李 健

（甘肅煤炭地質(zhì)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

1 概況

山丹平坡煤礦礦區(qū)可分為一、二、三、四、五、六號共六個(gè)井田。礦區(qū)范圍北起瞭高山，南至峽子山北側(cè)的六號井，東西最大寬度約7 km，南北最長長度12 km，面積約50 km2。礦區(qū)至山丹縣城有公路、專用鐵路線相通，對外交通便利。礦區(qū)勘查歷史悠久，三號井田在明代洪武年間淺部便有小窯開采，屬于甘肅省少有的煉焦配焦用煤產(chǎn)地。本次工作主要在前人工作基礎(chǔ)上對平坡礦區(qū)地質(zhì)及煤層主要賦存特征進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)地層區(qū)劃屬秦祁昆地層區(qū)祁連～北秦嶺分區(qū)北祁連小區(qū)，作為本區(qū)主要含煤地層的下二疊統(tǒng)太原組，其地層分區(qū)一般歸于北祁連分區(qū)肅南小區(qū)[1]。根據(jù)地層出露及鉆探揭露情況，下寒武統(tǒng)大黃山群（∈1dh）淺海相淺變質(zhì)巖為本區(qū)的沉積基底；上石炭統(tǒng)羊虎溝組（C2y）為海陸交互相沉積；下二疊統(tǒng)太原組（P1t）為海陸交互相含煤沉積；中二疊統(tǒng)大黃溝組（P2d）、上二疊統(tǒng)窯溝群（P3yg）為陸相碎屑巖沉積；中生界為陸相盆地沉積的碎屑巖，沉積了三疊系中下統(tǒng)西大溝群（P1-2xd）、中侏羅統(tǒng)窯街組（J2y）及下白堊統(tǒng)河口群（K1hk）。新近系臨夏組（N2l）為陸相紅色碎屑巖，第四系（Q）沉積類型多樣。平坡礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖如圖1。

圖1 平坡礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖

本區(qū)主要含煤地層為下二疊統(tǒng)太原組（P1t），主要由灰色、灰黑色、黑色砂巖、頁巖及煤層所組成。根據(jù)巖性，由下而上分為四段，可采煤層賦存于中下部第一段及第二段地層中。

（1）太原組第一段。主要以砂巖、砂質(zhì)頁巖、頁巖、煤層及石灰?guī)r構(gòu)成。含煤7層，下部5層，俗稱野五列，呈凹鏡狀，厚度變化較大，無開采價(jià)值；上部二層為正底槽和正二槽，中間以4 m的頁巖相隔，為礦區(qū)內(nèi)主要可采煤層。厚度74 m左右。

（2）太原組第二段。巖性為灰白、灰黑色砂巖及砂質(zhì)頁巖。含煤三層（正中槽、正三槽、正頂槽），在頂槽煤層頂板頁巖中含豐富的動物化石，巖性很穩(wěn)定。平均厚度21 m。

（3）太原組第三段。底部為石英粗砂巖（K2），灰白色，疏松，含大量長石砂和少量白云母，局部為砂質(zhì)膠結(jié)，一般厚度6 m左右，為礦區(qū)主要標(biāo)志層；中上部為黑灰色砂巖、頁巖互層，其中含小五列薄煤三層（底廉子、頂廉子及拉腰子煤層），煤層分布不規(guī)律。平均厚度47 m。

（4）太原組第四段。底部為灰白色石英粗砂巖，局部為細(xì)礫巖；中部為頁巖和細(xì)砂巖互層，含古蘆木化石及煤線；上部為灰綠色粗砂巖，夾薄層礫巖和頁巖，膠結(jié)疏松。平均厚度75 m。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

平坡礦區(qū)大地構(gòu)造單元屬祁連山造山帶走廊邊緣坳陷帶，賦煤單元為祁連賦煤帶山丹-永昌煤田。山丹-永昌煤田為祁連加里東褶皺帶上的晚石炭世—早二疊世形成的統(tǒng)一聚煤盆地，但被后期構(gòu)造變形作用切割成大小不等、破壞程度不同的孤立煤田或礦區(qū)[2]。平坡礦區(qū)位于煤田的西部。

礦區(qū)基本構(gòu)造形態(tài)為軸向北西至南東向并向南東傾伏的不對稱向斜構(gòu)造（圖2），其南翼發(fā)育有次級小背斜。向斜軸部有小面積侏羅系分布。向斜之西南翼寬緩，地層傾角約16°～18°；東北翼較陡，地層傾角45°～70°，局部出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。礦區(qū)主要構(gòu)造分述如圖2。

在單電源輻射狀典型配電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ偷幕A(chǔ)上，通過調(diào)整中壓負(fù)荷相關(guān)參數(shù)使其按照4種典型負(fù)荷分布狀況分布在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的各支路和節(jié)點(diǎn)處，然后根據(jù)架空裸導(dǎo)線的額定載容量和中壓線路的實(shí)際負(fù)荷量設(shè)定范圍，將中壓負(fù)荷量分為0.5 MW、1 MW、1.5 MW、2 MW……6 MW等12個(gè)比較典型的負(fù)荷擋位[5]并進(jìn)行仿真。在不同的線徑型號下，連續(xù)調(diào)節(jié)拓?fù)淠Ｐ椭械闹袎褐鞲删€路長度，觀察線路末端節(jié)點(diǎn)電壓幅值，當(dāng)電壓幅值下降至9.3 kV[6]時(shí)，其對應(yīng)的供電半徑即為不同型號線徑中壓線路相應(yīng)的最大允許供電半徑。

