華鎣山煤田龍門峽北井田含煤性及煤層穩(wěn)定性評價(jià)

胡平

摘要：根據(jù)巖性組合特征研究了龍門峽北井田含煤地層的含煤性。龍?zhí)督M一段（P2l 1）為本區(qū)的含煤段，本段含煤1-3層，一般為1層，從下至上煤層編號為I0、I1、I2煤層，其中I1煤層屬全區(qū)可采煤層，其它各煤層均屬不可采煤層。本段煤層平均總厚1.93m，全區(qū)可采煤層平均總厚1.82m。本段含煤系數(shù)為9.9%，全區(qū)可采煤層含煤系數(shù)9.3%。本文經(jīng)采用常規(guī)評價(jià)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)評價(jià)， I1煤層均為較穩(wěn)定煤層。

關(guān)鍵詞：龍門峽北井田；含煤性；煤層穩(wěn)定性評價(jià)

一、井田概況

龍門峽北井田位于渠縣縣城南東155°方位、直距約17km。礦區(qū)北距達(dá)州市75km、東距大竹縣縣城20km。行政區(qū)劃屬渠縣望溪鄉(xiāng)、奉家鄉(xiāng)、卷硐鄉(xiāng)及大竹縣廟壩鄉(xiāng)、清水鄉(xiāng)。井田西側(cè)有襄渝鐵路，其瑯琊站距礦區(qū)中心約7.5Km，東側(cè)有210國道和達(dá)渝高速公路，交通方便。井田地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°01′19″～107°03′48″，北緯30°38′38″～30°44′32″，礦區(qū)南北長約11.00km，東西平均寬1.44km，面積為15.7 km2。

二、井田地質(zhì)

本區(qū)在構(gòu)造上屬新華夏系第三沉降帶四川盆地川東褶皺帶西緣華鎣山背斜中段北部。華鎣山背斜西側(cè)為渠縣向斜，東側(cè)依次有大竹向斜、中山背斜、峨層山背斜、明月峽背斜等，軸向北北東，彼此呈線狀平行展布。

華鎣山背斜為本井田主要構(gòu)造，背斜樞紐線以2°～4°的傾伏角由南向北傾伏。地層走向N10～40°E，含煤地層傾角西翼10°～50°，東翼15°～45°，為近似對稱的脊?fàn)畋承薄^(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)次級褶皺，地表未發(fā)現(xiàn)斷層，深部在個(gè)別鉆孔中發(fā)現(xiàn)隱伏斷層共4條，斷距7～85m，對煤層有一定的破壞作用?？傮w看，該井田構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。

本區(qū)為隱伏井田，地表出露最老地層為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第二段（T1 f 2）。含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l），上與二疊系上統(tǒng)長興組（P2c）呈整合接觸，下與二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m） 呈假整合接觸。煤層深埋地下，在區(qū)內(nèi)最高標(biāo)高約364m。

三、含煤地層

區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l ），與下伏地層二疊系下統(tǒng)茅口組假整合接觸。本組厚112.24～173.39m，平均147m。按巖性本區(qū)該組分為五段，現(xiàn)從上至下分述于后：

龍?zhí)督M五段（P2l 5）：厚26.67～59.82m，平均36.93m，在井田的西翼N20-3號一帶最厚達(dá)59.82m。該段屬瀉湖沉積，頂部為深灰至黑灰色粉砂質(zhì)泥巖，中上部為灰色～深灰色中厚層狀泥晶～粉晶石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r與粉砂質(zhì)泥巖互層；下部為粉砂質(zhì)泥巖、灰綠色粉砂巖、細(xì)砂巖。

龍?zhí)督M四段（P2l 4）：厚60.37～73.24m，平均65.17m，該段在井田內(nèi)厚度較穩(wěn)定，屬海灣相沉積。上部為淺灰至灰色中厚層狀泥晶～粉晶石灰?guī)r，含燧石結(jié)核；中部為深灰色燧石灰?guī)r；下部為粉晶石灰?guī)r。上、下部各夾二至三層深灰色薄層砂質(zhì)泥巖。

