楊建軍 李振

【摘要】本文通過對涿鹿煤田胡莊礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征的研究，找出煤層缺失原因，為礦井開拓開采提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】胡莊礦區(qū)；控煤構(gòu)造；無煤區(qū)；賦煤區(qū)

0引言

2009年肥礦集團(tuán)將涿鹿縣原胡莊煤礦和牛家窯煤礦整合，并進(jìn)行擴(kuò)界，整合后更名為肥礦集團(tuán)涿鹿安泰煤業(yè)有限責(zé)任公司胡莊煤礦，礦井面積5.2099km2。主采8、9號煤層，礦井保有儲量2135萬噸，可采1426萬噸，設(shè)計年生產(chǎn)能力45萬噸，服務(wù)年限22年。整合后礦井進(jìn)行技改施工并進(jìn)行地面補(bǔ)勘，通過實際揭露控制，擴(kuò)界區(qū)范圍出現(xiàn)大面積無煤區(qū)，造成技改設(shè)計無法按原方案進(jìn)行，現(xiàn)從構(gòu)造與成煤關(guān)系來研究煤層缺失原因。

１區(qū)域構(gòu)造

該區(qū)在大地構(gòu)造位置上屬于中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ）燕山沉陷帶（Ⅱ）冀西陷褶帶（Ⅲ）宣龍復(fù)向斜（Ⅳ）宣后向斜（Ⅴ）的南部。

在區(qū)域上武家溝煤田受水泉—洗馬林?jǐn)嗔眩ㄎ浼覝稀軜淞执髷嗔鸭包S羊山—雞鳴山斷裂）的控制，以斷裂為主，伴有褶皺及巖漿活動。褶曲構(gòu)造以武家溝向斜為主，該向斜基本軸向近北東—南西向，中部向南東突出的弧形不對稱褶曲，全長約6km。

２礦區(qū)構(gòu)造

胡莊煤礦位于武家溝煤田的西南部，武家溝向斜的西南端。基本構(gòu)造形態(tài)為向北東傾伏的北東—南西向的牛家窯向斜。地層走向呈北東—南西向，向斜兩翼傾角一般8°～38°，軸部平緩，約5°左右。主要褶曲、斷裂有褶曲構(gòu)造（牛家窯向斜、牛家窯波狀起伏構(gòu)造）、斷裂構(gòu)造（F1斷層）、廣布噴發(fā)巖。

３地層情況

涿鹿煤礦區(qū)地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)冀北地層分區(qū)宣化—蔚縣地層小區(qū)，地層層序由下至上依次為：薊縣系霧迷山組(Jxw)白云巖，鐵嶺組(Jxt)白云質(zhì)灰?guī)r；元古界青白口系下馬嶺組(Qnx)頁巖；中生界三疊系上統(tǒng)杏石口組砂礫巖(T3x)；中生界侏羅系下統(tǒng)南大嶺組玄武巖(J1n)；中生界侏羅系中—下統(tǒng)下花園組(J1-2x)含煤地層；中生界侏羅系中統(tǒng)髫髻山組(J2t)安山巖、安山集塊巖、凝灰質(zhì)砂巖、泥巖、砂礫巖；新生界第三系(R)；新生界第四系(Q)。

４煤層情況

8號煤層：厚度平均1.19m，為局部可采煤層，結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾石；煤層傾角平均18°左右。煤層頂板巖性為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。

9號煤層：厚度平均2.43m，為大部可采煤層，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含1—2層夾石，夾石厚度0.5～0.65m，巖性為炭質(zhì)泥巖；煤層傾角18°左右。煤層直接頂板巖性多為粉砂巖，直接底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖或泥巖，偶見粉砂巖。

10號煤層：厚度平均1.40m，為局部可采煤層，僅在井筒附近可采，其它位置均不可采；結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾石，煤層傾角平均16°左右。煤層直接頂板巖性多為粉砂巖，直接底板為泥巖。

５勘查成果分析及問題討論

５.１地面補(bǔ)勘情況

2011-2012年胡莊煤礦共施工地面補(bǔ)勘鉆孔87個，其中HZ-1、HZ-4號鉆孔位于F1斷層西側(cè)的一采區(qū)范圍，分別見3個和4個可采煤層，鉆探煤層厚度1.5～2.0m；HZ-2、HZ-3、HZ-5、HZ-6四個鉆孔位于F1斷層?xùn)|部，工程量分別為662m、592m、722m和602m，穿過煤系后進(jìn)入煤系基底未見煤； HZ-7終孔深度868.13m，在783m處鉆探見煤1.84m，電測厚度2.61（1.82）2.4m；后在HZ-6和HZ-7鉆孔之間補(bǔ)打HZ-8號鉆孔，工程量728m，見0.7m厚煤層，未達(dá)到煤層最低可采厚度0.8m。根據(jù)地面補(bǔ)勘鉆孔揭露，胡莊煤礦F1斷層以東存在大面積無煤區(qū)。

