海孜煤礦可采煤層厚度變化原因分析

趙浩山

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，安徽宿州234000）

海孜煤礦可采煤層厚度變化原因分析

趙浩山*

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊，安徽宿州234000）

由于煤層受成煤環(huán)境、河流沖刷剝蝕、褶皺、斷裂及巖漿巖侵入等因素的影響，引起了煤層的加厚或變??；煤層厚度變化會給礦井的生產(chǎn)、巷道的開拓造成了一定的難度。通過資料分析找出了煤層厚度變化因素和分布規(guī)律；因此查明和掌握可采煤層厚度變化分布的特征，摸清煤層厚度變化的規(guī)律，對海孜礦井生產(chǎn)、開采具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

成煤環(huán)境；煤層厚度變化；河流沖刷剝蝕變薄；斷裂構(gòu)造；巖漿巖侵入

海孜煤礦位于安徽省淮北市濉溪縣境內(nèi)，屬淮北煤田海臨童礦區(qū)，井筒位于祁集鎮(zhèn)。海孜煤礦含煤地層為二疊系，其中山西組（P1s）、下石盒子組（P1xs）和上石盒子組（P2ss）為主要含煤組?？刹擅簩佑?層，可采總厚10.23m，占含煤總厚的71.6%。由于煤層受成煤環(huán)境、河流沖刷剝蝕、褶皺、斷裂及巖漿巖侵入等因素引起了煤層的加厚和變薄，對礦井建設(shè)和生產(chǎn)造成了一定的影響。

1 煤層厚度的原生變化

1.1 成煤環(huán)境對煤層厚度的影響

成煤沼澤的類型對煤層厚度的影響較大，10煤層的成煤環(huán)境為濱海平原混炭沼澤，因此10煤層層位穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，分布面積廣，厚度穩(wěn)定。對于三角洲平原泥炭沼澤來說，發(fā)育于分流間泛濫盆地上的泥炭沼澤，它順著分流河道的方向上厚度變化不大；在垂直分流河道的方向上，由于分流河道的分隔作用造成了煤層厚度變化較大，甚至尖滅，如81煤和31煤。而發(fā)育于廢棄的三角洲朵葉上的或網(wǎng)狀分流河道為特征的三角洲平原上的泥炭沼澤，形成的煤層結(jié)構(gòu)較簡單，層位較穩(wěn)定，煤層層數(shù)多，分布面積廣，厚度變化不大。

1.2 基底不均衡沉降和差異壓實效應(yīng)對煤層厚度的影響

泥炭堆積時，地殼下降的速度控制著泥炭的發(fā)育程度，而下降的幅度差異，導(dǎo)致了泥炭層厚度的差別，只有當(dāng)植物遺體的堆積速度和地殼的下降速度保持一致，才會形成較厚煤層。下降幅度的差異還會導(dǎo)致煤層的分叉、變薄、尖滅。沉積時地殼的上升或下降具有繼承性，隨著地殼的下降，早期沉積物便不斷被壓實，鑒于各部位沉積物的組成及其承壓系數(shù)的不同，由此產(chǎn)生的壓縮比不同，因而造成沼澤基底的起伏，從而導(dǎo)致泥炭層厚度的差異，進而導(dǎo)致煤層的分岔、變薄、尖滅和煤層間距的變化。

2 煤層的后生變化

煤層的后生變化，主要包括河流對煤層的沖刷剝蝕、褶皺和斷裂引起的煤層加厚和變薄、以及巖漿巖侵入引起的煤厚的變化等。

2.1 煤層的后生沖蝕

海孜礦井煤層的后生沖蝕主要表現(xiàn)在10煤層。早二疊世晚期，在10煤層形成以后地殼緩慢下沉，兩淮地區(qū)發(fā)生了短暫的海進，大部分地區(qū)淪為海灣、瀉湖，本區(qū)發(fā)育三角洲體系，三角洲推進注入海灣、瀉湖，對煤層具有沖刷作用。

從鋁質(zhì)泥巖-10煤間砂泥巖對比圖（圖1）上可以看出，比值大于1/2的相區(qū)多呈條帶狀分布，各相區(qū)分帶性較好，分流河道主要發(fā)育在本區(qū)西部及三角區(qū)。而10煤層的變薄帶恰在西部及三角區(qū)（圖2）。

由10煤頂板巖性分布圖（圖2）可以發(fā)現(xiàn)，砂巖頂板呈條帶狀，基本與10煤層變薄帶吻合。而10煤層厚度在變薄帶邊緣變化突然也是煤層沖刷的間接依據(jù)。10煤上砂巖以中粗砂巖為主，局部細砂巖，波狀層理、交錯層理，含泥質(zhì)包體和煤屑，10煤上沉積斷面圖（圖3）反映了10煤層的沖蝕情況。

圖1 鋁質(zhì)泥巖-10煤間砂泥巖比圖

圖2 10煤層頂板巖性圖

10煤上砂巖厚度等值線，厚度大于10m的地段與10煤層的變薄帶基本吻合，從中可以看出砂巖厚度大于10m的區(qū)域在首采區(qū)有一分支，在局部地段也有沖刷，而鉆孔未見到有沖蝕到煤層的現(xiàn)象。從收集的礦井資料看，局部有沖刷現(xiàn)象，但造成的破壞性不大。

