淮北蘆嶺煤礦9號煤層厚度發(fā)育特征及主控因素

牛和海 詹北淮 徐昆 涂蘇捷 周逃濤

（①淮北礦業(yè)股份有限公司蘆嶺煤礦地測科 宿州 234113；②中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院 徐州 221116）

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)概況

蘆嶺煤礦位于淮北煤田內(nèi)，是一座設(shè)計能力為150萬噸/年的大型礦井。淮北煤田位于華北板塊東南緣，豫淮坳陷的東部。蘆嶺煤礦地質(zhì)構(gòu)造上位于宿東向斜西南翼的東南段，周邊鄰近朱仙莊煤礦和龍王廟煤礦。

1.2 地層含煤性

礦井均為新生界松散層所覆蓋，經(jīng)鉆孔揭露地層有奧陶系、石炭系、二疊系、新近系和第四系。蘆嶺煤礦自下而上分為四個含煤巖系：上石炭統(tǒng)太原組、下二疊統(tǒng)山西組、下二疊統(tǒng)下石盒子組、上二疊統(tǒng)上石盒子組。其中二疊系含煤地層中，含1～10共十個煤層（組），煤層平均厚度為20.60m，9 號煤層為主采煤層之一。

1.3 礦區(qū)構(gòu)造

礦井內(nèi)主要以斜切斷層為主，根據(jù)礦井構(gòu)造的復(fù)雜程度，將礦井劃分為西部、中部和東部拐頭區(qū)三個部分。區(qū)內(nèi)發(fā)育宿東向斜及宿東向斜的次級褶曲小史家背斜、松林王背斜、王格莊向斜四個主要褶曲，以及走向北西、北東及近南北向的三組斷層。

1.4 沉積背景

9 號煤層位于下石盒子組底部。華北含煤沉積盆地南帶在晚石炭世時期出現(xiàn)多次海侵和海退，沉積了一套淺海碳酸鹽、潮坪和煤層互層的海陸交互相沉積[1]。在早二疊世晚期，盆地北部構(gòu)造帶上升，南北高差加大，淺海碳酸鹽沉積盆地中注入大量陸源碎屑，形成一套以河流作用為主的建設(shè)性三角洲沉積。

2 研究區(qū)9號煤層厚度變化規(guī)律

2.1 研究區(qū)9號煤層發(fā)育概況

9 號煤層位于下石盒子組下部，距K2 標(biāo)志層11m左右，為主要可采煤層之一。煤層結(jié)構(gòu)簡單，全區(qū)大部分可采。據(jù)359個見煤工程點資料統(tǒng)計，煤厚0-7.88m，平均2.91m。可采點平均煤厚3.16m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，全區(qū)僅5 個鉆孔見夾矸，單層夾矸0.05-0.63m，平均0.35m，生產(chǎn)中尚未發(fā)現(xiàn)有夾矸出現(xiàn)。通過全層選點計算，Km 值為0.88，γ 值為39%，為較穩(wěn)定煤層。

2.2 9號煤層厚度變化

9號煤層在研究區(qū)總體呈東西部厚、中部薄的特征，煤層最厚點位于東部18-148 鉆孔，厚度達(dá)20.5m，厚度最低點分別坐落于中南部2001-1孔和東南部98-3孔，為0.29m。整個礦區(qū)東部等值線密級，煤層厚度變化大，煤厚以11-2、81-14、79-17、83-12、11-12鉆孔為中心向四周遞減。其次為東部，東部煤層厚度除25-3、5-214-181-7鉆孔外，其余絕大部分地區(qū)在4.0m 以下。中部煤層厚度最薄，厚度變化最小，煤層厚度大都在3.5m以下。

3 影響9號煤層厚度變化的因素

3.1 沉積相對煤層厚度的影響

沉積環(huán)境對煤層厚度發(fā)育具有控制作用[2]。研究區(qū)位于華北地臺東南緣，地臺基底屬前震旦變質(zhì)巖系。在寒武、奧陶紀(jì)，研究區(qū)緩慢下沉，并發(fā)生了大面積海侵，從而沉積了一套巨厚的碳酸鹽巖與泥巖。中奧陶世末期，受加里東運動影響，全面上升為陸地，遭受長期風(fēng)化剝蝕。中石炭世地殼開始下沉，海水逐漸侵入發(fā)育為陸表海，早二疊世早期，源區(qū)上升，陸源碎屑供應(yīng)逐漸加強(qiáng)，內(nèi)源沉積物除植物殘體堆積物外均終止，自然環(huán)境過渡為河控三角洲。隨著三角洲向南遷移，海水逐漸退出本區(qū)形成濱海沖積平原，二疊紀(jì)時，本區(qū)氣候溫暖濕潤，高等植物生長繁盛，泥炭沼澤得以形成與發(fā)展，有良好的煤層形成。

