董　旭,　姚多喜,　梁澤鵬

(安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院, 安徽 淮南 232001)

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青東煤礦7#煤層構(gòu)造煤分布規(guī)律及其控制因素

董旭,姚多喜,梁澤鵬

(安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院, 安徽 淮南 232001)

為研究構(gòu)造煤對煤與瓦斯突出的控制作用，通過解譯鉆孔測井曲線,結(jié)合現(xiàn)場揭露情況,對7#煤各鉆孔構(gòu)造煤厚度進(jìn)行了判識,并利用軟件Surfer 8繪制了7#煤構(gòu)造煤厚度等值線圖,在此基礎(chǔ)上對7#煤構(gòu)造煤分布特征及控制因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:7#煤構(gòu)造煤普遍發(fā)育,東部構(gòu)造區(qū)較為發(fā)育,且構(gòu)造煤厚度變化較大;中部構(gòu)造區(qū),構(gòu)造煤厚度分布穩(wěn)定;在西部構(gòu)造煤在向斜核部較發(fā)育,兩翼相對變小。井田構(gòu)造分布受褶曲構(gòu)造和斷裂構(gòu)造的影響。

青東煤礦; 構(gòu)造煤; 地質(zhì)構(gòu)造; 控制因素; 分布規(guī)律

0　引　言

構(gòu)造煤是指煤層在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)生擠壓、剪切、變形、破壞或強(qiáng)烈的韌塑性變形及流變遷移的產(chǎn)物[1-2]。大量的現(xiàn)場調(diào)查表明:煤與瓦斯突出都選擇性的發(fā)生在構(gòu)造煤存在的區(qū)域,構(gòu)造煤是煤與瓦斯突出的必要條件[3]。對于構(gòu)造煤的分布規(guī)律及其控制因素,國內(nèi)外很多學(xué)者都對其進(jìn)行了相關(guān)研究[4-9]。其中，富向等通過對構(gòu)造煤與非構(gòu)造煤在微觀結(jié)構(gòu)上的差異分析,研究構(gòu)造煤的瓦斯放散特性[6];樂琪浪等從層滑構(gòu)造的角度探討了構(gòu)造煤的成因及分布規(guī)律,研究了煤與瓦斯突出問題和構(gòu)造煤的關(guān)系[7]，Mastalerza M等研究得出構(gòu)造煤的平均極限吸附量比原生結(jié)構(gòu)煤大21.26%,最大達(dá)到74%[8]，Stach E等根據(jù)煤層構(gòu)造變形后的破壞程度,劃分出不同類型的構(gòu)造煤[9]。文中通過對青東煤礦7#煤層進(jìn)行了分析,并利用鉆孔測井曲線和現(xiàn)場觀測兩種方法對比分析了7#煤層構(gòu)造煤的分布規(guī)律和影響構(gòu)造煤分布的因素。

1　井田概況

青東煤礦位于淮北煤田的中部,臨渙礦區(qū)的西部。東以大劉家斷層與海孜煤礦相鄰,西至F9斷層,北有宿北斷裂,南有孟集斷層,處在近東西向與近南北向斷層形成的夾塊內(nèi),屬箕狀斷塊式控煤構(gòu)造。

井田受印支期構(gòu)造、燕山期和新構(gòu)造期等多期構(gòu)造的影響。構(gòu)造主體表現(xiàn)為走向北西～近東西,局部略有轉(zhuǎn)折,向北、北東傾斜的單斜。地層傾角一般10°～20°,沿走向方向出現(xiàn)一定規(guī)模的地層起伏或次級褶曲;共查出落差3 m以上的斷層220條(≥10 m的斷層99條,<10 m的小斷層121條),其中正斷層216條,逆斷層4條;局部有巖漿巖侵蝕,構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。

目前，礦井主采煤層7#煤層,位于下石盒子組下部,煤層厚0～5.12 m,平均1.75 m,中厚煤層為主。全區(qū)含煤面積37.62 km2,其中可采面積28.09 km2,可采系數(shù)74.7%,在106個穿過點(diǎn)中,可采點(diǎn)90個，不可采點(diǎn)8個，尖滅點(diǎn)7個,巖漿巖吞蝕點(diǎn)1個,可采性指數(shù)85.0%;不可采區(qū)主要分布在礦井中西部的中深部地段。

