貴州六盤水水城礦區(qū)小牛煤礦鉆孔中斷層發(fā)育特征分析

李磊，王盼盼，趙蕻

(1.山東省煤田地質(zhì)局泰山地質(zhì)勘查公司，山東 泰安　271000；2.山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東 泰安　271000；3.山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì)，山東 滕州　277500)

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貴州六盤水水城礦區(qū)小牛煤礦鉆孔中斷層發(fā)育特征分析

李磊1,2，王盼盼1,2，趙蕻1,3

(1.山東省煤田地質(zhì)局泰山地質(zhì)勘查公司，山東 泰安271000；2.山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東 泰安271000；3.山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì)，山東 滕州277500)

利用鉆探巖心識別斷裂形變、擠壓扭曲、巖心破碎帶等斷層標(biāo)志, 有利于勘探區(qū)構(gòu)造地質(zhì)條件的分析。通過對鉆孔巖心巖性特征、地層厚度、煤層間距等方面的研究，發(fā)現(xiàn)ZK13鉆孔在C51與C52煤層之間地層出現(xiàn)明顯的揉皺與破碎現(xiàn)象、地層厚度與煤層間距增大，同時(shí)測井曲線顯示地層有重復(fù)現(xiàn)象，推測在C51與C52煤層之間發(fā)育一逆斷層；C54與C58煤層之間地層也比較破碎、地層厚度與煤層間距減小，伽瑪伽瑪曲線幅值增大，推測在C54與C58煤層之間發(fā)育一正斷層。

巖性特征；地層厚度；測井曲線；小牛煤礦；水城礦區(qū)；貴州六盤水市

引文格式：李磊，王盼盼，趙蕻.水城礦區(qū)小牛煤礦鉆孔中斷層發(fā)育特征分析[J].山東國土資源，2015,31(12)：23-26.LI Lei, WANG panpan，ZHAO hong. Analysis on Fault Characteristics in Holes of Xiaoniu Coal Mine in Shuicheng Mining Area[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(12)：23-26.

小牛煤礦位于格目底向斜東段N翼，總體為單斜構(gòu)造，傾角51°～65°之間，為急傾斜煤層。急傾斜煤層的構(gòu)造復(fù)雜,斷層和褶曲多,煤層厚度變化較大,開采煤層的賦存條件普遍較差,開采困難；急傾斜煤層和圍巖的節(jié)理發(fā)育,易發(fā)生大面積突然冒頂垮落,造成頂板事故,給生產(chǎn)帶來一些不安全因素[1]。因此,利用鉆探巖心識別斷裂形變、擠壓扭曲、巖心破碎帶等斷層標(biāo)志, 將為勘探區(qū)的構(gòu)造分析提供必要的地質(zhì)依據(jù)，有利于提高急傾斜煤層回采率與經(jīng)濟(jì)效益,增加安全度,同時(shí)對煤層可采工藝的選擇具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1　研究區(qū)概況

水城礦區(qū)是我國十分重要的大型煤炭能源基地，位于貴州省西部，云貴高原東麓，地處六盤水市鐘山區(qū)、水城縣和畢節(jié)地區(qū)納雍縣、威寧縣境內(nèi)。東起納雍縣縣城以東12km，西止威寧縣金鐘區(qū)以西3km，東西長110km，南北寬66km，總面積約6800km2。

小牛煤礦位于六盤水市水城縣南東阿戛鄉(xiāng)仲河村境內(nèi)，礦區(qū)東西長(走向)3.20～3.55km，南北寬(傾向)0.70～1.26km，面積3.375km2(圖1)。礦區(qū)屬高原中山地貌，總體地勢特征中部低，南北高，山脈呈NW，SE向展布。三疊紀(jì)永寧鎮(zhèn)組地層常形成懸崖，其下飛仙關(guān)組砂泥巖地層則形成陡坡，煤系地層出露于緩坡地帶。

