關于淮北煤田區域地質與成煤條件研究

董繼春

摘要：本文考察淮北煤田一帶地質與系統成煤條件，從聚煤盆地構造和層序格架內的聚煤規律出發，調查淮北區域地層、構架、煤層與煤質等地質背景，研究聚煤作用控制因素和淮北區域煤田的成煤規律，展望淮北礦區煤田地質勘探的發展，為今后煤田勘探技術的發展提供借鑒。

關鍵詞：煤田；聚煤盆地；聚煤規律；勘探技術

引言：位于安徽省淮河平原北部的淮北煤田區域，跨越淮北、亳州、宿州三市所屬七個縣級，自身煤炭資源儲存豐富，屬于中國華北聚煤區北側地帶的石炭二疊紀煤田。隨著煤炭市場的蓬勃發展，勘探技術和鉆探技術頗受關注，用來探明煤田地質構造、地層、構架、煤層與煤質等，以便正確評估煤田礦床自身含有價值，設計煤礦生產線路，繼而促進煤田勘探持續發展。

1.淮北煤田區域地質概述

基于地質理論基礎的煤地質學，負責研究煤礦、煤層、煤盆地以及含煤巖礦物等，勘測分析煤田物質成分、性質及其分布規律。煤田地質勘測涉及學科包括有地質構造學、構造地質學、礦床學、沉積學、地球物理探礦學和石油地質學等，以地質科學為核心技術，查明待勘測煤田的地址構造、地質層次、煤質、煤層、煤田儲存以及開采條件等，以便正確評估煤田礦床自身含有價值，設計煤礦生產線路，為煤礦開采決策的集成提供地質資料，進而使煤炭資源能夠節制開發，促進自然煤礦市場的可持續發展。

2.淮北煤田區域成煤規律

2.1聚煤盆地構造

2.1.1 基底構造。中晚奧陶世的加里東運動導致華北古板塊碰撞到華南古板塊，致使華北古板塊不斷隆升，逐漸突兀為陸地板塊，一直到晚石炭世。古板塊長期遭受剝蝕和夷平。基于奧陶系灰巖基底的淮北地區石炭一二疊紀含煤巖系，可以研究奧陶系時期的基底構造運動，進而查明聚煤盆地的基底構造特征。淮北地帶的奧陶系體現在下統和中統地層，自上而下依次為賈汪組、馬家溝組，整體缺乏上層沉積。地層厚度從南部不斷向北部過渡，逐漸形成“北厚南薄”的趨勢，研究地層沉積厚度差異，進而查明地殼沉積幅度差異，反映在淮北一帶中下奧陶統沉積時期，不難發現區內整體構造運動以東西向為主，并且沉積一帶中心位置偏北，無明顯遷移痕跡。說明淮北聚煤盆地構造中基底趨于平緩、穩定，地形上屬于北部低南部高，過渡銜接平緩，無顯著差異。

2.1.2 同沉積構造。時間推移到晚古生代，古蒙古洋和古秦嶺洋的俯沖作用逐漸緩解，至此，長期遭受剝蝕和夷平的華北古板塊開始松弛，不斷接受地質沉積。其后經過漫長的石炭一二疊紀時期，華北古板塊構造運動不斷趨于穩定，形式主要體現為地殼升降運動。

2.2層序格架下聚煤規律。晚古生代，在南北方向地質應力的作用下，華北聚煤盆地的地形不斷發生變化，逐漸影響到聚煤作用的發展方向，而東西方向上基本不存在地質應力，地形和聚煤作用基本不變；時間推移到石炭一二疊紀時期，淮北沉積盆地依然處在南北差異的影響下，從南部到北部地帶，聚煤作用的強度不斷變化，存在顯著差異，而東西部差異不明顯；到層序沉積期，淮北區內地形逐漸轉變為南低北高，南部沿海缺口不斷張開，海水至東南部和南部侵入，在區內沉積了一套陸表海障壁島—臺地復合體系含煤地層，地質巖性組合包括有下部灰巖段、中部砂泥巖段和上部灰巖段。

煤層發育環境長期在碳酸鹽臺地、障壁島后和澙湖潮坪中，煤層厚度保持在0.49m至5.02m，并且以桃園和五溝地帶煤層厚度最厚。煤層序包括4至8層，沉積厚度偏薄，下層煤存在斷層，整體連續性差，煤層發育環境在海侵體系域和高位體系域中，整體以高位體系域為主。海侵體系導致層序格架下煤層與灰巖交互產出，此時灰巖為煤層的直接跳板，整體煤層躍動，后期煤層薄而不穩定，說明海侵體系下抑制植物生長和聚煤作用，頻繁的海侵導致聚煤難以長期發展。

3.淮北煤田地質勘探的發展方向

對于煤田地質的勘探而言，各項鉆孔施工技術極其相關技術手段都是極其重要的工作之一。在對煤田地質進行了充分勘探和鉆探理論分析的基礎上，結合已有的實踐經驗，針對不同的鉆井底層采用合適的技術工藝手段。總之，針對淮北煤田的地質勘探情況和數據分析結果，可從井下物探技術、水平鉆井技術以及信息化建設等方向重點研究。

3.1 井下物探技術。受到勘探技術水平的限制，難以查明淮北地帶煤層的小型斷層和小型褶曲，尤其對落差低于5m、長度低于150m的地帶，勘探裝備甚至無法進入井下。所以對待開采區域進行井下勘探時，需要以沿煤層鉆進和礦井物探，在井下開展面勘探或者采取勘探工作，同時融合探地雷達技術，以此精確查明巖體性質和巷道裂隙帶和斷裂帶深度的特征，準確確定勘測方向，為煤田地質勘探提供探查依據。

3.2 水平鉆進技術。鉆進方法包括水平鉆進、隨鉆測斜鉆進等，而淮北煤田發展是以水平鉆進為核心，以隨鉆測斜技術為輔。水平鉆進技術即為受控定向鉆進，既能沿著井下煤層鉆進，也能夠沿著地面規格垂直、水平、圓弧軌跡的煤層鉆進。

3.3 發展勘探技術手段。目前勘探技術手段依然單調，難以解決不同類型礦井，所以發展綜合性勘探技術將是淮北地帶煤田地質勘探發展的關鍵。綜合勘探技術即面對待勘探礦井，能夠提供準確、詳細的系統構造圖，保障設計、施工、開采方向準確無誤，進而集成出系統施工決策。面對低山丘陵以及平原地帶時，可以考慮率先進行地面物探，初步了解待勘探區域的整體構造形態，再選擇科學的鉆探網度進行系統布孔，在解決地質目的基礎上，盡量降低系統勘探的輸出成本。

3.4 推進信息建設。隨著信息技術的不斷發展，煤田地質勘探逐漸走向網絡推進信息建設。煤田勘探融合信息高新技術，例如數據儲存、多媒體、并行分布式處理、神經網絡、工作站等，開展煤田地質勘探數據傳輸工作時，指揮端口憑借傳呼機進行數據輸送，根據地質勘探數據進行數據預處理，把集成方案傳輸到施工現場，以此提高系統勘探精度。

參考文獻

[1]王剛. 淮北煤田區域地質背景及其成煤條件分析[J].山西建筑，2014，26：66-68.

[2]姜濤. 淮北煤田五溝礦井構造特征及其控煤作用[D].中國礦業大學，2014.