吴桂桥井田煤岩层对比研究.pdf

收稿日期 2006 - 04 - 24 作者简介雷嗣宇1960 - ,男,湖南郴州人,工程师, 1982年毕业 于焦作矿业学院。 吴桂桥井田煤岩层对比研究 雷嗣宇,许有金 中国煤炭地质总局一二九勘探队,河北 邯郸 056004 摘要采用标志层对比,层间距对比,煤、 岩层组合特征对比,岩性、 岩相对比,物性特征对比,以及煤质、 煤层 结构特征对比和古生物特征对比等多种方法,对吴桂桥井田的煤、 岩层进行综合对比,对指导周边地区的地 质勘探及矿井煤炭资源开采具有重要的现实意义。 关键词标志层;煤、 岩层组合;对比;吴桂桥井田 中图分类号 P618 文献标识码B 文章编号 1003 - 05062006 04 - 0004 - 02 1 吴桂桥井田含煤地层含煤情况 吴桂桥井田位于河南省南部的确山煤田,处于 华北聚煤盆地的南缘。本井田发育地层为奥陶系, 石炭系中统本溪组和上统太原组,二叠系下统山西 组和下石盒子组,煤系盖层为第三系和第四系。其 中太原组、 山西组和下石盒子组为含煤地层。含煤 地层总厚382171 m,划分为6个煤组段,共含煤 35层,煤层平均总厚38104 m,含煤系数为9194。 其中可采和局部可采17层,可采煤层总厚24145 m。 山西组和下石盒子组为主要含煤地层表 1 。山西 组下部的二1煤层为全区主要可采煤层,但大部分区 域岩浆顺煤层中间侵入而分岔为二 1 1和二 2 1煤层,二 1 1 和二 2 1各分煤层大部分均可采。三煤段发育煤层2 层,三2煤层为局部可采煤层;四煤段发育煤层11层, 其中四1、 四 1 2、 四 2 2、 四 3 2、 四3、 四4、 四5、 四7、 四89层为可 采和局部可采煤层,四3煤层为稳定的主要可采煤层; 五煤段发育煤层5层,五3、 五4、 五53层为可采和局部 可采煤层,五3煤层为较稳定的主要可采煤层;六煤段 发育煤层5层,六1、 六2为可采煤层。 表1 主要含煤地层含煤情况一览表 含煤地层时代 地层平均 厚度/m 煤层数 煤层平均 厚度/m 含煤系 数/ 可采煤层 层数煤层平均总厚度/m可采含煤系数/ 二叠系 下石盒子组 山西组 255100 81168 24 5 23137 6112 11132 7149 15 2 19175 4170 7175 5175 石炭系太原组46103631056163 石炭系及二叠系3821713538104919417241456139 2 煤、 岩层对比 煤、 岩层对比采用标志层对比,层间距对比,煤、 岩层组合特征对比,岩性、 岩相对比,物性特征对比, 煤质、 煤层结构特征对比,古生物特征对比等方法。 重点进行煤段划分和二 1 1、 二 2 1、 四 1 2、 四3、 四5、 五3、 五5 7层主要可采煤层综合对比图 1 。 211 标志层对比 本区主要标志层有二1煤层底板砂岩俗称波 浪带砂岩、 大占砂岩 S d、 香炭砂岩 S x、 砂锅窑 砂岩 S S、 四底砂岩 S 4、 五底砂岩 S 5、 六底砂岩 图1 煤岩层综合对比 4 2006年第4期 中州煤炭 总第142期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. S 6 ; 辅助标志层有L6石灰岩、 大紫泥岩 M d、 小 紫泥岩 M x、 四3煤层顶板泥岩 含卵舌贝动物化 石 , 五4煤层顶底板泥岩富含卵舌贝动物化石 , 其岩性特征较为明显,是煤、 岩层对比的主要依据之 一。而且本区主要煤层、 标志层间距较稳定,能有效 进行煤岩层对比表 2 。 表2 主要煤层、 标志层间距一览表m 煤层名称 L6二1SS四1 2 四3四5S4五3五5S5 五52551102431351731759515079130611951051751911728126 五323412022214515218574160581404110585120191176160 四5193115181140111180331554110545122411056119538142 四317518016410594145161201713526141581407913051155 四 1 2 15916014718587125161203315510125741609515067146 二11117559160136128164105181140127150234120255110216150 212 沉积旋回对比 1太原组。