煤層厚度變化的影響因素

令狐克橋

摘 要：本文分析了泥炭沼澤基底不平、沉積環境、后期構造變動、巖漿侵入體、喀斯特陷落柱等煤層厚度變化的影響因素。

關鍵詞：煤層；厚度變化；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.075

煤層厚度的差別十分巨大，從幾厘米到幾百米均有存在。按開采方法的需求，一般將其分為極薄煤層、薄煤層、中厚煤層、厚煤層和巨厚煤層。影響厚度變化的因素也很多，大體上可以分為原生變化和后生變化兩大類。認識和掌握引起煤層厚度變化的地質因素，可以在生產中提高生產效率和安全性。

1 泥炭沼澤基底不平對煤層厚度的影響

泥炭沼澤基地不平是最常見的原生變化影響因素，可以導致煤層的增厚、變薄甚至尖滅。對于古侵蝕基準面上發育的泥炭沼澤，在沼澤的低洼處存在植物質堆積形成的泥炭，但泥炭間相互隔離，當該地區沉降或者地下水位上升時，原本相互隔離的泥炭沼澤就會連成一體。如我國湖北一些地區早二疊世梁山組沉積（如圖1所示）和美國東部煤田的一些煤層沉積以及我國的遼寧阜新、河北下花園等煤盆地。

泥炭沼澤基底不平引起的煤厚變化具有下列主要鑒別特征：

（1）泥炭沼澤形成環境決定了煤層的先天產狀，基底不平則會導致煤層底板起伏，但煤層頂板一般比較平整。

（2）煤層厚度變化急劇而不規則，且通常位于含煤巖系剖面的底部或下部。

（3）原始的沉積環境中，低洼的地帶煤層比較厚，當基底凸起時，煤層也會隨之變薄或尖滅。基底巖層的界面會將煤層的分層或節理截斷，上下分層呈超覆關系。

2 沉積環境對煤層厚度的影響

沖積扇體系是聚煤盆地的邊緣環境，泥炭沼澤主要發育于扇前、扇間洼地、扇三角洲和廢棄扇體上。在沖積扇體系中形成的煤層，其延伸與盆地軸向一致，向盆緣方向急劇尖滅，向盆地中心方向分岔變薄，常沿遠端扇形成厚煤層。

河流體系可區分為曲流河、辮狀河和網狀河體系。曲流河體系中，泥炭沼澤主要發育于堤后、河道間泛濫盆地和廢棄河道上，因此形成的煤層呈透鏡狀，其延伸方向大致平行于同期沉積的河道砂體，沿此方向厚度穩定，向兩側接近河道、越岸-決口扇沉積，則煤層急劇分岔或尖滅。辮狀河河道不穩定，砂質沉積物分散范圍廣，在支流間地區可形成透鏡狀煤體。

3 后期構造變動對煤層厚度的影響

后期構造變動分為褶皺和斷裂兩種，對煤層厚度的影響也有所區別。

3.1 褶皺構造對煤層厚度的影響

當受到褶皺構造的影響時，一般表現為在褶皺的軸部煤層變厚，而在褶皺的翼部煤層則逐漸變薄或尖滅。同時，褶皺在形成過程中的擠壓和拉伸作用也會導致煤層隨之發生塑性流動，煤層原有的結構將產生變化，即形成構造煤。

3.2 斷裂構造對煤層厚度的影響

斷裂構造的成因決定了其對煤層厚度并不能產生顯著影響，只能在斷層面附近，通過地質牽引等作用使煤層發生局部加厚或減薄。一般壓性斷層常與強烈褶皺形變共生，使煤層局部增厚、疊覆，影響范圍較大。

4 巖漿侵入對煤層厚度的影響

4.1 巖床對煤層厚度的影響

巖床一般沿煤層頂板、底板或較厚煤層的中部分布，與圍巖層理大致平行。以斷裂為通道，選擇性順層侵入的較大的層狀、似層狀巖體，可將薄煤層全部吞蝕；可將厚煤層部分吞蝕，使靠近侵入體的煤層由于受巖漿熱的烘烤發生接觸變質作用，變成天然焦，使接觸帶附近煤變為無煙煤或高變質煙煤，形成局部的煤質分帶。巖床對煤層的吞蝕，使礦井的儲量大為減少。

4.2 巖床對煤層厚度的影響

巖床對煤層的破壞程度與侵入部位有關。侵入到煤層中的巖體對煤層破壞最嚴重，其上下煤層可能全部發生接觸變質，變為天然焦；侵入到下部時，由于熱量向上發散，對煤層影響較大；如果是沿頂板侵入的，影響則相對較小。

4.3 巖墻對煤層厚度的影響

巖墻切穿煤層及其頂底板，與圍巖層理斜交或近于垂直。巖墻在平面上呈長條狀延伸，當巖墻成組出現時，其方向大致相同，并與主要斷裂線的走向一致。巖墻一般對煤層厚度的影響不大，僅在侵入部位吞蝕煤層；當巖墻厚度較大時，可造成較寬的無煤帶，影響采區和采面的布置。侵入體兩側的煤層因發生接觸變質，緊靠巖體處可變為天然焦，稍遠處變為無煙煤或高變質煙煤。

5 喀斯特陷落柱對煤層厚度的影響

含煤地層下伏碳酸鹽巖等可溶巖，因地下水溶蝕引起上覆巖層冒落而成的柱狀塌陷體，稱喀斯特陷落柱，簡稱陷落柱。

陷落柱破壞了煤層的連續性，使本應有煤層的部位被上覆地層的巖、煤碎塊所充填。充填堆積的巖石碎塊層序混雜、排列紊亂、棱角顯著、大小不一，并被黏土充填膠結，但多未成巖。陷落柱與圍巖的接觸界面呈鋸齒狀，鄰近陷落柱的煤層及頂板產狀基本正常，巷道貫穿柱體后仍可見原煤層。

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