江西萍鄉大江邊地區煤礦地質特征與聚煤規律

姜智東 饒玉彬 李昌龍

（江西省煤田地質勘察研究院，江西 南昌 330001）

大江邊研究區位于江西省萍鄉市城區正西方向，直線距離約9km，其行政區隸屬萍鄉市湘東區管轄，研究區范圍為大江邊普查探礦權及周邊地區，面積約15km2（圖1）。2011～2016年，江西省煤田地質勘察研究院在本區實施了中央地質勘查基金管理中心項目—“江西省萍鄉市湘東區大江邊勘查區煤炭普查（2011361001）”，并提交了《江西省萍鄉市湘東區大江邊勘查區煤炭普查成果報告》，主要成果為探礦證范圍內F0下伏系統8、9、10、11號煤層保有資源量1600余萬噸，合并上覆系統的天山煤礦、黃塘煤礦遠景資源量可達3000余萬噸，可考慮作為一處煤炭資源接替基地。

1 區域地質概況

1.1 區域地層

區內出露地層為南華系上統下坊組（Nh2x），泥盆系中統棋子橋組（D2q），泥盆系上統佘田橋組（D3s）、錫礦山組（D3x），石炭系下統楊家源組（C1y）、大埔組（C1d），石炭系上統黃龍組（C2h），二疊系中統棲霞組（P2q）、小江邊組（P2x）、茅口組（P2m），二疊系上統樂平組（P3l）、長興組（P3c），三疊系下統大冶組（T1d），三疊系上統安源組（T3a），侏羅系下統水北組（J1s），白堊系下統石溪組（K1s），白堊系上統南雄組（K2s），以及第四系（Q）。

其中安源組（T3a）為區域內主要含煤地層，總厚度大于827m，自下而上可細分為紫家沖段、三家沖段、三丘田段。下段紫家沖段（T3a1）巖性為灰色厚層狀燧石礫巖，往上為砂巖、粉砂巖、泥巖炭質泥巖夾煤層；中段三家沖段（T3a2）巖性為灰黑色泥巖、頁巖和粉砂質泥巖，夾薄層粉砂巖和細砂巖，產大量海相瓣鰓類化石；上段三丘田段（T3a3）巖性為燧石礫巖、石英砂巖、泥巖和粉砂巖構成的韻律層，間夾煤（層）線。

1.2 區域構造

該區位于揚子板塊與華南板塊結合部之萍樂坳陷帶西南端，毗連武功隆起。區內遭受了多期次構造活動，區域構造十分復雜，構造形態總體呈北東～南西向展布。自加里東運動以來，區內受到強烈褶皺作用，斷層發育，并伴隨巖漿侵入活動；印支運動時期，構造運動更為強烈，從而使區域構造呈現極為復雜的景觀；后期以重力滑脫作用為主，伸展滑覆構造發育，并形成多期疊加復式構造（圖1）。區內褶皺構造主要有黃塘背斜、胡家坊向斜、仙峰崖向斜、大屋坪向斜、芭蕉嶺向斜等，主要斷裂構造有龍塘斷裂、馬腦斷裂等。

圖1 研究區區域地質簡圖

1.3 區域巖漿巖

區域內巖漿巖活動不發育，僅在青山、焦寶煤礦見有少量的輝綠玢巖脈，厚2.08～66.32m。巖脈頂部發育一層耐火粘土層。

2 煤層地質特征

2.1 含煤地層特征

研究區含煤地層為三疊系上統安源組，紫家沖段為主要含煤段，三家沖段含煤性差，并缺失三丘田段。紫家沖段下部為灰色、深灰色粉砂巖與砂巖、礫巖互層，局部夾黑色泥巖，含煤性較差，僅含1個煤組，即5號煤組（層），未見揭露；上部以灰黑色薄層狀泥巖和粉砂巖為主，夾薄層細粒砂巖或砂質條帶，可劃分為7個旋回，各旋回以砂巖為起點，由砂巖-粉砂巖-泥巖-煤-泥巖組成韻律系列。含7個煤組，自下而上編號為6～12號煤組（層），每個煤組的煤分層數變化大，多者達10余層，少者僅1層，煤層厚度變化大，結構復雜，產較多植物化石，含菱鐵礦和黃鐵礦結核。如圖2所示。

2.2 煤層對比與可采性

研究區以三家沖段底界下的12號煤層作為對比基線。巖性以厚層狀灰黑色粉砂巖及泥巖為主，夾多層灰色細粒砂巖，顯微波狀水平層理，含菱鐵礦及黃鐵礦結核，富產海相瓣鰓類動物化石，全區發育，層位穩定，易于識別。

圖2 研究區含煤地層柱狀圖

區內F0下伏系統含煤地層的11～8號煤組為大部分可采煤組，12、7號煤組為局部可采煤組，6號煤組為零星可采煤組，5號煤組未見。F0上覆系統12～9號煤組為大部分可采煤組。