2　構(gòu)造煤的分布特征

2.1構(gòu)造煤判識

現(xiàn)場觀測和測井曲線是獲取構(gòu)造煤資料的主要途徑。

2.1.1現(xiàn)場觀測井下構(gòu)造煤

為了便于實(shí)際操作,將煤的破壞類型劃分為三類:I為正常結(jié)構(gòu)煤、Ⅱ?yàn)檫^渡結(jié)構(gòu)煤、Ⅲ為構(gòu)造煤。

726工作面腰巷,位于Y6點(diǎn)前16 m處,觀察點(diǎn)可見煤層頂板,未見煤層底板,觀察點(diǎn)煤層厚約3.10 m,整體結(jié)構(gòu)完整。自上而下分4層(圖1),分層1屬Ⅱ類煤,厚約0.60 m,煤體結(jié)構(gòu)完整,原生結(jié)構(gòu)可辨,煤的宏觀煤巖類型為半亮型;分層2為Ⅰ類煤,厚約0.30 m,煤體結(jié)構(gòu)完整,煤堅(jiān)硬,原生結(jié)構(gòu)可見,有少許鏡面發(fā)育,煤的宏觀煤巖類型為光亮型;分層3屬Ⅱ類煤,煤約0.54 m,原生結(jié)構(gòu)可辨,有少許鏡面發(fā)育,煤的宏觀煤巖類型為半亮型;分層4屬Ⅲ類煤,厚約1.66 m,煤體結(jié)構(gòu)十分破碎,呈碎粒-粉末狀,煤的宏觀煤巖類型為半亮型。

728工作面風(fēng)巷外段,在F1點(diǎn)前21.20 m處。觀察點(diǎn)煤層整體破碎,煤層厚約2.80 m。自上而下分4層(圖2),分層1屬Ⅰ類煤,厚約0.42 m,煤體結(jié)構(gòu)完整,煤堅(jiān)硬,條帶結(jié)構(gòu)完整,塊狀構(gòu)造,原生結(jié)構(gòu)可見,煤的宏觀煤巖類型為半亮型;分層2為夾矸;分層3屬Ⅱ類煤,厚約0.54 m,原生結(jié)構(gòu)可辨,煤的宏觀煤巖類型為光亮型;分層4屬Ⅲ類煤,厚約0.38 m,結(jié)構(gòu)破碎,呈碎粒-粉末狀煤的宏觀煤巖類型為半亮型。

圖1　726腰巷觀察點(diǎn)煤層各分層實(shí)物

圖2　728風(fēng)巷外段觀察點(diǎn)煤層各分層實(shí)物

2.1.2測井曲線解釋構(gòu)造煤

視電阻率電位曲線(DLW)和人工伽瑪-伽馬曲線(HGG),是煤體物理性質(zhì)反映最明顯的兩種測井曲線。構(gòu)造煤中的孔隙較發(fā)育,含水量較大,導(dǎo)致構(gòu)造煤分層的視電阻率電位曲線幅值相對較小,由于構(gòu)造煤的密度比正常煤的密度小,且易于垮落,又導(dǎo)致構(gòu)造煤的人工伽瑪-伽瑪曲線幅值相對變大。

這兩條曲線的變化是判識構(gòu)造煤的主要依據(jù)。如果某煤層或煤層內(nèi)某分層的這兩條曲線有如此變化特征,即視電阻率電位曲線相對減小和人工伽瑪-伽瑪曲線的幅值相對增大明顯,則可判定為構(gòu)造煤;這兩條曲線沒有如此對應(yīng)變化,則可判定為正常煤;介于兩者之間的被判定為過渡煤[10-11]。

通過現(xiàn)場觀測,確定構(gòu)造煤的厚度,并根據(jù)鄰近鉆孔的測井曲線,利用軟件Surfer 8繪制出7#煤構(gòu)造煤的厚度等值線圖(圖3)。

圖3　7#煤構(gòu)造煤厚度等值線

2.2構(gòu)造區(qū)內(nèi)構(gòu)造煤分布特征

對7#煤層共分析了98個鉆孔的測井曲線。由于《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》沒有規(guī)定具有突出危險性的Ⅲ類煤分層厚度的臨界值,參照其他礦井的經(jīng)驗(yàn),取0.40 m為預(yù)測突出危險性的臨界值。

(1)東部構(gòu)造區(qū)。構(gòu)造煤平均厚為0.81 m,在統(tǒng)計(jì)的37個鉆孔中,構(gòu)造煤厚主要集中在0.40～1.60 m。該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育較好,構(gòu)造煤較厚,厚度變化較大。

(2)中部構(gòu)造區(qū):構(gòu)造煤平均厚為0.64 m,在統(tǒng)計(jì)的29個鉆孔中,構(gòu)造煤厚集中在0.40～1.00 m。該區(qū)構(gòu)造煤層厚度較穩(wěn)定。

(3)西部構(gòu)造區(qū)。構(gòu)造煤平均厚為0.73 m,在統(tǒng)計(jì)的32個鉆孔測井曲線中,構(gòu)造煤厚主要集中在0.50～1.80 m。該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜,構(gòu)造煤層較厚。蔣瓦房向斜兩翼構(gòu)造煤逐漸變薄,核部相對較厚。

總體上,青東煤礦7#煤層,構(gòu)造煤較發(fā)育,構(gòu)造煤厚度不穩(wěn)定,受斷裂構(gòu)造的影響,斷層附近構(gòu)造煤厚變化較大。東部構(gòu)造區(qū)構(gòu)造煤厚度變化較大;中部構(gòu)造區(qū)構(gòu)造煤厚度相對穩(wěn)定,淺部煤層受風(fēng)氧化帶的影響，構(gòu)造煤厚相對較厚;西部構(gòu)造區(qū)構(gòu)造煤相對較厚,構(gòu)造煤厚度較穩(wěn)定,蔣瓦房向斜軸部向兩翼呈現(xiàn)逐漸變薄的趨勢。