龍?zhí)督M三段（P2l 3）：厚7.68～21.21m，平均16.01m，以井田中部為最厚，南、北兩端變薄。在該層的頂部普遍有一層0.5～1.0m厚的紫紅色菱鐵礦層，為潮坪環(huán)境變?yōu)楹抄h(huán)境的重要標(biāo)志。本段巖性為深灰至黑灰色薄層～中厚層泥巖、砂質(zhì)泥巖，中夾1～2層灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r，含少量硫鐵礦晶粒和和菱鐵礦結(jié)核。

龍?zhí)督M二段（P2l 2）：厚11.69～18.80m，平均15.89m，在井田南端最厚，向北有變薄的趨勢。該段巖性上、下部為淺灰～灰色，中部為灰色至深灰色中厚層狀泥晶～粉晶石灰?guī)r，富含燧石結(jié)核，下部含浸染狀黃鐵礦，中部夾兩層深灰色薄層泥巖。

龍?zhí)督M一段（P2l 1）：厚14.62～25.39m，平均19.57m，在井田南端較薄，其余地段厚度變化不大。該段屬泥炭沼澤相沉積，巖性為灰～深灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖及煤層，含硫鐵礦結(jié)核及植物碎片化石，顯水平層理。本段含煤1-3層，一般為1層，從下至上煤層編號為I0、I1、I2煤層，其中I1煤層屬全區(qū)可采煤層，其它各煤層均屬不可采煤層。在該段底部有一層厚約2.5m的淺灰色鋁質(zhì)泥巖，其中含有大量的黃鐵礦晶體。

四、含煤性

本區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l ）。煤系含煤1-3層，一般為1層，從下至上煤層編號為I0、I1、I2煤層，煤層平均總厚1.93m，含煤系數(shù)為1.3%。

龍?zhí)督M一段（P2l 1）為本區(qū)的含煤段。本段按巖性可分為9層，現(xiàn)從新到老敘述如下：

（9）粉砂質(zhì)泥巖、泥巖：灰～深灰色，致密，含黃鐵礦結(jié)核，夾鈣質(zhì)條帶，顯水平層理，含較多完整的動物化石 。厚0.00～3.23m，平均0.91m。

（8）鈣質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖：深灰色、灰色，緻密性脆，顯水平層理，含星散狀硫鐵礦晶粒，產(chǎn)完整的動物化石，尤以底部富集，厚1.09～5.65m，平均2.52m。

（7）I2煤層：上距龍?zhí)督M二段（P2l 2）一般3.43m；下距I1煤層一般7.87m。該煤層為不含夾矸的單一結(jié)構(gòu)煤層，在區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定，厚度變化大。I2煤層主要分布在21-2號勘探線以北及20-1號勘探線以南的大部份地區(qū)，而20-1號勘探線～20-1號勘探線間則無I2煤層分布。I2煤層厚0.00～0.54m，平均0.10m，屬不可采煤層。

（6）泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖：上部多為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，呈深灰色、灰色。下部多為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，呈深灰色、黑灰色。中部偶為細(xì)砂巖，呈灰色。含黃鐵礦和菱鐵礦結(jié)核，底部黃鐵礦呈薄層狀產(chǎn)出。具水平～水平波狀層理。含植物碎片化石。厚3.29～13.85m，平均7.87m。

（5）I1煤層：黑色，厚0.68～3.40m，平均1.82m。本層煤是本井田主要可采煤層。endprint

（4）泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖：泥巖、粉砂質(zhì)泥巖呈深灰色、黑灰色，細(xì)膩致密，有滑感，具鮞狀結(jié)構(gòu)，含植物根部化石。局部夾有細(xì)砂巖，呈淺灰色、灰褐色、灰色。厚0.00～4.97m ，平均2.56m。

（3）I0煤層：上距I1煤層一般2.56m；下距茅口組（P1m）頂界一般3.44m。該煤層為不含夾矸的單一結(jié)構(gòu)煤層，在區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定，厚度變化大。I0煤層僅在北端（即22-1號勘探線～23-1號勘探線間）的背斜軸部及南端（即19號勘探線～20號勘探線間）有零星分布，且均為煤線。I0煤層厚0.00～0.15m ，平均0.01m，屬不可采煤層。

（2）泥巖、砂質(zhì)泥巖：深灰色、黑灰色，含植物化石和星散狀黃鐵礦晶粒，其下局部為細(xì)砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，顯水平層理，底部含菱鐵礦結(jié)核。厚0.00～2.79m，平均1.02m。

