海孜煤矿可采煤层厚度变化原因分析

2015-12-19赵浩山

西部探矿工程 2015年11期

关键词：岩浆岩泥炭冲蚀

赵浩山

（安徽省煤田地质局第三勘探队，安徽宿州234000）

海孜煤矿可采煤层厚度变化原因分析

赵浩山*

（安徽省煤田地质局第三勘探队，安徽宿州234000）

由于煤层受成煤环境、河流冲刷剥蚀、褶皱、断裂及岩浆岩侵入等因素的影响，引起了煤层的加厚或变薄；煤层厚度变化会给矿井的生产、巷道的开拓造成了一定的难度。通过资料分析找出了煤层厚度变化因素和分布规律；因此查明和掌握可采煤层厚度变化分布的特征，摸清煤层厚度变化的规律，对海孜矿井生产、开采具有一定的借鉴和指导意义。

成煤环境；煤层厚度变化；河流冲刷剥蚀变薄；断裂构造；岩浆岩侵入

海孜煤矿位于安徽省淮北市濉溪县境内，属淮北煤田海临童矿区，井筒位于祁集镇。海孜煤矿含煤地层为二叠系，其中山西组（P1s）、下石盒子组（P1xs）和上石盒子组（P2ss）为主要含煤组。可采煤层有6层，可采总厚10.23m，占含煤总厚的71.6%。由于煤层受成煤环境、河流冲刷剥蚀、褶皱、断裂及岩浆岩侵入等因素引起了煤层的加厚和变薄，对矿井建设和生产造成了一定的影响。

1 煤层厚度的原生变化

1.1 成煤环境对煤层厚度的影响

成煤沼泽的类型对煤层厚度的影响较大，10煤层的成煤环境为滨海平原混炭沼泽，因此10煤层层位稳定，结构简单，分布面积广，厚度稳定。对于三角洲平原泥炭沼泽来说，发育于分流间泛滥盆地上的泥炭沼泽，它顺着分流河道的方向上厚度变化不大；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层厚度变化较大，甚至尖灭，如81煤和31煤。而发育于废弃的三角洲朵叶上的或网状分流河道为特征的三角洲平原上的泥炭沼泽，形成的煤层结构较简单，层位较稳定，煤层层数多，分布面积广，厚度变化不大。

1.2 基底不均衡沉降和差异压实效应对煤层厚度的影响

泥炭堆积时，地壳下降的速度控制着泥炭的发育程度，而下降的幅度差异，导致了泥炭层厚度的差别，只有当植物遗体的堆积速度和地壳的下降速度保持一致，才会形成较厚煤层。下降幅度的差异还会导致煤层的分叉、变薄、尖灭。沉积时地壳的上升或下降具有继承性，随着地壳的下降，早期沉积物便不断被压实，鉴于各部位沉积物的组成及其承压系数的不同，由此产生的压缩比不同，因而造成沼泽基底的起伏，从而导致泥炭层厚度的差异，进而导致煤层的分岔、变薄、尖灭和煤层间距的变化。

2 煤层的后生变化

煤层的后生变化，主要包括河流对煤层的冲刷剥蚀、褶皱和断裂引起的煤层加厚和变薄、以及岩浆岩侵入引起的煤厚的变化等。

2.1 煤层的后生冲蚀

海孜矿井煤层的后生冲蚀主要表现在10煤层。早二叠世晚期，在10煤层形成以后地壳缓慢下沉，两淮地区发生了短暂的海进，大部分地区沦为海湾、泻湖，本区发育三角洲体系，三角洲推进注入海湾、泻湖，对煤层具有冲刷作用。

从铝质泥岩-10煤间砂泥岩对比图（图1）上可以看出，比值大于1/2的相区多呈条带状分布，各相区分带性较好，分流河道主要发育在本区西部及三角区。而10煤层的变薄带恰在西部及三角区（图2）。

由10煤顶板岩性分布图（图2）可以发现，砂岩顶板呈条带状，基本与10煤层变薄带吻合。而10煤层厚度在变薄带边缘变化突然也是煤层冲刷的间接依据。10煤上砂岩以中粗砂岩为主，局部细砂岩，波状层理、交错层理，含泥质包体和煤屑，10煤上沉积断面图（图3）反映了10煤层的冲蚀情况。