從10煤層的灰分等值線垂直變薄帶的延展方向看，說明分流河道與煤層不是同期形成的。它間接地證明了10煤層的后期沖蝕作用。10煤層的沖刷現(xiàn)象不僅發(fā)生在本煤礦，相鄰臨渙煤礦、童亭煤礦也有顯示，海孜、臨渙、童亭三礦10煤層厚度等值線，變薄帶貫穿整個區(qū)域，而10煤層頂板巖性分布，其中砂巖頂板呈條帶狀分布，不難看出它與煤層變薄帶吻合得相當(dāng)好，證明了10煤層的沖蝕作用在海、臨、童3礦是連續(xù)的。從鉆孔取芯資料看，煤層變薄帶內(nèi)的鉆孔取芯資料，或多或少地對沖刷現(xiàn)象進行了描述（表1）。

表1 煤層變薄帶內(nèi)鉆孔取芯資料

2.2 構(gòu)造變動引起的煤厚變化

構(gòu)造變動能夠引起煤層形態(tài)和結(jié)構(gòu)的變化．由于煤層本身比較軟，在構(gòu)造應(yīng)力的影響下，容易產(chǎn)生塑性流變，產(chǎn)生煤層的加厚、變薄、尖滅或煤層和頂?shù)装宓南嗷ゴ┎瀣F(xiàn)象。構(gòu)造引起的煤厚變化的部位是應(yīng)力比較集中的部位。海孜煤礦首采區(qū)巖層波狀起伏，應(yīng)力容易集中，煤層的厚度會因小構(gòu)造的影響而產(chǎn)生變化，通過分析海孜煤礦的礦井資料，可以看出小構(gòu)造引起的各種煤厚變化。以褶皺為主的煤厚變化（圖4），褶曲軸部加厚，翼部變薄。

圖4 810機巷剖面圖

斷裂構(gòu)造對煤層厚度的影響，表現(xiàn)為斷層的無煤帶及兩側(cè)的厚度變化帶，由于斷層的張性、張扭性的引張拖拽作用造成變薄帶；由于斷層的壓性、壓扭性使斷裂兩惻有可能出現(xiàn)逆掩和擠壓聚集的煤層加厚帶（圖5、圖6）。

圖5 811風(fēng)巷剖面圖

圖6 7101改造切眼圖

2.3 巖漿巖侵入甜煤層的影響

巖漿巖侵入煤層使煤層形態(tài)、厚度發(fā)生很大的變化。使煤層構(gòu)造和煤質(zhì)遭受嚴重的破壞，有時候煤層被大片吞蝕或變質(zhì)為天然焦，喪失了原有的工業(yè)價值。在本礦井內(nèi)，巖漿巖多為閃長玢巖，呈巖床產(chǎn)出，局部發(fā)育巖脈，巖床侵入5煤組，使5煤變薄，被吞蝕或變?yōu)樘烊唤埂５V井東部：巖漿巖順10煤層侵入，出現(xiàn)小片巖漿巖侵入?yún)^(qū)，造成10煤層的結(jié)構(gòu)，厚度、煤質(zhì)發(fā)生較大變化，煤層甚至被吞蝕變成天然焦。礦井中部：巖漿巖零星侵入7煤層，個別點7煤層被吞蝕，總的來說對7煤層破壞不大。

3 結(jié)論

通過對海孜煤礦二疊紀舍煤地層沉積環(huán)境分析及煤層賦存規(guī)律的研究，得到以下幾點認識：

（1）海孜煤礦二疊紀含煤地層是以三角洲為主體和瀉湖海灣相互交替的沉積。可采煤層的成煤沼澤：10煤層為濱海平原泥炭沼澤，31、32、7、81、82為三角洲平原泥炭沼澤。

（2）找出各煤層的厚度變化規(guī)律：10煤層厚度較穩(wěn)定，只是在礦井西部及三角區(qū)由于分流河道沖蝕，造成條帶狀不可采區(qū)。82煤厚度較穩(wěn)定，首采區(qū)由于地層的波狀起伏派生的小構(gòu)造，造成82煤首采區(qū)厚度不穩(wěn)定。81煤由于其成煤環(huán)境決定了它的厚度不穩(wěn)定，81煤頂板為粉砂巖，泥巖的部位，煤層厚度較大，而煤層薄的部位，頂板多為砂巖。7煤層4～5線以西厚度較穩(wěn)定，4～5線以東煤層厚度變化較大。31煤層厚度不穩(wěn)定。

4 建議

（1）礦井生產(chǎn)過程中要以沉積環(huán)境為基礎(chǔ)，隨時隨地對煤層、巖層進行對比，以便準(zhǔn)確確定層位，由于本區(qū)煤層分岔多為差異壓實造成的，故在煤層分岔區(qū)確定層位時應(yīng)更多地考慮下伏地層的沉積物的壓縮比。

（2）加強對礦井構(gòu)造，特別是小構(gòu)造的研究，確定應(yīng)力方向，進一步找出煤厚變化的規(guī)律。

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1004-5716（2015）11-0119-04

2015-05-27

2015-05-29

趙浩山（1976-），男（漢族），安徽宿州人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)勘探工作。