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        貴州綏陽(yáng)縣聯(lián)盟煤礦地質(zhì)特征與可采煤層對(duì)比研究

        2018-11-27 09:59:50范波
        西部資源 2018年6期

        范波

        摘要:聯(lián)盟煤礦位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)風(fēng)崗北北東向構(gòu)造變形區(qū)北西邊緣的墳壩向斜東翼,區(qū)內(nèi)現(xiàn)今構(gòu)造形跡主要定型于燕山運(yùn)動(dòng)。井田內(nèi)次級(jí)褶皺構(gòu)造不發(fā)育,僅在斷裂構(gòu)造附近具較小的褶曲、撓曲現(xiàn)象,井田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的斷層有5條。井田內(nèi)可采煤層二層(C1.C3煤層)。C1為全區(qū)可采、穩(wěn)定煤層,C3煤層為大部分可采,較穩(wěn)定煤層。運(yùn)用標(biāo)志層法,層間距法,煤層頂?shù)装逄卣骷拔锾綔y(cè)井曲線特征等方面對(duì)煤層進(jìn)行對(duì)比,研究結(jié)果對(duì)礦區(qū)以后的工作具有很重要的參考作用。

        關(guān)鍵詞:聯(lián)盟煤礦;地質(zhì)特征;可采煤層對(duì)比;貴州;綏陽(yáng)縣

        1.礦區(qū)地層

        井田內(nèi)出露地層自老至新有:二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P1)、二系疊上統(tǒng)長(zhǎng)興組(P3)、三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1)、第四系(Q);自東向西地層分布為由老到新。現(xiàn)按從老到新的順序分別敘述各地層特征。

        1.1二疊系中統(tǒng)茅口組(P2)

        淺灰色、灰白色中厚層至巨厚層狀細(xì)晶至粗晶石灰?guī)r,塊狀構(gòu)造;產(chǎn)較豐富的海相生物化石。井田內(nèi)出露不全,見(jiàn)厚大于100m。

        1.2二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3)

        區(qū)內(nèi)的含煤地層,為一套海陸交互相多旋回沉積組成。產(chǎn)可采煤層、局部可采、不可采煤層及煤線4層~5層。厚度一般為76.38m~88.46m,平均厚80.05m。與下伏P2m地層假整合接觸關(guān)系。根據(jù)煤系地層的巖性、巖相、含煤性特征,可將含煤地層自下而上劃分為第一段(P3)、第二段(P3)及第三段(P3):

        (1)龍?zhí)督M第一段(P3):B3標(biāo)志層頂界至龍?zhí)督M底界,厚度18.23m~21.90m,含全區(qū)可采煤一層(C1)。分為6個(gè)巖性層:

        ①深灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r,層間夾砂、泥質(zhì)條帶或薄層狀泥巖。該層巖石堅(jiān)硬,厚度較大,地表多形成陡坎,可作C1.C2煤層之間標(biāo)志層(B3),厚3.85m~5.48m。

        ②淺灰至深灰色細(xì)砂巖,局部夾泥巖,厚2.84m~4.62m。

        ③深灰色泥巖,局部地段見(jiàn)少量粉砂巖,含大量結(jié)核狀、條帶狀黃鐵礦,厚5.41m~7.42m。

        ④淺灰色細(xì)晶灰?guī)r,為C1煤層直接頂板,可作C1煤層見(jiàn)煤標(biāo)志層(B4)厚0.47m~1.16m。

        ⑤煤層(C1)及炭質(zhì)泥巖。厚0.85m~2.47m。

        ⑥淺灰色粘土質(zhì)硫鐵礦,上部常含炭質(zhì)。黃鐵礦呈團(tuán)塊狀、結(jié)核狀、星散狀、晶粒狀不均勻分布于粘土巖中。厚2.48m~4.89m。與下伏茅口組呈假整合接觸。該層因巖性特殊、層位穩(wěn)定,作為龍?zhí)督M與下伏茅口組的分界標(biāo)志層(B5)。

        (2)龍?zhí)督M第二段(P3):B2標(biāo)志層頂界至B3標(biāo)志層頂界,厚度12.62m~21.82m。含煤層(線)1層~2層,其中C2為不可采煤層。分為4個(gè)巖性層:

        ①深灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r(B2),層間夾泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。上部泥質(zhì)加重出現(xiàn)較厚的泥巖夾層。本層厚3.80m~10.36m。產(chǎn)腕足類生物化石。

        ②深灰色泥巖,厚0.69m~3.14m。

        ③c2煤層:為不可采煤層,厚0.29m~0.95m,煤層底板常為粘土巖或炭質(zhì)泥巖。

        ④灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,層間夾菱鐵質(zhì)灰?guī)r條帶或團(tuán)塊,含黃鐵礦,中部夾淺灰色細(xì)砂巖。砂巖及泥質(zhì)粉砂巖中見(jiàn)較多的植物碎片化石。該層局部含一層煤線。

        (3)第三段(P3):長(zhǎng)興灰?guī)r底界至B2標(biāo)志層頂界,厚35.93m~49.09m。含大部可采煤一層(C3),不可采煤層一層(C4),可分為7個(gè)巖性層(組):

        ①深灰色泥巖,局部夾灰?guī)r薄層(或透鏡體),厚8.02m~15.30m。該層為P3l與P3c分層標(biāo)志層。

        ②深灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r,底部夾小于0.20m泥巖,厚1.16m~3.39m(B1)。該層為C4煤層直接或間接頂板,為C4煤層的主要標(biāo)志層。

        ③c4煤層:厚0.20m~1.00m。粉狀、鱗片狀,煤層底板常為粘土巖或炭質(zhì)泥巖。該煤層向南部逐漸演變?yōu)榭刹擅簩印?/p>

        ④灰色粉砂巖,夾泥質(zhì)條帶,局部見(jiàn)條帶狀黃鐵礦,中部泥質(zhì)較重,顯平行層理,厚1.71m~9.18m。

        ⑤深灰色泥巖,上部含少量砂質(zhì)條帶,下部見(jiàn)大量團(tuán)塊狀黃鐵礦,厚2.12m~4.96m。

        ⑥c3煤層:厚0.82m~2.27m。煤層中局部夾一層炭質(zhì)泥巖夾矸,夾矸厚0.10m~0.32m。該煤層向南部逐漸演變?yōu)椴豢刹擅簩印?/p>

        ⑦深灰色泥巖,下部夾薄層狀深灰色細(xì)晶灰?guī)r,局部見(jiàn)少量泥質(zhì)粉砂巖,粉砂巖,含黃鐵礦結(jié)核。厚11.83m~23.91m。

        1.3二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組(P3c)

        灰色、深灰色中厚層狀至厚層狀細(xì)晶至中晶石灰?guī)r,塊狀構(gòu)造。含硅質(zhì),呈燧石結(jié)核、團(tuán)塊及條帶狀。產(chǎn)較豐富的較大個(gè)體海相生物化石。厚度較穩(wěn)定,厚69.65m~74.32m,平均厚71.99m。與下伏P3l地層為整合接觸關(guān)系。

        1.4三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y)

        該層根據(jù)巖性組合特征可劃分為三個(gè)巖性段:沙堡灣段、玉龍山段和九級(jí)灘段。

        ①沙堡灣段為淺灰色、淺灰綠色薄層狀鈣質(zhì)泥巖、泥巖夾薄層狀泥灰?guī)r,普遍發(fā)育水平紋理構(gòu)造。該段厚度較穩(wěn)定,厚6.09m。與下伏P3c地層呈整合接觸關(guān)系。

        ②玉龍山段為淺灰色、灰色及淺灰綠色中厚層狀至厚層狀泥灰?guī)r、灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r;泥晶結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主,頂部發(fā)育鮞粒狀結(jié)構(gòu);以塊狀構(gòu)造為主,部分地段發(fā)育水平紋理構(gòu)造。厚144.51m。

        ③九級(jí)灘段為紫紅色、紫褐色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,夾淺灰色中厚層狀、厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r;發(fā)育水平紋理、層理構(gòu)造。偶爾見(jiàn)動(dòng)物化石。厚度大于100m。