2　研究區(qū)地層特征

研究區(qū)內(nèi)含煤地層為晚二疊世龍?zhí)督M，下伏為峨嵋山玄武巖組及茅口組，上覆為早三迭世飛仙關(guān)組、永寧鎮(zhèn)組及第四系。含煤地層依煤層富集情況及地層特征劃分為四段。第四段上界為C1煤層之上含動(dòng)物化石的灰黑色灰?guī)r，下界至C12煤層頂板灰黑色含動(dòng)物化石泥巖，煤層集中在上部，巖性由灰色薄層灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖及粘土巖夾煤層組成。第三段上界為C12煤層頂板，下界至C26煤層底板，煤層多，中上部密集，巖性由灰色細(xì)砂巖、粉砂巖及薄層菱鐵巖層、泥巖夾煤層組成。第二段自C26煤層底板至C52煤層底板，該段多薄煤，巖性由深灰色粉砂巖、泥巖、細(xì)砂巖、夾煤層組成，含較多的菱鐵質(zhì)結(jié)核。第一段自C52煤層底板至C69煤層之下的玄武巖頂，煤層多，煤層穩(wěn)定性差，巖性以深灰色細(xì)粉砂巖、泥巖為主，夾少量薄層灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖及煤層。

圖1　小牛煤礦地形地質(zhì)圖

ZK13鉆孔位置如圖1所示，鉆孔鉆遇地層為龍?zhí)督M、峨嵋山玄武巖組，各層巖性特征及厚度見表1。

表1　小牛煤礦ZK13鉆孔地層

3　鉆孔中斷層發(fā)育特征

3.1巖性特征

巖層在地應(yīng)力的作用下，當(dāng)超過其強(qiáng)度極限后，就可能發(fā)生破裂，形成斷層。由于斷裂作用及伴生的地質(zhì)作用，在斷裂附近的巖石經(jīng)受了一系列的物理、化學(xué)變化，改變了原來的面貌，形成斷裂構(gòu)造巖。在斷裂作用所涉及的層段內(nèi)，斷裂構(gòu)造巖的分布具有一定的分帶性。由斷層中心( 即斷層主裂面)向上下兩盤可劃分為5帶：糜棱巖帶，碎裂巖帶，斷層角礫巖帶，破裂巖帶；局部地層陡立帶[2]。ZK13鉆孔巖心中可以明顯看到巖層經(jīng)過構(gòu)造作用后形成的碎粒巖、糜棱巖帶(圖2)，附近巖心均極為破碎，呈帶棱角的碎塊、碎石狀，巖層破碎面被方解石充填，巖層傾角從60°變至75°。

圖2　ZK13鉆孔巖心照片

3.2巖層厚度

斷層的發(fā)育往往導(dǎo)致地層的重復(fù)和缺失，在鉆孔中會(huì)使某一組或段的巖層厚度增大或變小，尤其是大規(guī)模斷層[3]。從相鄰鉆孔厚度對比表中可以看出(表2)，ZK13龍?zhí)督M四段較ZK43鉆孔龍?zhí)督M四段薄，是因?yàn)閆K43鉆孔的開孔層位較ZK13鉆孔新造成的；ZK13鉆孔龍?zhí)督M一段厚度為107.45m，ZK43鉆孔龍?zhí)督M一段厚度171.86m，推測龍?zhí)督M一段厚度差異是由斷層引起的。

表2　ZK13和ZK43地層厚度對比

在相鄰鉆孔中，上下煤層間距應(yīng)大約相近，ZK13鉆孔龍?zhí)督M二段C51與C52煤層間距為40.98m，而ZK43鉆孔C51與C52煤層間距為16.43m，ZK13鉆孔在此層段巖層厚度增大(圖3)；同時(shí)ZK13鉆孔柱狀圖也顯示出地層重復(fù)的現(xiàn)象，此層段上部發(fā)育一層粗砂巖，厚度1.05m；發(fā)育一層中砂巖，厚度0.70m。層段下部發(fā)育一層粗砂巖，厚度0.95m；發(fā)育一層中砂巖，厚度0.80m。說明此處粗砂巖與中砂巖出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象，推測此處可能發(fā)育逆斷層造成地層重復(fù)，引起地層厚度的增加。

表2統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示ZK13鉆孔龍?zhí)督M一段厚度與ZK43鉆孔龍?zhí)督M一段厚度相差較大，依據(jù)正斷層發(fā)育可能造成地層缺失的規(guī)律，推測在ZK13鉆孔內(nèi)部可能存在一規(guī)模較大的正斷層。ZK13鉆孔C54與C58煤層間距為12.85m，ZK43鉆孔C54與C58煤層間距41.65m，同時(shí)圖2顯示在C54與C58煤層之間可以明顯見到巖心破碎現(xiàn)象，由此推測在此層段發(fā)育一正斷層。

