煤層厚度變化的影響因素

令狐克橋

摘 要：本文分析了泥炭沼澤基底不平、沉積環(huán)境、后期構(gòu)造變動(dòng)、巖漿侵入體、喀斯特陷落柱等煤層厚度變化的影響因素。

關(guān)鍵詞：煤層；厚度變化；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.075

煤層厚度的差別十分巨大，從幾厘米到幾百米均有存在。按開采方法的需求，一般將其分為極薄煤層、薄煤層、中厚煤層、厚煤層和巨厚煤層。影響厚度變化的因素也很多，大體上可以分為原生變化和后生變化兩大類。認(rèn)識(shí)和掌握引起煤層厚度變化的地質(zhì)因素，可以在生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率和安全性。

1 泥炭沼澤基底不平對煤層厚度的影響

泥炭沼澤基地不平是最常見的原生變化影響因素，可以導(dǎo)致煤層的增厚、變薄甚至尖滅。對于古侵蝕基準(zhǔn)面上發(fā)育的泥炭沼澤，在沼澤的低洼處存在植物質(zhì)堆積形成的泥炭，但泥炭間相互隔離，當(dāng)該地區(qū)沉降或者地下水位上升時(shí)，原本相互隔離的泥炭沼澤就會(huì)連成一體。如我國湖北一些地區(qū)早二疊世梁山組沉積（如圖1所示）和美國東部煤田的一些煤層沉積以及我國的遼寧阜新、河北下花園等煤盆地。

泥炭沼澤基底不平引起的煤厚變化具有下列主要鑒別特征：

（1）泥炭沼澤形成環(huán)境決定了煤層的先天產(chǎn)狀，基底不平則會(huì)導(dǎo)致煤層底板起伏，但煤層頂板一般比較平整。

（2）煤層厚度變化急劇而不規(guī)則，且通常位于含煤巖系剖面的底部或下部。

（3）原始的沉積環(huán)境中，低洼的地帶煤層比較厚，當(dāng)基底凸起時(shí)，煤層也會(huì)隨之變薄或尖滅?；讕r層的界面會(huì)將煤層的分層或節(jié)理截?cái)?，上下分層呈超覆關(guān)系。

2 沉積環(huán)境對煤層厚度的影響

沖積扇體系是聚煤盆地的邊緣環(huán)境，泥炭沼澤主要發(fā)育于扇前、扇間洼地、扇三角洲和廢棄扇體上。在沖積扇體系中形成的煤層，其延伸與盆地軸向一致，向盆緣方向急劇尖滅，向盆地中心方向分岔變薄，常沿遠(yuǎn)端扇形成厚煤層。

河流體系可區(qū)分為曲流河、辮狀河和網(wǎng)狀河體系。曲流河體系中，泥炭沼澤主要發(fā)育于堤后、河道間泛濫盆地和廢棄河道上，因此形成的煤層呈透鏡狀，其延伸方向大致平行于同期沉積的河道砂體，沿此方向厚度穩(wěn)定，向兩側(cè)接近河道、越岸-決口扇沉積，則煤層急劇分岔或尖滅。辮狀河河道不穩(wěn)定，砂質(zhì)沉積物分散范圍廣，在支流間地區(qū)可形成透鏡狀煤體。

3 后期構(gòu)造變動(dòng)對煤層厚度的影響

后期構(gòu)造變動(dòng)分為褶皺和斷裂兩種，對煤層厚度的影響也有所區(qū)別。

3.1 褶皺構(gòu)造對煤層厚度的影響

當(dāng)受到褶皺構(gòu)造的影響時(shí)，一般表現(xiàn)為在褶皺的軸部煤層變厚，而在褶皺的翼部煤層則逐漸變薄或尖滅。同時(shí)，褶皺在形成過程中的擠壓和拉伸作用也會(huì)導(dǎo)致煤層隨之發(fā)生塑性流動(dòng)，煤層原有的結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變化，即形成構(gòu)造煤。

3.2 斷裂構(gòu)造對煤層厚度的影響

斷裂構(gòu)造的成因決定了其對煤層厚度并不能產(chǎn)生顯著影響，只能在斷層面附近，通過地質(zhì)牽引等作用使煤層發(fā)生局部加厚或減薄。一般壓性斷層常與強(qiáng)烈褶皺形變共生，使煤層局部增厚、疊覆，影響范圍較大。

4 巖漿侵入對煤層厚度的影響

4.1 巖床對煤層厚度的影響

巖床一般沿煤層頂板、底板或較厚煤層的中部分布，與圍巖層理大致平行。以斷裂為通道，選擇性順層侵入的較大的層狀、似層狀巖體，可將薄煤層全部吞蝕；可將厚煤層部分吞蝕，使靠近侵入體的煤層由于受巖漿熱的烘烤發(fā)生接觸變質(zhì)作用，變成天然焦，使接觸帶附近煤變?yōu)闊o煙煤或高變質(zhì)煙煤，形成局部的煤質(zhì)分帶。巖床對煤層的吞蝕，使礦井的儲(chǔ)量大為減少。

4.2 巖床對煤層厚度的影響

巖床對煤層的破壞程度與侵入部位有關(guān)。侵入到煤層中的巖體對煤層破壞最嚴(yán)重，其上下煤層可能全部發(fā)生接觸變質(zhì)，變?yōu)樘烊唤梗磺秩氲较虏繒r(shí)，由于熱量向上發(fā)散，對煤層影響較大；如果是沿頂板侵入的，影響則相對較小。

4.3 巖墻對煤層厚度的影響

巖墻切穿煤層及其頂?shù)装?，與圍巖層理斜交或近于垂直。巖墻在平面上呈長條狀延伸，當(dāng)巖墻成組出現(xiàn)時(shí)，其方向大致相同，并與主要斷裂線的走向一致。巖墻一般對煤層厚度的影響不大，僅在侵入部位吞蝕煤層；當(dāng)巖墻厚度較大時(shí)，可造成較寬的無煤帶，影響采區(qū)和采面的布置。侵入體兩側(cè)的煤層因發(fā)生接觸變質(zhì)，緊靠巖體處可變?yōu)樘烊唤?，稍遠(yuǎn)處變?yōu)闊o煙煤或高變質(zhì)煙煤。

5 喀斯特陷落柱對煤層厚度的影響

含煤地層下伏碳酸鹽巖等可溶巖，因地下水溶蝕引起上覆巖層冒落而成的柱狀塌陷體，稱喀斯特陷落柱，簡稱陷落柱。

陷落柱破壞了煤層的連續(xù)性，使本應(yīng)有煤層的部位被上覆地層的巖、煤碎塊所充填。充填堆積的巖石碎塊層序混雜、排列紊亂、棱角顯著、大小不一，并被黏土充填膠結(jié)，但多未成巖。陷落柱與圍巖的接觸界面呈鋸齒狀，鄰近陷落柱的煤層及頂板產(chǎn)狀基本正常，巷道貫穿柱體后仍可見原煤層。

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