3　構(gòu)造煤分布的影響因素

3.1褶皺構(gòu)造

3.2斷裂構(gòu)造

4　結(jié)　論

(1)通過測井曲線判識構(gòu)造煤分層是預(yù)測構(gòu)造煤分布情況的較好方法;其中視電阻率電位曲線和人工伽瑪-伽瑪曲線所反映的信息比較敏感和有效。

(2)井田內(nèi)7#煤構(gòu)造煤普遍發(fā)育,在東部構(gòu)造區(qū)構(gòu)造煤厚度變化較大,受斷裂構(gòu)造影響較大;中部構(gòu)造區(qū)構(gòu)造煤的厚度較穩(wěn)定;在西部構(gòu)造煤因受到褶曲構(gòu)造的影響,在蔣瓦房向斜軸部構(gòu)造煤較厚,向兩翼呈現(xiàn)逐漸變薄的趨勢。

(3)井田內(nèi)7#煤層構(gòu)造煤發(fā)育及分布的控制因素主要有褶曲構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。

[1]張玉貴, 張子敏, 蓸運(yùn)興. 構(gòu)造煤結(jié)構(gòu)與瓦斯突出[J]. 煤炭學(xué)報, 2007, 32(3): 281-284.

[2]張子敏. 瓦斯地質(zhì)學(xué)[M]. 徐州: 中國礦業(yè)大學(xué)出版社, 2009.

[3]徐學(xué)峰. 逆斷層區(qū)構(gòu)造煤形成機(jī)制及分布規(guī)律的數(shù)值模擬[J]. 煤田地質(zhì)與勘探, 2012, 40(2): 6-8.

[4]王來斌, 沈金山, 高錫擎, 等. 任樓井田82煤層構(gòu)造煤分布及其控制因素[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù), 2011, 39(10): 112-116.

[5]胡廣青, 姜波, 陳飛, 等. 不同類型構(gòu)造煤特性及其對瓦斯突出的控制研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù), 2012, 40(2): 111-115.

[6]富向, 王魁軍, 楊天鴻. 構(gòu)造煤的瓦斯放散特性[J]. 煤炭學(xué)報, 2008, 33(7): 775-779.

[7]樂琪浪, 陳萍, 周建設(shè), 等. 構(gòu)造煤分布發(fā)育特征及其層滑構(gòu)造的關(guān)系[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù), 2010, 38(11): 112-115.

[8]MASTALERZA M, GLUSKOTER H, RUPP J. Carbon dioxile and methane sorption in high volatile bituminous coals fron lndiona [J]. lntemational Joumal of Coal Geology, 2004, 60(1): 43-55.

[9]STACH E, MACKOWSKY M T H, TEICHMIILLER M, et al. Stach’s textbook of coal petrology[M]. Berlin: Gebruder Borntraeger, 1982: 381-413.

[10]嚴(yán)家平, 定武. 利用煤田鉆孔測井信息判識祁東煤礦構(gòu)造煤的理論與實(shí)踐研究[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保, 2003, 30(6): 37-38.

[11]孫四清, 陳致勝, 韓保山, 等. 測井曲線判識構(gòu)造軟煤技術(shù)預(yù)測煤與瓦斯突出[J]. 煤田地質(zhì)與勘探, 2006, 34(4): 81-82.

(編輯王冬)

Qingdong coal mine 7#coal seam structure coal distribution laws and its controlling factors

DONGXu,YAODuoxi,LIANGZepeng

(School of Earth & Environment, Anhui University of Science & Technology, Huainan 232001, China)

Aimed at identifying the control effect of tectonic coal distribution on coal and gas outburst, this paper identifies the thickness of tectonic coal found in 7#coal seam structure by interpreting borehole logging curve and combined with field investigation and offers contour map of tectonic coal thickness in 7#coal seam structure, developed by using software Surfer 8 and gives an analysis of tectonic coal distribution of 7#coal seam. The results show that tectonic coal in 7#coal seam is found to be generally developed; eastern tectonic zone is better developed, with a greater variation in tectonic coal thickness; central tectonic zone has the stable distribution of tectonic coal thickness; and western tectonic zone is marked by relatively developed syncline core, with the two wings staying relatively smaller. Ida structure distribution is subjected to folding structure, faults and ground stress factors.

Qingdong coal mine; tectonic coal; geological structure; controlling factors; distribution law

2013-05-30

董旭(1986-)，男，安徽省利辛人，碩士，研究方向：礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)，E-mail：419072961@qq.com。

10.3969/j.issn.1671-0118.2013.04.012

TD713.1

1671-0118(2013)04-0364-03

A