沖刷帶預(yù)測的有效方法

陳度軍，趙子葵

（延安市禾草溝煤業(yè)有限公司，陜西 子長 717300）

沖刷帶的形成一般是由于河流對泥炭層或煤層的剝蝕，并由砂質(zhì)沉積物所填充。延安市子長縣5＃煤層中較為常見，由于其走向沒規(guī)律、寬度范圍不確定、沉積砂巖較硬，對煤礦回采造成很大影響，甚至影響到礦井的開拓布局。禾草溝煤礦在前期勘探中由于鉆探控制網(wǎng)間距較大，未能發(fā)現(xiàn)沖刷帶，工作面掘進(jìn)過程中揭露沖刷帶，并在地表進(jìn)行打鉆勘探，共打8個(gè)鉆孔，勘探分析結(jié)果與實(shí)際有較大差異。后期依據(jù)5＃煤層頂板砂體等厚線平面圖重新對沖刷帶進(jìn)行分析，預(yù)測結(jié)果與實(shí)際揭露情況基本吻合。

1 煤層及地質(zhì)情況

禾草溝煤礦主采煤層為三疊系瓦窯堡組5＃煤層，為一套河湖相含煤沉積，地層平均厚度273.95m，與下伏永坪組整合接觸，5＃煤層平均厚度為2.19m，局部厚度為0.5m，井田西部5＃煤被剝蝕。

區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地之陜北斜坡中部，構(gòu)造形態(tài)為向北西方向緩傾的單斜構(gòu)造，傾角1°～3°。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，斷層不發(fā)育，在井田東部揭露有沖刷帶。

2 沖刷帶探測

由于工作面前期地質(zhì)勘探鉆孔網(wǎng)度為750m×750m，揭露的5＃煤層厚度均正常，未能發(fā)現(xiàn)沖刷帶。掘進(jìn)50103回風(fēng)順槽時(shí)井下揭露沖刷帶，礦方請地質(zhì)勘探單位進(jìn)行鉆探（見圖1），共布置10個(gè)鉆孔，其中有3個(gè)鉆孔厚度在2m以下，依據(jù)勘探鉆孔及井下揭露情況對沖刷帶范圍進(jìn)行圈定，預(yù)計(jì)50107工作面將不會受沖刷帶影響。

圖1 鉆探示意

在50105輔運(yùn)（即50107回風(fēng)）掘進(jìn)過程中揭露沖刷帶（見圖2），實(shí)際揭露情況與鉆探分析預(yù)測有差異。

圖2 50105輔運(yùn)順槽巷道素描

3 砂體等厚線平面圖

砂體等厚線的形態(tài)、厚度情況反應(yīng)了沖刷帶的分布特征及規(guī)律，砂巖顆粒大小可以反映水流急緩情況并對沉積相進(jìn)行判斷，依據(jù)砂巖厚度變化結(jié)合井下揭露情況及砂巖巖性特征，圈定沖刷帶的走向范圍。

統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)所有鉆孔頂板砂巖厚度，繪制了砂巖厚度等值線平面（見圖3），從砂巖等值線平面圖看出，砂巖厚度變化連續(xù)，規(guī)律明顯，厚度介于0～13.5m，整體走向?yàn)楸北睎|8°。參考已掘進(jìn)的50105 工作面對沖刷帶進(jìn)行了預(yù)測。50105工作面巷道高度為2.6m，揭露全巖巷為22m，井下打鉆探測全巖巷處頂板砂巖厚度在10m 以上，且?guī)r性較硬，以中粒砂巖為主；半煤巖巷（煤層厚度小于1.8m）長度為210m，半煤巖巷煤層平均厚度0.75m，受河水沖刷及后期成煤過程中局部壓力影響，煤層上下起伏不規(guī)律，局部有小的斷層，煤層頂板巖性以細(xì)粒砂巖、泥質(zhì)砂巖為主，煤層沖刷影響范圍內(nèi)煤層底板高程較未受影響區(qū)域底2～3m。

圖3 煤層頂板砂巖等厚線平面圖

通過以上分析，沖刷帶范圍內(nèi)5＃煤層變化分布規(guī)律主要是受5＃煤層至受5＃上煤層之間的巖層沉積相變化影響所致：該地層由東向西由河漫灘相、河流相、河漫灘相、河沼相到泥炭沼澤相過渡變化，體現(xiàn)在5＃煤層由西到東在走向上厚度增厚，其煤層頂板巖石粒度變細(xì)：中細(xì)粒砂巖-粗粒砂巖-中細(xì)粒砂巖-細(xì)粒砂巖-粉砂巖、泥巖-含炭質(zhì)泥巖，最后5＃煤與5＃上煤合為一層煤。5＃煤層在西部變薄、缺失，主要是5＃煤形成晚期在東部河流作用增強(qiáng)并遭受一定的剝蝕所致，在井下可見明顯5＃煤遭受剝蝕。無煤區(qū)是位于河道的不同部位所致。預(yù)測南部工作面沖刷帶范圍（煤層厚度小于1.8m）寬度在230m，其中全巖巷段寬度在20m 以上，井田南部沖刷帶有西拐趨勢。

50107膠運(yùn)順槽揭露沖刷帶位置與預(yù)測位置基本吻合，揭露沖刷帶（煤層厚度小于1.8m）寬度在170m，其中無煤區(qū)有兩段，第一段為15m，第二段為33m，出現(xiàn)兩段無煤區(qū)，說明河流在該處出現(xiàn)了支流，和預(yù)測沖刷帶相比，揭露沖刷帶寬度與預(yù)測范圍相差60m，整體來看，預(yù)測結(jié)果與揭露情況基本吻合（見圖4）。

圖4 50107膠運(yùn)順槽巷道素描圖

4 結(jié)語

利用砂體等厚線圖預(yù)測的沖刷帶走向、范圍，在后期順槽掘進(jìn)中得到了很好的驗(yàn)證，與鉆探方法相比，該方法更為有效、經(jīng)濟(jì)。該預(yù)測結(jié)果有以下幾方面價(jià)值：

1）可為后期三維地震勘探、鉆探縮小勘探范圍，節(jié)約成本；

2）為后期大巷開拓及工作面布置提供了較為準(zhǔn)確的地質(zhì)資料；

3）對頂板支護(hù)及水文地質(zhì)預(yù)報(bào)有指導(dǎo)意義。

〔1〕王宇林，趙明鵬，等.煤層沖刷帶的分類及預(yù)測〔J〕.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，（3）：249-253.