圖3　ZK13和ZK43鉆孔對比圖

3.3測井曲線對比

在同一研究區(qū)內(nèi)，相鄰鉆孔的測井曲線存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。同一時(shí)代，相同的沉積環(huán)境下沉積的巖層具有大致相同的物性特征，因而測井曲線的形態(tài)也相同或類似。在同一鉆孔中，由逆斷層引起的地層重復(fù)表現(xiàn)在測井曲線上為曲線形態(tài)的相同或類似[4]，圖4中ZK13鉆孔C51與C52煤層之間聚焦電阻率對數(shù)曲線、伽瑪伽瑪曲線、自然伽瑪曲線均出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象，同時(shí)此層段厚度較相鄰鉆孔增大，說明此處發(fā)育一逆斷層。圖4中ZK13鉆孔C54與C58煤層之間聚焦電阻率對數(shù)幅值降低，伽瑪伽瑪幅值指示巖層顯著增加可能受構(gòu)造作用出現(xiàn)破碎現(xiàn)象[5]，在鉆孔巖心的相同層位碎粒巖、糜棱巖較發(fā)育，同時(shí)此段厚度較相鄰鉆孔明顯變薄，指示此處發(fā)育一規(guī)模較大的正斷層。

圖4　ZK13鉆孔測井曲線局部圖

4　結(jié)語

利用鉆探巖心與測井曲線識別鉆孔中斷裂形變、擠壓扭曲、巖心破碎帶等斷層標(biāo)志, 為小牛煤礦構(gòu)造分析提供必要的地質(zhì)依據(jù)，保障煤礦安全生產(chǎn)。通過對鉆孔巖心巖性特征的描述、巖層厚度及測井曲線形態(tài)對比對鉆孔中斷層進(jìn)行了系統(tǒng)分析，綜合確定斷層類型。通過對比與分析，初步確定在ZK13鉆孔中發(fā)育一條逆斷層與一條正斷層，正斷層發(fā)育規(guī)模較大造成地層缺失，表現(xiàn)為ZK13鉆孔龍?zhí)督M一段C54與C58煤層間距較臨近鉆孔?。荒鏀鄬影l(fā)育造成地層重復(fù)，表現(xiàn)為ZK13鉆孔龍?zhí)督M二段C51與C52煤層間距較臨近鉆孔厚。

[1]宋良泉,毛玉森.急傾斜煤層采煤方法的分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2010, (20)：125-126.

[2]岳立孝.斷層在鉆探巖心中的特征[J].煤,2005, (4):50-51.

[3]馬云龍.淺談煤田地質(zhì)鉆孔中的巖心斷層標(biāo)志[J].應(yīng)用能源技術(shù), 2013, (11)：16-17.

[4]劉棟梁.如何提高測井曲線解釋斷層的可靠性[J].中國煤炭地質(zhì), 2009, (2):56-58.

[5]胡濤,孫強(qiáng),劉輝，等. 應(yīng)用測井曲線進(jìn)行劃分標(biāo)志層及斷層[J].中國煤炭地質(zhì), 2010，(B08)：97-99.

Analysis on Fault Characteristics in Holes of Xiaoniu Coal Mine in Shuicheng Mining Area

LI Lei1,2, WANG panpan1,2, ZHAO hong1,3

(1.Shandong Taishan Geological Surveying Company of Shandong Bureau of Coal Geology, Shandong Tai'an 271000, China；2. No.3 Exploration Brigade of Shandong Bureau of Coal Geology, Shandong Tai'an 271000, China；3. No.1 Exploration Brigade of Shandong Bureau of Coal Geology, Shandong Tengzhou 277500, China)

In this paper, fault marks, such as fault deformation, shift and distortion and core fractured zone have been identified by using drilling core. It is useful to analyze structural and geological condition in mining area. Through study on lithology, thickness and coal seam interval, it is found that there is obvious rumpled structures and fragmentation phenomena between C51 and C52 in ZK13 hole, formation thickness and coal seam interval has increased, and there is a repeat phenomenon in the formation showed by drilling curves. It is guessed that there is a reverse fault between C51 and C52. There is also obvious rumpled structures and fragmentation phenomena between C54 and C58, and amplitude of Gama curve has increased. It is guessed that there is a normal fault between C54 and C58.

Property characteristics; formation thickness; logging curve; Xiaoniu coal mine; Shuicheng mining area; Liupanshui city in Guizhou province

2015-03-10；

2015-04-02；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

李磊(1985—)，男，山東鄒城人，助理工程師，主要從事煤田、煤層氣勘查方面的工作；E-mail:lilei3278@163.com

P624.6；TD823.213

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