（1）鋁質(zhì)泥巖：灰白色、淺灰色，致密細(xì)膩，具滑感，具鮞狀結(jié)構(gòu)。上部黃鐵礦含量較少，下部富含結(jié)核狀、星散狀黃鐵礦晶粒。厚0.79～4.58m，平均2.42m。此層全區(qū)普遍覆于茅口組灰?guī)r之上，為對比煤層的標(biāo)志層。

龍?zhí)督M一段（P2l 1）煤層平均總厚1.93m，全區(qū)可采煤層平均總厚1.82m。本段含煤系數(shù)為9.9%，全區(qū)可采煤層含煤系數(shù)9.3%。

本區(qū)按巖性組合特征劃分有4個(gè)標(biāo)志層，即1號標(biāo)志層二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰、深灰色厚層狀灰?guī)r，2號標(biāo)志層龍?zhí)督M第一段（P2l 1）底部的灰白色、淺灰色鋁質(zhì)泥巖，3號標(biāo)志層I1煤層直接頂板黑灰色、深灰色泥巖，4號標(biāo)志層龍?zhí)督M第二段（P2l 2）灰色中～厚層狀石灰?guī)r。詳見表1。

各煤層及標(biāo)志層厚度和間距統(tǒng)計(jì)表

表1

層位 煤層及標(biāo)

志層編號 煤層及標(biāo)志層厚度（米）最小～最大一般

層間距（米）

最小～最大 一般

P2l 2 4號標(biāo)志層 11.69～18.8015.89

1.41～8.88 3.43

P2l 1 I2煤層 0.00～0.540.10

0.83～7.82 3.32

3號標(biāo)志層 0.99～6.034.47

0.00～0.00 0.00

I1煤層 0.68～3.401.82

0.00～4.97 2.56

I0煤層 0.00～0.150.01

0.00～2.79 1.02

2號標(biāo)志層 0.79～4.582.42

0.00～0.00 0.00

P1m 1號標(biāo)志層 厚度不詳

五、可采煤層

I1煤層位于龍?zhí)督M一段（P2l 1）下部，上距龍?zhí)督M二段（P2l 2）底界一般11m；下距茅口組頂界一般6m。該煤層一般為不含夾矸的單一結(jié)構(gòu)煤層，僅在南端和北端各1個(gè)孔（19-1、23-3）、西翼中部兩個(gè)孔（N21-5、N22-2）共4個(gè)孔含1-3層夾矸，其中19-1、N21-5兩孔均含三層夾矸，23-3、N22-2兩孔均只含一層夾矸。夾矸單層厚0.05～0.27m。夾矸巖性在19-1、23-3、N22-2三孔中均為灰色、深灰色泥巖，在N21-5孔中，上、下兩層夾矸為深灰色炭質(zhì)泥巖，中間一層夾矸為深灰色泥巖、含少量炭質(zhì)。在本區(qū)竣工的27個(gè)鉆孔中，均見有I1煤層，其中厚度最小者為區(qū)內(nèi)北段的N23-1號孔，煤層總厚度為0.68m；厚度最大者為區(qū)內(nèi)西翼中部的N21-5號孔，煤層總厚度為3.40m。I1煤層總厚度0.68～3.40m，平均總厚度1.82m，采用厚度0.68～3.27m，平均采用厚度1.77m，屬全區(qū)可采煤層。I1煤層一般無偽頂、偽底，僅在N21-6、N21-2孔中分別見有0.07m與0.06m的偽頂，巖性為灰黑色炭質(zhì)泥巖；在N21-5、N22-2、23-1孔中分別見有0.05m、0.08m、0.15m的偽底，巖性分別為深灰色炭質(zhì)泥巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖及灰色泥巖、含炭質(zhì)。煤層直接頂板多為黑灰色、深灰色泥巖，結(jié)構(gòu)致密，含較多黃鐵礦結(jié)核、晶粒，含炭屑；直接底板多為深灰色、黑灰色泥巖及粉砂質(zhì)泥巖，結(jié)構(gòu)致密，含植物碎片化石、黃鐵礦結(jié)核及晶粒。

