摘要：近年来，煤矿开采逐步向地质条件差、构造复杂的地带延伸，冲刷带作为常见构造，它在大采高综采工作面中的大面积延伸严重制约着矿井的生产；尤其是在回采前，如果没有明确冲刷带的参数，会造成回采工艺的选择错误、设备的准备不足、瓦斯的抽放不达标等诸多问题；会使回采工作难以继续，以至影响采掘衔接，让矿井处于进退两难的被动状态。61203工作面内古河流冲刷带的特征、成因以及对煤矿生产带来的不利影响进行分析，对工作面设计以及采掘部署具有指导意义。
关键词：冲刷带：分布特征：对开采的影响
一，工作面概况
煤层冲刷带一般是指水流（河流、海水）对泥炭层或煤层的冲蚀、并常由砂质沉积物充填而成的地质体；它在煤矿开采过程中经常遇到，据其沉积特点不同，冲刷带分为：同沉积冲刷带、沉积后冲刷带、继承性冲刷带。冲刷带会对回采工作面造成较大影响，因此回采前准确预测冲刷带的特征尤其重要。61202工作面北邻61201工作面（已回采结束），南邻61203工作面（未掘）。根据61202回顺实际掘进地质资料，回顺南帮L10点以西14m～158m范围揭露岩性主要为砂质泥岩和中细砂岩，夹有少量煤与炭质泥岩，并伴有冲刷特征；根据巷道顶板探煤厚资料，该范围巷顶煤厚约0.3m～9.5m。冲刷带岩石有部分挤压入煤层现象因煤层形成不久，河流冲刷随即进行，又随即被砂质沉积物充填覆盖，因上覆砂质覆盖物密度较大，煤密度较小，煤与上覆岩体成岩作用较弱，因相互受力而侵入。
二、阐述综合分析法（以61202运输顺槽掘进实际揭露煤层情况作面为例）
采用物探、钻探、巷探、相邻巷道揭露、煤层厚度分析法、河流的侵蚀作用分析法、经验分析法等手段，递进分析预测冲刷带的范围、延展方向、岩性、宽度、深度、煤厚、煤质等特征；回采前应准确判断冲刷带对生产的影响。
1、根据61202运顺实际掘进地质资料，运顺M11点以东25m至以西56m范围揭露岩性主要为砂质泥岩、粉细砂岩，夹有少量煤和炭质泥岩，并伴有冲刷特征。
2、为探清掘进段异常范围煤层厚度，在该异常段针对巷道顶煤施工了6个顶板探煤孔，根据巷道顶板探煤厚资料，该范围巷顶煤厚约4m～7m，局部含泥质成分较高，为炭质泥岩。
三、61203工作面内煤层厚度异常探查孔情况
物理测井技术已广泛应用于地面勘探领域，然而对于煤矿井下钻探而言，由于施工目的多样性、设计特殊性、防爆要求、功耗限制、钻场空间狭小等原因，地面测井的多数技术不适于煤矿井下应用。目前只自然伽马、钻孔视频、井斜技术对煤矿井下环境适宜度较高。井下钻孔自然伽玛与视频同步探测系统是基于专利技术研发，专门用于煤矿井下钻孔综合新型采集与分析的新型技术。它能够一次完成视频、自然伽马、测斜数据采集，并结合软件进行数据的同步分析计算，获取钻孔岩性柱状、钻孔轨迹、钻孔结构等多项成果。在井巷开拓及按照探放水规程实施超前钻探过程中出现大量的探放水钻孔涌水现象及常规手段较难解释的地质现象。采用此项新技术的应用对上述现象进行了探测，查明了原因及地质异常现象。
为探明61203工作面煤层厚度变薄异常区范围及煤岩性资料，在61202运输顺槽调车硐针对61203面内施工了7个煤层异常探查孔，如下：
1、探查钻孔设计的目的
探明61203工作面内6煤厚度变薄异常区范围及煤岩性资料。为后期工作面安全回采提供可靠的地质资料。
2、设计工程量
共设计7个探查孔，其中6个（3组）为常规取芯钻孔，针对煤层顶、底板进行了探查，1个为不取芯常规钻孔，总工程量764m。见图1
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图1：61203工作面煤厚异常探查孔平、剖面图
