趙浩山

（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，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(duì)，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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)煤層厚度的影響

成煤沼澤的類型對(duì)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(jiǎn)單，分布面積廣，厚度穩(wěn)定。對(duì)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(jiǎn)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(shí)效應(yīng)對(duì)煤層厚度的影響

泥炭堆積時(shí)，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(huì)形成較厚煤層。下降幅度的差異還會(huì)導(dǎo)致煤層的分叉、變薄、尖滅。沉積時(shí)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(shí)，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(jìn)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(duì)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(jìn)，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(jìn)注入海灣、瀉湖，對(duì)煤層具有沖刷作用。

從鋁質(zhì)泥巖-10煤間砂泥巖對(duì)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(xì)砂巖，波狀層理、交錯(cuò)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(gè)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(duì)沖刷現(xiàn)象進(jìn)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(dòng)引起的煤厚變化

構(gòu)造變動(dòng)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(huì)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(jī)巷剖面圖

斷裂構(gòu)造對(duì)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(yán)重的破壞，有時(shí)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(jià)值。在本礦井內(nèi)，巖漿巖多為閃長(zhǎng)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?。礦井東部：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(gè)別點(diǎn)7煤層被吞蝕，總的來說對(duì)7煤層破壞不大。

3 結(jié)論

通過對(duì)海孜煤礦二疊紀(jì)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(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）海孜煤礦二疊紀(jì)含煤地層是以三角洲為主體和瀉湖海灣相互交替的沉積?？刹擅簩拥某擅赫訚桑?0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(shí)隨地對(duì)煤層、巖層進(jìn)行對(duì)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(shí)造成的，故在煤層分岔區(qū)確定層位時(shí)應(yīng)更多地考慮下伏地層的沉積物的壓縮比。

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

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TD82

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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。