六、煤層穩(wěn)定性評價(jià)

本區(qū)I1煤層屬全區(qū)可采煤層，其它各煤層均屬不可采煤層。故以下僅對I1煤層的穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。

1、地質(zhì)方法評價(jià)

據(jù)本區(qū)鉆探揭露，I1煤層總厚為0.68～3.40m，采用厚度為0.68～3.27m，一般為單一結(jié)構(gòu)煤層。該煤層厚度變化較大，其總厚度的兩極值相差達(dá)2.72，可采厚度的兩極值相差達(dá)2.59m。從I1厚度等值線圖上看（詳見圖1），煤層厚度小于1.30m的主要分布在北端，在中部及南端有少量零星分布；厚度大于1.30m、小于2.00m的在東翼大部及西翼的北端及南端均有分布，是分布范圍最廣的厚度；厚度大于2.00m、小于2.50m的主要分布在西翼及東翼南端；厚度大于2.50m、小于3.00m的主要分布在西翼中部，在東翼南端有少量零星分布；厚度小于3.00m的僅分布在西翼中部，是分布范圍最少的厚度。從I1煤層沿走向厚度結(jié)構(gòu)變化上看，厚度由北向南總體上呈現(xiàn)出由薄變厚，在北端及南端雖有夾矸出現(xiàn)，但夾矸沿走向上迅速尖滅，其影響范圍很小。從I1煤層沿傾向厚度結(jié)構(gòu)變化上看，在第22號勘探線、第19號勘探線，厚度由背斜東翼向西翼總體上呈現(xiàn)出由薄變厚；在第20號勘探線，在10號孔以東（即背斜軸線以東），由N20-5號孔～20-1號孔～10號孔，厚度呈現(xiàn)出由厚～薄～厚的起伏狀變化，在10號孔以西（即背斜軸線以西），厚度則呈現(xiàn)出由厚變薄；在第19號勘探線，由N19-1號孔～19-1號孔～19-2號孔，厚度呈現(xiàn)出由薄～厚～薄的起伏狀變化，說明本勘探線煤層厚度由背斜軸線向兩翼是呈現(xiàn)出由厚變薄的變化；在北端及南端雖有夾矸出現(xiàn)，但夾矸沿傾向上也迅速尖滅，其影響范圍也很小。

圖1 I1煤層厚度等值線圖

總體看，I1煤層厚度變化較大，但全區(qū)可采且有一定變化規(guī)律，結(jié)構(gòu)較簡單，屬較穩(wěn)定煤層。

2、數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法評價(jià)

鉆探I1煤層總厚度0.68～3.40m，平均總厚度1.82m，標(biāo)準(zhǔn)差0.68，變異系數(shù)0.37。本區(qū)27個(gè)見煤鉆孔，煤層采用厚度均不小于0.60m，全部可采，可采指數(shù)為1。

根據(jù)有關(guān)礦井地質(zhì)規(guī)范將煤層穩(wěn)定性的變異系數(shù)評價(jià)指標(biāo)確定為：變異系數(shù)0.05～0.25，為穩(wěn)定煤層；變異系數(shù)0.25～0.50，為較穩(wěn)定煤層；變異系數(shù)0.50～0.75，為不穩(wěn)定煤層；變異系數(shù)>0.75，為極不穩(wěn)定煤層。根據(jù)上述變異系數(shù)指標(biāo)判定結(jié)果，本區(qū)I1煤層屬較穩(wěn)定煤層。

綜合上述常規(guī)評價(jià)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)評價(jià)，兩者確定的煤層穩(wěn)定程度類型一致，故本區(qū)I1煤層為較穩(wěn)定煤層。

七、結(jié)論

根據(jù)對龍門峽北井田含煤地層含煤性的研究，龍?zhí)督M一段（P2l 1）為本區(qū)的含煤段，本段含煤1-3層，其中I1煤層屬全區(qū)可采煤層，其它各煤層均屬不可采煤層。本段煤層平均總厚1.93m，全區(qū)可采煤層平均總厚1.82m。本段含煤系數(shù)為9.9%，全區(qū)可采煤層含煤系數(shù)9.3%。經(jīng)常規(guī)評價(jià)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)評價(jià)， I1煤層均為較穩(wěn)定煤層。

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