该组为一套陆表海浅海环境的 台地一潮坪沉积体系,含数层石灰岩及煤层,石灰岩 多为煤层顶板。煤岩层组合具明显的三段特征,自 下而上为下部石灰岩段、 中部砂泥岩段、 上部石灰岩 段,有别于其他煤组段。 2山西组。该组为一套砂岩、 砂质泥岩、 泥岩 及煤层的沉积组合,具较明显的四段特征。底部为 具波状层理的二1煤层底板砂岩;下部有厚度较大、 全区大部可采且稳定的二1煤层,由于岩浆顺层侵 入大部分分岔为 二 1 1和二 2 1煤层;中部有富含白云 母碎片、 炭质的大占砂岩和香炭砂岩与泥岩、 砂质泥 岩组合;上部为具紫斑和菱铁质鲕粒的小紫泥岩。 3下石盒子组。该组为泥岩、 砂质泥岩、 砂岩 和煤层的组合。根据岩性组合及沉积旋回特征,自 下而上划分为三、 四、 五、 六4个煤段。每个煤段底 部皆有一层中 ～ 粗粒砂岩,中部为深灰色泥岩和煤 层组合,可采和局部可采煤层发育15层。下部一般 为具紫斑的泥岩和砂质泥岩大紫泥岩。四3煤层 位于四煤段的中部,特点是厚度大,全区可采且稳 定,其顶板泥岩中含卵舌贝动物化石,是重要的对比 标志煤层。 随着岩性组合及煤层有规律的变化,测井曲线 具有周期性变化的特点,也就是依据其沉积环境之 海进、 海退规律将本区主要含煤地层山西组和下石 盒子组划分为9个沉积旋回进行煤、 岩层对比。第 一、 二2个旋回为山西组,二1煤层位于第一旋回下 部,第二旋回含煤性差;第三、 四旋回为三煤段,第三 旋回含煤性差,第四旋回发育2层局部可采煤层;第 五旋回为四煤段,该旋回发育煤层11层,可采和局 部可采9层,四3煤层位于第五旋回中部;第六、 七 旋回为五煤段,发育煤层5层,可采和局部可采3 层,五3煤层为较稳定可采煤层;第八、 九旋回为六 煤段,发育煤层5层,第九旋回含煤性差,六1煤层 为第八旋回较稳定可采煤层。 213 物性特征对比 本区煤岩层物性差异明显,不同煤、 岩层的视电 阻率、 自然伽玛、 伽玛伽玛物性参数和测井曲线组合 形态不同。二1煤层位于第一沉积旋回下部,原煤 灰分比其他可采煤层四 1 2、 四3、 四5、 五3、 五5煤层低, 为低中灰、 特低 低硫无烟煤,且发热量高,灰分二 氧化硅低,氧化钙高,镜质组含量和反射率高,矿物 质含量低。二1煤层视电阻率呈高阻似“ 钟 ” 状未 变质为天然焦部分 , 在天然焦层位上,呈低阻平直 状其值近于零 ; 伽玛伽玛曲线反映形态与视电阻 率曲线相似,区别仅仅在于天然焦层位上的伽玛伽 玛正异常值稍低于未变质的高阻煤层上的正异常 值,自然伽玛幅值较其他煤层低。四 1 2、 四3、 四5煤层 位于第五旋回中部,挥发分、 灰分含量中等,灰分二 氧化硅高,氧化钙低,镜煤组含量和反射率低,矿物 质含量高,发热量较高,为中灰、 特低 低硫焦煤、 瘦 煤,视电阻率、 伽玛伽玛曲线反映幅度高,界面陡直。 四3煤层厚度大,结构单一,视电阻率曲线较其他煤 层高;四 1 2、 四5煤层常具1～2层煤岩夹矸,视电阻 率、 伽玛伽玛曲线顶部呈“M” 状形态。 214 古生物对比,聚煤规律及煤层结构特征对比 本区含煤地层中除含丰富的植物化石外,动物 化石发育数层。它的组合特征是该区煤、 岩层对比 的重要辅助标志。四3煤层顶板泥岩中含个体较大 且含量较少的卵舌贝动物化石与五4煤层顶底板泥 岩中含丰富的个体较小的卵舌贝动物化石相区别, 可作为特征煤层标志层。下转第8页 5 2006年第4期 雷嗣宇等吴桂桥井田煤岩层对比研究 总第142期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 锚注法施工顺序清理巷道做好施工准备 → 用 风镐或放小炮开帮放顶,扩大断面至新设计断面。 