董曉東

(西山煤電(集團)公司 鉆探分公司，山西 太原 030053)

西山煤電股份公司馬蘭礦位于太原西山煤田西北邊緣，礦區(qū)南部邊界處的南八、南九采區(qū)為后備資源區(qū)，以往地質資料對該區(qū)的解釋程度較低。為了保證礦井生產的正常銜接，西山煤電(集團)公司鉆探分公司近幾年在該區(qū)共計施工煤田鉆孔34 個，取得了大量準確可靠的地質數(shù)據(jù)。馬蘭礦礦井地質報告顯示，9#煤在南八采區(qū)有較大面積的無煤帶，但因當時鉆孔較少，無煤帶的邊界范圍精度較低，對以后井巷工程及工作面的布設影響較大。本文以新施工的補勘鉆孔為主，結合藍焰公司施工的煤層氣孔與以往鉆孔資料，重新圈定了南八采區(qū)的無煤帶，并對其空間特征及其成因做了詳細的分析研究。

1 地質概況

馬蘭井田位于太原西山煤田構造盆地的西北邊緣部位，井田地層出露由西向東，由老至新依次為:奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組及峰峰組;石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組;二疊系下統(tǒng)山西組及下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組及石千峰組;第三、第四系松散沉積不整合于不同時代基巖之上。含煤地層主要為太原組與山西組，共含煤19 層，自上而下編號依次為01、02、03、1、2、3、4上、4、4下、6上、6、6下、7、7下、8、8下、9、10、11號，含煤地層總厚150 m 左右，其中山西組含01 ～4下共9 層煤，太原組含6上～11 共10 層煤。

石炭系上統(tǒng)太原組，全厚89.10 ～115.40 m，平均104.70 m，屬海陸交互相沉積，與下伏本溪組連續(xù)沉積?；譑1晉祠砂巖在區(qū)內發(fā)育不好，常常相變?yōu)榧毶皫r，其上為一套黑色泥質巖、碎屑巖、石灰?guī)r夾煤層的沉積。9#煤位于太原組下部，上距8#煤10 m左右，煤層平均厚度1.63 m，可采性指數(shù)0.96，厚度變異系數(shù)28.3%，屬全井田大部可采的穩(wěn)定煤層。常含1 ～2 層夾石，最多3 層，為結構復雜的中厚煤層。頂板多為泥巖，底板多為泥巖或粉砂巖。

2 無煤帶的特征

無煤帶指因沉積、構造、河流沖刷等原因形成的煤層缺失的地帶或條帶。馬蘭井田9#煤層無煤帶位于井田北部M8、M9、M14#孔附近及井田東南部M65、M89 號孔附近，本文主要研究東南部南八采區(qū)的無煤帶。原地質報告中南八采區(qū)的無煤帶由M65 與M89 號孔圈定，呈扁豆狀，面積為0.83 km2。

2.1 無煤帶的重新圈定

收集整理了西山鉆探公司施工的補堪鉆孔資料，依據(jù)《煤炭地質勘查鉆孔質量標準》(MT/T1042－2007)對鉆孔進行了質量評價，所有鉆孔皆達到乙級孔以上，資料真實可靠。另收集部分由西山藍焰公司施工的煤層氣鉆孔資料，經(jīng)分析評價，煤層底板標高與厚度資料可以利用，再結合以往的鉆孔資料，應用煤層等厚線圖法，在修改后的底板等高線圖上重新圈定出了無煤帶的范圍，見圖1。

圖1 南八采區(qū)底板等高線及無煤帶邊界圖

2.2 無煤帶的特征

新收集的鉆孔中發(fā)現(xiàn)6 個鉆孔(MB6、MB7、MB12、MB15、XSM－121、XSM－122)也缺失9#煤，重新圈定的無煤帶范圍擴大了兩倍。無煤帶總體呈南西—北東方向的蛇曲狀條帶，往北東方向延伸至馬蘭礦與馬蘭二礦礦井邊界，長度約3.8 km，面積約2.78 km2。統(tǒng)計該區(qū)域的26 個鉆孔，有煤鉆孔中煤層厚度最大2. 43 m(M68 號孔)，最薄0. 45 m(M49 號孔)，平均厚度1.62 m。煤層厚度顯著變薄的鉆孔，僅有MB4 號孔(厚0. 70 m)與M49 號孔(厚0. 45 m)，其他鉆孔厚度均在1.11 m 以上。