3、随着断层倾角的增大，覆岩中所受到的垂向应力越来越大，而随着断层倾角的增大，覆岩所受的剪应力反而越来越小；断层带内所受的正应力随着工作面的推进逐渐增大，同时随着断层倾角的增大逐渐增大；断层界面的垂直向位移是随着断层倾角增大而增大，在距离不变的情况下，工作面推进至断层时，同一标高处上盘界面的滑移量大于下盘界面的滑移量；在距离相同时，煤柱及底板的塑性破坏范围是随着断层倾角减小而增大，可以得出在其他情况相同条件下，覆岩煤柱顶及底板孔隙中的压力是随着断层倾角减小而增大，在距离不变的情况下，工作面推进至断层，地下水流的流速会逐渐增大，也就是说留设的煤柱宽度是随着渗水危险性增大而增大的。
通过以上分析，冲刷带范围内煤层变化分布规律主要是受61202冲刷带沉积相变化影响所致：该地层由东向西由河漫滩相、河流相、河沼相到泥炭沼泽相过渡变化，体现在煤层由西到东在走向上厚度增厚，其煤层顶板岩石粒度变细：中细粒砂岩－粗粒砂岩－中细粒砂岩－细粒砂岩－粉砂岩、泥岩－含炭质泥岩。
61203冲刷带在西部变薄、缺失，主要是冲刷带形成晚期在东部河流作用增强并遭受一定的剥蚀所致，在井下明显可见煤层遭受剥蚀。无煤区是位于河道的不同部位所致。预测南部工作面冲刷带范围（煤层厚度小于1.8m）宽度在230m，其中全岩巷段宽度在20m以上，井田南部冲刷带有西拐趋势。预测61203运输顺槽揭露冲刷带位置，揭露冲刷带（煤层厚度小于1.8ｍ）宽度在170m，其中无煤区有两段，第一段为15m，第二段为33m，出现两段无煤区，说明河流在该处出现了支流，和预测冲刷带相比，揭露冲刷带宽度与预测范围相差60m，整体来看，预测结果所处的自然环境、河流特性、工程地质以及水文水力条件导致对冲刷的防护应遵循“顺其性、挫其峰、分其势、稳其流”的原则，按照顺应地势、因势利导和因地制宜的思路进行设计。
4 煤层冲刷带成因分析及对开采的影响
4.1 煤层冲刷带成因分析
古河流冲刷带一般是指古水流（河流、海水）对泥炭层或煤层的冲蚀，并通常由砂质沉积物充填而形成的地质体，体内大多发育有河流相沉积物。水流冲刷能形成煤层薄化区和无煤区，即在煤层形成过程中或形成后煤层遭受水流冲蚀破坏
引起煤层薄化或缺失。煤层冲刷带是引起煤层形态与厚度异常的常见原因之一，直接影响到矿井工作面设计及开采方式。
4.2 冲刷构造带对生产的影响
由于冲刷构造带的存在，使煤层厚度由4 m左右锐减为0.7 m，工作面内冲刷带厚度为1.5 m～ 3.0 m，冲刷带宽度60 m ～ 100 m，走向100°。加上伴生小断层的存在，并且顶板直接为坚硬细砂岩顶板覆盖，对工作面布置及采掘生产带来较大影响。鉴于地质构造对煤矿的安全生产具有严重的威胁，矿区必须做好对矿井地质构造预测、分析。准确地预报、预测未掘区或开采区的地质构造，不但要有丰富的第一手资料，而且必须采取各种手段进行综合分析，做出正确判断，达到准确的预测预报效果，提高经济效益。通过在矿井中收集大量原始资料，综合分析、对比和试验，利用一些小构造形迹变化来预测矿井地质构造，准确性较高，而且效果较好。以锤子、罗盘、放大镜、皮尺和计算机软件为工具，进行井下地质观测素描，进而揭示构造规律，借助几何作图、地质规律、构造参数处理来预测和评价构造的方法称为地质方法。借助计算机软件处理地表和井下获得的地球物理探测数据，通过成像、图像和数字解译来解释地质构造的方法称为物探方法。
5结论
通过对61203工作面冲刷带分布特征及其成因分析，认为本冲刷带对煤层的赋存特性、稳定性及煤质具有重要影响，在今后的开采过程中，应根据61202工作面冲刷带的成因及特征，对类似地质条件的工作面进行优化设计，特别在工作面及巷道布置时应设法避开冲刷带的不利影响；在工作面回采及巷道掘进过程中，应采用相应的工艺、技术措施来降低无效掘进工程量、降低煤炭的含矸率。
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论文作者:李全伦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/16
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