当围岩破碎时应分区分片进行,设好临时支护,如过 顶梁、 带帽点柱或锚杆,必要时可先喷一层混凝土 → 打普通锚杆眼,安装普通锚杆,同时挂钢丝绳 → 喷射 混凝土至第一次喷厚 → 依此施工20～40 m时,在先 施工区段按设计要求点锚注眼位 → 打锚杆眼孔 → 清 孔,安装锚注锚杆,同时安装好止浆塞水泥药卷, 水泥水玻璃胶泥→安装球阀、 压力表,联结管路, 检查设备,准备注浆 → 现场制浆 → 注浆 → 封孔 → 用 球阀时, 4～8 h拆除球阀 → 依序注完未注浆段。 413 效果观测 1现场监控量测。包括巷道支护收敛变形, 底鼓,围岩深部位移,锚杆拉拔试验,锚杆轴向力测 定,喷层厚度,喷层受力量测。 利用测杆、 测枪等进 行两帮移近量、 顶板下沉及底鼓的量测。对下车场 观测自2003年3月2日开始,观测时间间隔少则2 d,多则7 d,在观测期间,对2组点共观测16次。 2矿压观测分析。Ⅰ站顶板移近量18 mm, 底板移近量43 mm,两帮移近量76 mm;Ⅱ 站 顶板 移近量18 mm,底板移近量26 mm,两帮移近量11 mm。收敛变形结果表明锚注后的丁二轨道下山下 车场基本上控制住了巷道收敛变形,变形后仍能满 足设计使用要求,达到了预期目标。 5 结语 1锚注支护为改善巷道的维护状况、 进一步 降低支护成本、 实现高产高效提供了一种新的技术 保障手段,具有广阔的推广应用前景。 2锚注支护广泛应用于不同类型的不稳定和 极不稳定巷道支护,通过锚杆加注浆增强围岩自身 的支撑能力,达到控制围岩变形来保持不稳定顶板 的稳定。实践证明采用合理的锚注支护参数后,巷 道维护效果良好。 锚注支护技术的研究应用,与采用型钢支架支 护相比,创造了较好的技术经济、 社会效益。在大埋 深高应力条件下的巷道锚注支护技术的研究应用, 拓宽了锚杆支护的应用范围,围绕煤矿生产主战场, 降低消耗,提高企业生产经济效益,为企业的迅速发 展打下了坚实的基础。责任编辑秦爱新 上接第5页 聚煤规律三煤段较其他煤段,煤 层不甚发育,煤层结构较复杂,多为不可采和局部可 采煤层;四煤段煤层发育,煤层结构简单至较复杂, 四3煤层厚度大,结构单一,作为特征煤层,其上下 的煤层又构成特征明显的韵律标志;五煤段煤层结 构普遍单一,煤层间距较大,又由于有岩浆侵入,煤 层普遍变质程度较其他煤段偏高,这些特征与四煤 段相区别;六煤段仅向斜轴部残存。 3 主要煤层对比 1二1煤层对比。二1煤层位于山西组底部, 上距砂锅窑砂岩59160 m,下距L6灰岩11175 m,赋 存于底板砂岩与大占砂岩之间。大占砂岩以富含白 云母碎片和炭屑为特征,底板砂岩多夹泥质条带,具 生物潜穴,互层状、 缓波状、 透镜状层理发育。二1 煤层由于岩浆顺层侵入,大部区域分岔为二 1 1和二 2 1 煤层。二 1 1和二 2 1煤层间距0171～15140 m,其间岩 性为中性岩类的闪长玢岩。对比可靠。 2四3煤层对比。四3煤层位于下石盒子组四 煤段中部,上距五底砂岩51155 m,下距四底砂岩 26141 m。该煤层结构普遍单一,且厚度较大平均 3113 m。顶板泥岩中含卵舌贝动物化石,为一特 征明显的特征煤层。煤层对比可靠。 3五3煤层对比。五3煤层位于下石盒子组五 煤段底部。上距六底砂岩32145 m,下距五底砂岩 410～810 m,顶底板多为泥岩,且富含个体较小的卵 舌贝动物化石为特征标志,煤厚较大平均1179 m ,结构单一。煤层对比可靠。 4 结语 采用多种手段对吴桂桥井田的煤岩层进行了综 合对比,但每一种对比手段只是从不同角度反映了 煤系地层沉积特点的一个侧面,各有其局限性。只 有取长补短,去伪存真,才能寻找出客观规律,从而 保证煤、 岩层对比的可靠性和真实性。 参考文献 [1 ] 中国煤田地质总局一二九勘探队 1河南省确山煤田煤炭资源 预测与评价研究报告[R ]1中国煤田地质总局一二九勘探队, 19921 [2 ] 河南煤田地质公司 1河南省晚古生代聚煤规律[M ]1武汉中 国地质大学出版社, 19911 责任编辑秦爱新 8 2006年第4期 中州煤炭 总第142期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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