对水渠稳定性及渗漏性影响评价[J]. 煤田地质与勘探,2018,46(4):93-98.

[3]魏迎春,曹代勇,邓觉梅. 煤层稳定性定量评价模型探讨[J]. 中国矿业,2010,19(9):89-91.

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