圖2 山丹平坡礦區(qū)剖面圖

（1）褶皺

① 平坡向斜。軸向?yàn)楸?0°西，向東南傾沒，不對稱，西翼寬廣，東翼短促。西翼淺部地層較陡，一般在30°左右，向東沿傾斜方向則傾角逐漸變緩，至軸部值為20°左右。此向斜在四號井田北部收斂。

② 背斜。緊鄰平坡向斜，范圍較小，亦不對稱，西翼短促，東翼較寬緩，一般傾角在20°以下，軸向與平坡向斜軸大致平行，向西北傾。

（2）斷裂

每次造山運(yùn)動對本區(qū)均有很大影響，尤以燕山運(yùn)動與喜馬拉雅運(yùn)動在祁連造山帶所形成的斷裂現(xiàn)象最為突出，由于北祁連山向北逆掩[3]，而產(chǎn)生了許多高角度的逆掩斷層，也產(chǎn)生了許多斜交于地層走向的剪力斷層。本礦區(qū)一些主要斷裂構(gòu)造分述如下：

① F1逆斷層：位于二、四、五號井田北部，走向N30°E，斷面傾向北東，斷距大于500 m，為礦區(qū)北部的邊界斷層。

② F2正斷層：位于四號井田，是四號井田唯一的大斷層。斷層走向NE，斷面傾向南西，斷距50～70 m，在四號井田北部消失于加里東期花崗巖。

③ F3平坡剪力斷層：位于一號井田北部露頭部分，走向N50°E，斷層南翼向東錯(cuò)動，北翼向西錯(cuò)動，錯(cuò)動的水平距離約150 m。

④ F4正斷層：位于三號井田，斷層走向?yàn)楸睎|，斷面傾向北西，斷裂長達(dá)1 km，斷距20～50 m。

3 煤層及煤質(zhì)

3.1 煤層

平坡礦區(qū)內(nèi)主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)太原組（P1t），自上而下可分為四段，其中一、二、三段中各含煤五層，第一層組俗稱野五列，第二層組俗稱正五列，第三層組俗稱小五列，共含煤1～15層，煤層總厚度0.91～6.71 m，平均2.91 m。其中位于第二段中的正五列煤層為主要可采煤層。

（1）野五列：位于太原組底部第一段，厚度0.05～0.14 m，且不連續(xù)，穩(wěn)定性差，為不可采煤層。

（2）正五列：為主要可采煤層組，位于太原組中部第二段及第一段頂部，含煤5層，自下而上依次為底槽、二槽、中槽、三槽及頂槽，其中中槽煤因厚度不穩(wěn)定而不可采，其余4層均可采。

正底槽厚度0.37～1.47 m，平均0.73 m，結(jié)構(gòu)簡單，連續(xù)，較穩(wěn)定；正二槽厚度0.43～1.36 m，平均0.46 m，結(jié)構(gòu)簡單，連續(xù)，較穩(wěn)定，局部可采；正三槽厚度0.50～1.32 m，平均0.88 m，結(jié)構(gòu)中等，連續(xù)，較穩(wěn)定；正頂槽厚度0.5～1.23 m，平均0.62 m，結(jié)構(gòu)簡單，連續(xù)，較穩(wěn)定，局部可采（表1）。

表1 平坡煤礦正五列主要可采煤層特征一覽表

正五列中的四層可采煤層，均厚不足1.0 m，平均總厚度僅2.42 m。煤層總厚度具有中間厚、兩邊薄的分布特征。同時(shí)受平坡向斜的影響，煤層在西翼分布范圍大，煤層較厚；東翼分布范圍小，煤層亦較?。▓D3）。

圖3 山丹平坡礦區(qū)及周鄰正五列煤層厚度等值線分析圖

（3）小五列：位于太原組第三段，含煤兩組，靠下一組名為頂皮廉，分底廉子和頂廉子兩層，一般厚度在0.40 m以下，為不可采層。小五列與正五列以厚約5～15 m白色石英粗砂巖（K2）相隔。上部一組名為拉腰子，又分底列子、中列子、頂列子3層，多以底列子較厚。3層煤間距很小，皆在2 m以內(nèi)，含夾矸很多，煤質(zhì)低劣，一般灰分在40%以上，為不可采煤層。

3.2 煤層對比

平坡礦區(qū)煤層對比采用標(biāo)志層法[4]，主要煤層對比標(biāo)志層位：

（1）K2標(biāo)志層：為一灰白色厚層石英粗砂巖，膠結(jié)不良，含有大量的長石砂與少量白云母為其特征，為見正頂槽煤層的標(biāo)志。

（2）K1標(biāo)志層：為一套灰黑色粘土巖，位于頂槽煤至三槽煤之間[5]。

3.3 煤質(zhì)

正頂槽煤為中灰、中硫、高發(fā)熱量氣肥煤，正三槽煤為中高灰、中硫、高發(fā)熱量肥煤，正二槽煤為中灰、中高硫、中高發(fā)熱量肥煤，正底槽煤為中灰、中硫、高發(fā)熱量焦煤（表2）。

表2 山丹平坡礦區(qū)可采煤層主要特征表

本區(qū)煤炭資源較豐富，從煤質(zhì)牌號來說，可作為配焦煤，還有可以作為主焦煤者（正二槽），但從它的可選性和所含的礦物成分來說，要作為主焦煤或配焦煤，尚需經(jīng)過特殊處理才能達(dá)到質(zhì)量要求。

4 結(jié)論

（1）山丹平坡煤礦基本構(gòu)造形態(tài)為軸向北西至南東向不對稱向斜，主要含煤地層為下二疊統(tǒng)太原組。

（2）正五列為礦區(qū)主要可采煤層組，總厚度具有中間厚、兩邊薄的分布特征。

（3）正五列煤類為肥煤或焦煤，可作為工業(yè)煉焦配焦用煤。