        2.礦區(qū)構(gòu)造

        井田位于墳壩向斜東冀北段。墳壩向斜軸部位于草墳壩至陳家灣一線,軸向近南北,向南與棟青壩向斜相接。該向斜西冀地層傾向70°~95°,傾角50°~80°,局部地段有倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。向斜東冀地層傾向230°~280°,一般為250°~270°,傾角15°~50°,一般為20°~40°。向斜軸部出露最新地層為下三疊統(tǒng)茅鋪組,整體為一軸面向西傾的緊閉斜歪向斜。井田內(nèi)為一單斜構(gòu)造,地層、煤層呈單斜產(chǎn)出,傾向230°~280°,一般為240°~270°,區(qū)內(nèi)傾角一般為10°~28°。井田內(nèi)次級(jí)褶皺構(gòu)造不發(fā)育,僅在斷裂構(gòu)造附近具較小的褶曲、撓曲現(xiàn)象。井田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的斷層有5條。現(xiàn)將各斷層分述如下:F9斷層:位于井田中部,走向北西,傾向南西,延伸約1200m,水平斷距小于50m,垂直斷距小于25m。由ZKl702.ZKl502鉆孔控制。該斷層為一走向逆斷層,對(duì)區(qū)內(nèi)煤層有一定的破壞。F11斷層:位于井田南部。出露于新場(chǎng)灣、水井坎,走向長(zhǎng)1000余米,斷層傾向北西,為一斜交地層走向的正斷層,垂直落差小于20m。通過(guò)對(duì)聯(lián)盟生產(chǎn)坑道調(diào)查,該斷層對(duì)煤層無(wú)破壞。F12斷層:通過(guò)本次核實(shí)工作,該斷層地表僅在南面出露,延伸310m,聯(lián)盟煤礦生產(chǎn)礦井多處揭露,有兩個(gè)斷面,斷層傾向北東,為正斷層,斷層累計(jì)落差16m。F13斷層:出露于大屋基至黃腳板,走向長(zhǎng)1400m,傾向西南,為一斜交地層走向的正斷層,垂直落差25m左右。隱伏斷層:根據(jù)鉆孔揭露在ZKl601孔深171.60m處遇到規(guī)模較小的隱伏逆斷層造成C1煤層以下地層重復(fù)4.50m。

        上述斷層處于井田先期開(kāi)采地段的斷層有F9,垂直斷距<25m,由ZKl502.ZK1702鉆孔工程控制查明,隱伏斷層由ZK1601鉆孔工程揭露控制。綜上所述,井田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。

        3.煤層特征

        3.1含煤性

        井田內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P31),由一套海陸交互相多旋回沉積組成。含煤地層厚76.38m~88.46m,平均厚80.05m,含煤層4層,含煤平均總厚3.64m,含煤率為4.55%;可采煤層2層(C3為大部分可采、C1為全區(qū)可采),可采煤層平均總厚2.48m,含煤率3.10%;不可采煤層2層(C4、C2)。各可采煤層穩(wěn)定性參數(shù)、評(píng)價(jià)情況、分布、組合特征見(jiàn)表1。

        3.2可采煤層

        井田內(nèi)可采煤層二層(C1.C3煤層)。C1為全區(qū)可采、穩(wěn)定煤層,C3煤層為大部分可采,較穩(wěn)定煤層?,F(xiàn)將區(qū)內(nèi)各煤層自下而上分述:

        3.2.1 C1煤層

        位于龍?zhí)督M底部,下距茅口組灰?guī)r頂界3.73m~4.89m,一般4.26m。煤層全層厚度(可采厚度)為0.85m~2.47m,平均1.29m。本區(qū)見(jiàn)煤點(diǎn)18個(gè),可采點(diǎn)18個(gè),點(diǎn)可采率100%;可采面積5.22km2,面可采率100%;含0~1層夾石,夾石厚度0.11m~0.36m,一般厚0.23m,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。直接頂板為灰?guī)r(B4標(biāo)志層),底板為粘土質(zhì)硫鐵礦層(B5標(biāo)志層);屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。

        3.2.2 C3煤層

        位于龍?zhí)督M上部,上距煤系頂界(P3c/P31)15.68m~27.83m,平均為22.69m,上距C4煤層5.50m~10.53m,一般8.36m,下距C2煤層頂界22.52m~36.87m,一般29.72m。煤層全層厚度為0.17m~2.27m,平均0.83m;可采厚度為0.82m~2.27m,平均1.19m。本區(qū)見(jiàn)煤點(diǎn)21個(gè),可采點(diǎn)12個(gè),點(diǎn)可采率57%;其在鉆孑LZKl601以北可采,可采面積1.86kin2,面可采率42%;含0~1層夾矸,厚度為0.10m~0.32m,平均厚0.21m,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。頂板為泥巖,底板為粘土巖;屬較穩(wěn)定大部分可采煤層。