3 無煤帶的成因分析

傳統(tǒng)理論認為，煤層厚度變化及無煤帶的成因有原生變化及后生變化兩類。原生變化包括地殼不均衡沉降、沉積環(huán)境和古地形、河流同生沖蝕、海水同生沖蝕等;后生變化包括河流后生沖蝕、地質構造變動、巖漿侵入活動、巖溶陷落破壞等。由圖1 可知，無煤帶的平面形態(tài)像一條彎曲的河流，初步推斷應為河流沖蝕而形成的。

3.1 無煤帶的成因分析

9#煤形成于晚石炭世，該區(qū)當時的沉積環(huán)境為過渡相－下三角洲平原，該時期水系發(fā)達，河流沖蝕致煤層變薄或缺失的現(xiàn)象比較普遍。為具體分析無煤帶的成因，從本區(qū)的26 個鉆孔中挑選出見煤鉆孔4個，無煤鉆孔6 個，每個鉆孔截取8#煤至孔底為研究對象，以8#煤底板為基準面，繪制出煤巖層對比圖，見圖2。

由圖2 可知，9#煤層缺失的鉆孔原煤層及頂?shù)装逦恢帽簧百|沉積物充填，而無煤帶附近鉆孔在該處多見黃鐵礦條帶，再結合圖1 中無煤帶的形態(tài)，這些都表現(xiàn)為明顯的河流沖刷的特征，與推斷相一致。查閱鉆孔巖芯鑒定表，發(fā)現(xiàn)該砂體中常常含有泥質包裹體、煤屑和炭化植物等滯留沉積物，且顯示定向序列，且MB4 與M49 號孔中9#煤光澤變暗，煤層變薄，直接頂板相變?yōu)榧殹⒅辛Ｉ皫r，應為河流沖刷切割煤層的正常頂板與部分煤層所致，表現(xiàn)為明顯的河流后生沖蝕的特征。綜上可見，該無煤區(qū)應為古河流在煤層沉積之后沖蝕而形成，而該無煤帶也指示了古河流的基本位置。

3.2 古河流沖刷帶

由圖1，2 可知，砂體自南西往北東方向逐漸變厚，指示了古河流的流動方向—北東方向，這也與該時期的地層傾向相一致。無煤帶的形態(tài)見圖1 確定了古河流的位置及基本范圍，其實際范圍應包括上述無煤區(qū)與煤層變薄區(qū)域。由圖2 可知，該處古河流切割深度約為5 ～25 m，并發(fā)現(xiàn)古河流平直段落揭露處以斜層理為主;古河流轉彎處為急傾斜層理和交錯理，而且頂板完整性較差。

4 結 論

通過分析研究無煤帶的形態(tài)特征與成因，為該采區(qū)以后巷道與工作面的布設提供了理論依據(jù)。古河流沖蝕煤層是一種常見的地質現(xiàn)象，在研究過程中如果忽視其對煤層或煤系地層的沖蝕作用，有可能出現(xiàn)地質上的誤判。把沖蝕作用與煤層斷失或原生尖滅等現(xiàn)象混淆，就會造成生產上采取不合理的技術措施。所以，在該采區(qū)圈定可采邊界計算儲量時應與原生尖滅相區(qū)分，采取不同的方法合理分析。

圖2 煤巖層對比簡圖

通過研究無煤帶，分析確定了其成因為河流沖刷。但是河流沖刷嚴重的地方才會造成煤層缺失，而通常情況下沖刷強度較低僅造成煤層厚度變薄，對于這種情況，需要在以后作進一步的研究。通過研究馬蘭南八采區(qū)的無煤帶，推斷在整個西山煤田，9#煤層在其他區(qū)域也會存在因古河流沖蝕而造成煤層變薄或缺失的現(xiàn)象，需要在以后的研究中對比論證。

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