图1 铝质泥岩-10煤间砂泥岩比图

图2 10煤层顶板岩性图

10煤上砂岩厚度等值线，厚度大于10m的地段与10煤层的变薄带基本吻合，从中可以看出砂岩厚度大于10m的区域在首采区有一分支，在局部地段也有冲刷，而钻孔未见到有冲蚀到煤层的现象。从收集的矿井资料看，局部有冲刷现象，但造成的破坏性不大。

从10煤层的灰分等值线垂直变薄带的延展方向看，说明分流河道与煤层不是同期形成的。它间接地证明了10煤层的后期冲蚀作用。10煤层的冲刷现象不仅发生在本煤矿，相邻临涣煤矿、童亭煤矿也有显示，海孜、临涣、童亭三矿10煤层厚度等值线，变薄带贯穿整个区域，而10煤层顶板岩性分布，其中砂岩顶板呈条带状分布，不难看出它与煤层变薄带吻合得相当好，证明了10煤层的冲蚀作用在海、临、童3矿是连续的。从钻孔取芯资料看，煤层变薄带内的钻孔取芯资料，或多或少地对冲刷现象进行了描述（表1）。

表1 煤层变薄带内钻孔取芯资料

2.2 构造变动引起的煤厚变化

构造变动能够引起煤层形态和结构的变化．由于煤层本身比较软，在构造应力的影响下，容易产生塑性流变，产生煤层的加厚、变薄、尖灭或煤层和顶底板的相互穿插现象。构造引起的煤厚变化的部位是应力比较集中的部位。海孜煤矿首采区岩层波状起伏，应力容易集中，煤层的厚度会因小构造的影响而产生变化，通过分析海孜煤矿的矿井资料，可以看出小构造引起的各种煤厚变化。以褶皱为主的煤厚变化（图4），褶曲轴部加厚，翼部变薄。

图4 810机巷剖面图

断裂构造对煤层厚度的影响，表现为断层的无煤带及两侧的厚度变化带，由于断层的张性、张扭性的引张拖拽作用造成变薄带；由于断层的压性、压扭性使断裂两恻有可能出现逆掩和挤压聚集的煤层加厚带（图5、图6）。

图5 811风巷剖面图

图6 7101改造切眼图

2.3 岩浆岩侵入甜煤层的影响

岩浆岩侵入煤层使煤层形态、厚度发生很大的变化。使煤层构造和煤质遭受严重的破坏，有时候煤层被大片吞蚀或变质为天然焦，丧失了原有的工业价值。在本矿井内，岩浆岩多为闪长玢岩，呈岩床产出，局部发育岩脉，岩床侵入5煤组，使5煤变薄，被吞蚀或变为天然焦。矿井东部：岩浆岩顺10煤层侵入，出现小片岩浆岩侵入区，造成10煤层的结构，厚度、煤质发生较大变化，煤层甚至被吞蚀变成天然焦。矿井中部：岩浆岩零星侵入7煤层，个别点7煤层被吞蚀，总的来说对7煤层破坏不大。

3 结论

通过对海孜煤矿二叠纪舍煤地层沉积环境分析及煤层赋存规律的研究，得到以下几点认识：

（1）海孜煤矿二叠纪含煤地层是以三角洲为主体和泻湖海湾相互交替的沉积。可采煤层的成煤沼泽：10煤层为滨海平原泥炭沼泽，31、32、7、81、82为三角洲平原泥炭沼泽。

（2）找出各煤层的厚度变化规律：10煤层厚度较稳定，只是在矿井西部及三角区由于分流河道冲蚀，造成条带状不可采区。82煤厚度较稳定，首采区由于地层的波状起伏派生的小构造，造成82煤首采区厚度不稳定。81煤由于其成煤环境决定了它的厚度不稳定，81煤顶板为粉砂岩，泥岩的部位，煤层厚度较大，而煤层薄的部位，顶板多为砂岩。7煤层4～5线以西厚度较稳定，4～5线以东煤层厚度变化较大。31煤层厚度不稳定。