        4.煤層對(duì)比

        根據(jù)含煤巖系的沉積序列,煤層的空間組合關(guān)系、巖性組合特征、煤層賦存狀態(tài)及煤層自身的特點(diǎn)、頂?shù)装逄卣鞯确矫孢x用沉積序列、煤層的空間組合關(guān)系、標(biāo)志層法、層間距法、煤層頂?shù)装逄卣骷拔锾綔y(cè)井曲線特征等方面進(jìn)行對(duì)比,其對(duì)比情況如下:

        4.1標(biāo)志層法

        借助煤系地層中有一定層位并沿走向、傾向分布穩(wěn)定的特殊巖性層(標(biāo)志層),用以確定煤層的層序及空間關(guān)系進(jìn)行對(duì)比的方法,井田內(nèi)自上而下建立了4個(gè)標(biāo)志層。其對(duì)比情況如下:

        (1)B1標(biāo)志層:該層位于C4煤層之上,是C4煤層的直接或間接頂板,巖性為深灰色中厚層細(xì)晶灰?guī)r。厚度1.19m~3.39m,全區(qū)穩(wěn)定,易于識(shí)別,是確定C4、C3煤層的重要標(biāo)志層。

        (2)B2標(biāo)志層:該層位于含煤巖系中部,第二含煤段頂部,C2煤層之上,巖性為深灰色細(xì)晶灰?guī)r石,厚度3.82m~10.87m,全區(qū)穩(wěn)定,是確定C2煤層的直接標(biāo)志層。

        (3)B3標(biāo)志層:位于龍?zhí)督M一段頂部,巖性為深灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r,含燧石,層間夾砂、泥質(zhì)條帶或薄層狀泥巖,厚4.04m~5.70m。該層巖石堅(jiān)硬,厚度較大,地表多形成陡坎,易識(shí)別,可作為C1.C2煤層之間輔助標(biāo)志層。

        (4)B4標(biāo)志層:巖性為淺灰色細(xì)晶灰?guī)r,該層位于c1煤層之上,厚度0.47m~1.07m,全區(qū)穩(wěn)定,是C1煤層的直接頂板。

        (5)B5標(biāo)志層:該層產(chǎn)于煤系地層底部,為粘土質(zhì)硫鐵礦層,假整合于茅口組灰?guī)r侵蝕面之上,為C1煤層的直接底板。厚度3.73m~4.89m,全區(qū)穩(wěn)定,是確定C1煤層的可靠標(biāo)志層,也是確定含煤地層底界的標(biāo)志層。

        4.2層間距法

        利用煤層之間、煤層與含煤巖系的頂?shù)捉缰g的層間距關(guān)系進(jìn)行分析對(duì)比,確定煤層的相對(duì)位置。C4煤層與P3c/P3I之間、C4與C3、C3與C2煤層之間、C1與P31/P2m之間層間距也相對(duì)穩(wěn)定,利用層間距法進(jìn)行對(duì)比亦較可靠。

        4.3煤層自身特征對(duì)比法

        井田內(nèi)具有編號(hào)煤層C1.C2.C3、C4中,除C2煤層主要以塊狀煤為主,易于區(qū)分其他煤層,其余3層煤均以粉狀煤為主,其中C1煤層上部有少量塊煤。

        4.4測(cè)井曲線特征對(duì)比

        根據(jù)本區(qū)已取得的地質(zhì)資料,以本次測(cè)井資料為依據(jù),綜合研究對(duì)比確定取得本次測(cè)井結(jié)果,通過(guò)對(duì)比確定了三疊系下統(tǒng)夜郎組(T。v);二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組(PC);二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P1);二疊系中統(tǒng)茅口組(Pm);通過(guò)對(duì)比確定組合標(biāo)志層3層(WB1.WB3、WB5);通過(guò)對(duì)比確定了C1.C2.C3煤層,煤層對(duì)比可靠的有C1.C2.C3煤層。

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