蘆嶺礦區(qū)下二疊統(tǒng)下石盒子組從9 號煤層下鋁質(zhì)泥巖底界面向上至3煤組下中細(xì)粒砂巖（K3）底界面為止，平均厚度280m。底部為鋁質(zhì)泥巖，平均厚度3m 左右，黏土礦物為高嶺石，在顯微鏡下見有碳酸鈣結(jié)核，為湖泊相化學(xué)沉積。本層為9煤下部的標(biāo)志層，即K2。向上逐漸過渡為泥炭沼澤相沉積物，9煤底板及8 煤頂板富含植物化石。煤層底板主要為泥巖，局部為粉砂巖。頂板為薄層狀砂質(zhì)泥巖或泥巖，局部為細(xì)砂巖。該層上部以砂巖、泥巖和煤層互層為特征，表現(xiàn)為細(xì)砂巖和煤層之間的突然過渡，此類層序特征往往反映水動力條件突然變化，河流改道而留下廢棄的分流河道、分流間灣，或發(fā)育呈泥炭沼澤沉積。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造對煤層厚度的影響

地質(zhì)構(gòu)造容易引起煤層厚度變薄[2]。淮北煤田區(qū)內(nèi)構(gòu)造受東西向構(gòu)造、北東向構(gòu)造、徐宿弧形構(gòu)造所控制，東西向和北東向構(gòu)造為主要格局。主要表現(xiàn)為北北東向構(gòu)造改造早期的東西向構(gòu)造。由于多期構(gòu)造運動疊加的結(jié)果，區(qū)內(nèi)東西向大斷裂和北北東向大斷裂縱橫交錯，形成了許多近網(wǎng)狀的斷塊構(gòu)造。蘆嶺礦區(qū)內(nèi)斷層可分為北東、北西及近南北向三組，落差≥100m 的斷層有7 條，包括4 條正斷層：F16、F32、F7-1、F7；3 條逆斷層：F35、F34、F4。從礦區(qū)構(gòu)造分區(qū)來看，中部構(gòu)造復(fù)雜，兩側(cè)采區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，西部采區(qū)斷層走向變化較大，規(guī)律性較差。9 號煤層在西北部、中部以及東北部受斷層控制，出現(xiàn)局部尖滅，9 煤層部分頂板呈“豆腐狀”，但總體上受構(gòu)造運動影響較小。局部地區(qū)的滑動構(gòu)造對9 號煤層厚度產(chǎn)生較小的影響。

3.3 巖漿巖對煤層厚度的影響

勘探資料顯示井田內(nèi)巖漿巖并不發(fā)育，在井田西部八采區(qū)F14 斷層以西局部有巖漿巖侵入。目前發(fā)現(xiàn)的巖漿巖僅以下四處：第一處是-400m 水平附近的76-1鉆孔，巖漿侵入5煤層中上部，孔內(nèi)巖漿巖厚1.0m；第二處靠近F14 斷層，實見巖漿巖厚度0.2m；第三處位于881-1 工作面收作線，造成8 煤層底部與9 煤層局部變質(zhì)，生成天然焦，此處所見到的巖漿巖為淺灰-灰綠色閃長玢巖，風(fēng)化嚴(yán)重。第四處在8810、Ⅱ882、Ⅱ884、Ⅱ886 四個工作面西翼，8810F5、Ⅱ882F5 兩條斷層之間有大面積火成巖侵入，侵入層位位于8 煤層中上部，厚度0.6～4.2m，火成巖上下部均有0.8～2.4m厚天然焦，巖漿巖為淺灰～灰白色。區(qū)內(nèi)巖漿巖總體上不發(fā)育，只對局部煤層產(chǎn)生影響，對9 號煤層只有局部變質(zhì)生成天然焦，影響并不大。

3.4 其他因素對煤層厚度的影響

礦井煤系地層沉積過程中曾經(jīng)歷過古河床沖刷，但是在9 煤層沒有新發(fā)現(xiàn)古河床沖刷帶，因此可以不用考慮。異常陷落柱也可能會造成煤層厚度改變，通過對時間剖面、地震屬性進(jìn)行分析，未發(fā)現(xiàn)明顯的陷落柱地震波反射異常，僅在邊界外發(fā)現(xiàn)并解釋了2 個煤層反射波振幅異常區(qū)。此兩個反射波異常振幅區(qū)異常，對區(qū)內(nèi)9煤層厚度無顯著影響。

3.5 煤層厚主控因素分析

綜合本次研究對研究區(qū)沉積環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、沖刷帶、巖漿巖以及物探異常區(qū)等印象因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)9號煤層厚度受原生沉積影響最大，在西北部和東部少部分地區(qū)受斷層影響，巖漿巖的侵入導(dǎo)致了9號煤發(fā)生少量變質(zhì)，產(chǎn)生天然焦，而沖刷帶和物探異常區(qū)均對9號煤層沒有影響。

4 結(jié)論及建議

（1）可采點平均煤厚3.16m，礦區(qū)東部煤厚變化較大，其次是東部，中部煤層最薄，厚度變化較小。研究區(qū)9 號煤層結(jié)構(gòu)簡單，夾矸較少，全區(qū)大部分可采。

（2）9 號煤層厚度受原生沉積影響最大，在西北部和東部少部分地區(qū)受斷層影響，巖漿巖的侵入導(dǎo)致了9 號煤發(fā)生少量變質(zhì)，產(chǎn)生天然焦，而沖刷帶和物探異常區(qū)均對9號煤層沒有影響。