2.3 煤質特征

2.3.1 煤巖特征

據煤巖鑒定資料，煤巖組分以亮煤為主，次為鏡煤及暗煤；煤巖類型以光亮型為主，次為半亮型及半暗型，燃燒時微煙、微熔、微脹。煤中有機組分從53.90%～97.00%，平均為90.3%，無機組分從3.0%～46.1%，平均9.7%。無機組分含量越高，煤的礦化程度越高。煤中鏡質組最大反射率為1.418%～1.865%，平均為1.641%，煤變質程度多為瘦煤，少見貧煤階段。

2.3.2 物理性質

研究區煤層顏色為黑色、深灰色；條痕為深黑色；斷口有貝殼狀、棱角粒狀或參差狀；光澤為強玻璃光澤至金剛光澤；易碎呈粉末狀或粒狀，塊粒徑一般為2～30mm，大者可達50mm；結構以條帶狀為主，另有均一狀、透鏡狀等。

2.3.3 化學性質

空氣干燥基水分（Mad）原煤平均值在0.91%～0.98%，浮煤1.09%～1.52%；灰分（Ad）原煤12號煤層為高灰煤、11～9煤層為中高灰煤、8煤層為低灰煤，浮煤均屬特低灰煤；浮煤揮發分（Vdaf）均為低揮發分煤；原煤碳含量（Cdaf）83.96%～87.87%，氫含量（Hdaf）4.56%～5.02%，氮 含 量（Ndaf）1.32%～1.97%； 硫 分（St,d） 在0.57%～0.71%的范圍之內，均屬低硫煤；發熱量（Qgr,d）原煤12、10號煤層屬中低熱值煤，11、9號煤層屬中熱值煤，8號煤層屬高熱值煤。洗選后，各煤層的平均發熱量在33.76～34.67MJ/kg之間，為特高發熱量煤。

3 聚煤規律

3.1 聚煤期的大地構造條件

研究區地處萍樂坳陷的西南端，屬三疊系安源煤系。晚三疊世含煤巖系是在強烈的印支運動之后開始沉積，含煤巖系與下伏地層一般都呈角度不整合接觸，并覆蓋于不同時代的地層之上。晚三疊世含煤巖系沉積在強烈褶皺而又未被充分夷平的基地之上，聚煤前基底古地形比較復雜，構造面貌特殊，并受北東向斷裂構造控制，為一系列以北東向為主的狹長坳陷，這為煤層富集提供了有利的場所。

3.2 古構造和古地理條件

區內晚三疊世安源組沉積受古構造與古地理因素控制，含煤盆地為斷陷盆地。煤盆地的同沉積構造對煤系的沉積具控制作用，萍樂海灣瀉湖區內的古蒙山背斜在晚三疊世繼續隆起，對煤系厚度產生較大影響。超覆擴張現象明顯，古背斜以北的白源亦向古背斜方向超覆。盆地內的古隆起、同沉積背斜、同沉積斷裂對煤系及煤層厚度的控制作用。

3.3 聚煤期后的構造變動

聚煤期后，本區主要受到武功山滑覆構造系統的影響，改變了區內原始聚煤沉積面貌。武功山滑覆構造系統前期是重力滑覆構造，后期為逆沖推覆構造。構造變形不僅改變了煤大分子結構，而且改變了構造煤的微孔結構。武功山滑覆構造對礦區構造控煤主要是以切層滑覆構造控煤為主，如鄰近井田巨源煤礦被其形成“三層樓”式構造，黃塘井田為“二層樓”式構造，而本區呈現“三層樓”式構造，如圖3所示。頂層由茅口組灰巖構成（F34推覆斷裂上覆系統），底層即為胡家坊向斜的主體部分（F0滑覆斷裂下伏系統，由茅口組和安源組地層組成），中間層為漆家灣向斜部分（F0上覆系統，由茅口組和安源組地層組成）。

圖3 研究區第7勘探線剖面圖

4 結語

區內含煤地層為三疊系上統安源組紫家沖段地層，共含5～12號8個煤組。存在7個沉積旋回，各旋回以砂巖為起點，由砂巖-粉砂巖-泥巖-煤-泥巖組成韻律系列；煤巖組分以亮煤為主，次有鏡煤及暗煤；煤巖類型以光亮型為主，煤變質程度多為瘦煤，少見貧煤階段。

區內經歷了多期次的沉積、構造作用。聚煤期前的印支運動，使區內形成了北東向為主的狹長坳陷——斷陷盆地，為含煤地層沉積與煤層富集提供了有利的場所；聚煤期沉積環境為海灣瀉湖型，盆地內的古隆起、同沉積背斜、同沉積斷裂對含煤地層及煤層厚度具有控制作用；聚煤期后，受武功山滑覆構造系統的影響，改變了區內原始聚煤沉積面貌，形成“三層樓”式構造。