５.２問題探討及煤層缺失原因分析

根據(jù)地面補(bǔ)勘鉆孔，結(jié)合原地面鉆孔牛2、西5、西6及胡莊煤礦西部張礦集團(tuán)牛西井實際揭露煤層情況，將胡莊煤礦劃分為4個塊段，即胡莊煤礦北部沉積無煤區(qū)、F1斷層?xùn)|側(cè)構(gòu)造無煤區(qū)、胡莊煤礦賦煤區(qū)、胡莊煤礦擴(kuò)界區(qū)賦煤區(qū)。

通過胡莊煤礦井下巷探實際揭露，在牛家窯向斜以南雖受構(gòu)造影響煤層起伏嚴(yán)重，但煤層沒有缺失；牛家窯向斜以北煤層逐漸尖滅，只賦存幾個連續(xù)完整的薄層煤線，說明煤層缺失不是構(gòu)造影響而是沉積造成。

根據(jù)成煤環(huán)境分析，沉積無煤區(qū)形成主要是當(dāng)時沉積環(huán)境的不穩(wěn)定性，煤層基底幾經(jīng)起浮沉降，造成煤層局部沉降形成或抬升缺失，即牛家窯向斜以南賦煤區(qū)當(dāng)時處于沉降成煤期，向斜以北無煤區(qū)處于起伏抬升期。

F1斷層?xùn)|側(cè)構(gòu)造無煤區(qū)形成原因，主要受F1斷層控煤構(gòu)造影響，

６煤層、褶曲、斷層形成過程復(fù)原

該區(qū)域自太古代—早元古代結(jié)晶基底形成以后，基本上處于迭次沉降的負(fù)性狀態(tài)。中元古代—晚元古代早期的海侵期間，具有軸緣坳陷的性質(zhì)，形成近東西向的帶狀海槽，普遍接受了中上元古界海相碳酸鹽巖及碎屑巖沉積。古生代又沉積了海相及海陸交互相地層，西部因后期剝蝕而缺失。三疊世末的印支運動，引發(fā)了規(guī)模不大的巖漿活動，形成了早侏羅世南大齡期的中、基性火山巖建造。在此之后，地殼運動進(jìn)入了相對平靜期，并在山間坳陷中形成了較厚的陸相含煤建造。中侏羅世燕山運動興起，終結(jié)了含煤地層的沉積，隨著燕山運動強(qiáng)度的不斷加大，導(dǎo)致了大規(guī)模的巖漿活動，形成了髫髻山期火山巖及火山碎屑巖建造。中侏羅世，強(qiáng)烈的構(gòu)造運動首先使地層發(fā)生褶皺變形，并伴有同生斷裂，進(jìn)而又形成自南向北逆沖的同方向逆掩斷層和飛來峰構(gòu)造。晚侏羅世的地殼運動主要表現(xiàn)為較強(qiáng)烈的酸性火山噴發(fā)和巖體侵入。白堊紀(jì)以后，該區(qū)域基本處于上升剝蝕狀態(tài)。燕山運動奠定了該地區(qū)現(xiàn)今的基本構(gòu)造格架。

該區(qū)成煤期為侏羅系下花園組，下花園組下段地層沉積在由印支運動形成的古基底之上，組成煤系基底的地層為元古界鐵嶺組白云巖、下馬嶺組頁巖及中生界南大齡組玄武巖、安山巖等。不同的地質(zhì)時代和不同的抗風(fēng)化能力，造就了古基底的高低錯落、凹凸不平的古地貌景觀，在基底的相對低洼處首先開始了下花園一段下部的沖、洪積相的砂、礫巖的沉積，隨著均衡沉降作用的不斷進(jìn)行，高低起伏的古基底被填平補(bǔ)齊，形成了統(tǒng)一的湖泊，在大量涌入的粘土物質(zhì)的填充下湖泊被迅速的淤塞填平，粘土沉積物經(jīng)過一系列物理、化學(xué)變化及成巖作用后，便形成了分布廣泛、層位穩(wěn)定特征明顯的鮞狀粘土巖標(biāo)志層，從而結(jié)束了下花園下段的沉積。

下花園組上段地層的沉積，繼承了下花園組下段晚期的沉積環(huán)境，連續(xù)沉積在下花園組下段晚期所形成的淤淺的湖泊之上，此時的被於淺的湖泊上，河流縱橫，水介質(zhì)顯示出堿性還原條件，地殼緩慢沉降，河流側(cè)向改道頻繁，古氣候開始由原來的干旱氧化環(huán)境向溫濕的還原環(huán)境轉(zhuǎn)變，沉積了下花園組二段底部的灰白色砂巖、粉砂巖及灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖。隨著沉積作用的不斷進(jìn)行，盆地內(nèi)植物繁茂、森林廣布，沼澤或泥炭沼澤廣泛發(fā)育，潛水面適中，盆地均勻緩慢沉降，為泥炭的聚積提供了良好的有利場所和雄厚的物質(zhì)條件，因而形成了全區(qū)普遍發(fā)育且厚度較大的9號煤層，煤層積聚后，盆地基底開始不均衡的沉降，局部地段發(fā)生了幾次短暫的聚煤作用，形成了9號煤層上部的幾層薄煤層。

【參考文獻(xiàn)】

［１］河北省張家口地區(qū)中生代含煤盆地沉積環(huán)境研究報告[R].河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊,1992.

［責(zé)任編輯：曹明明］