涿鹿胡莊礦區構造對無煤區賦煤區成因影響分析

楊建軍 李振

【摘要】本文通過對涿鹿煤田胡莊礦區地質構造特征的研究，找出煤層缺失原因，為礦井開拓開采提供參考依據。

【關鍵詞】胡莊礦區；控煤構造；無煤區；賦煤區

0引言

2009年肥礦集團將涿鹿縣原胡莊煤礦和牛家窯煤礦整合，并進行擴界，整合后更名為肥礦集團涿鹿安泰煤業有限責任公司胡莊煤礦，礦井面積5.2099km2。主采8、9號煤層，礦井保有儲量2135萬噸，可采1426萬噸，設計年生產能力45萬噸，服務年限22年。整合后礦井進行技改施工并進行地面補勘，通過實際揭露控制，擴界區范圍出現大面積無煤區，造成技改設計無法按原方案進行，現從構造與成煤關系來研究煤層缺失原因。

１區域構造

該區在大地構造位置上屬于中朝準地臺（Ⅰ）燕山沉陷帶（Ⅱ）冀西陷褶帶（Ⅲ）宣龍復向斜（Ⅳ）宣后向斜（Ⅴ）的南部。

在區域上武家溝煤田受水泉—洗馬林斷裂（武家溝—榆樹林大斷裂及黃羊山—雞鳴山斷裂）的控制，以斷裂為主，伴有褶皺及巖漿活動。褶曲構造以武家溝向斜為主，該向斜基本軸向近北東—南西向，中部向南東突出的弧形不對稱褶曲，全長約6km。

２礦區構造

胡莊煤礦位于武家溝煤田的西南部，武家溝向斜的西南端。基本構造形態為向北東傾伏的北東—南西向的牛家窯向斜。地層走向呈北東—南西向，向斜兩翼傾角一般8°～38°，軸部平緩，約5°左右。主要褶曲、斷裂有褶曲構造（牛家窯向斜、牛家窯波狀起伏構造）、斷裂構造（F1斷層）、廣布噴發巖。

３地層情況

涿鹿煤礦區地層區劃屬華北地層區冀北地層分區宣化—蔚縣地層小區，地層層序由下至上依次為：薊縣系霧迷山組(Jxw)白云巖，鐵嶺組(Jxt)白云質灰巖；元古界青白口系下馬嶺組(Qnx)頁巖；中生界三疊系上統杏石口組砂礫巖(T3x)；中生界侏羅系下統南大嶺組玄武巖(J1n)；中生界侏羅系中—下統下花園組(J1-2x)含煤地層；中生界侏羅系中統髫髻山組(J2t)安山巖、安山集塊巖、凝灰質砂巖、泥巖、砂礫巖；新生界第三系(R)；新生界第四系(Q)。

４煤層情況

8號煤層：厚度平均1.19m，為局部可采煤層，結構簡單，一般不含夾石；煤層傾角平均18°左右。煤層頂板巖性為砂質泥巖、粉砂巖，底板為泥巖、砂質泥巖及粉砂巖。

9號煤層：厚度平均2.43m，為大部可采煤層，結構復雜，含1—2層夾石，夾石厚度0.5～0.65m，巖性為炭質泥巖；煤層傾角18°左右。煤層直接頂板巖性多為粉砂巖，直接底板為泥巖、砂質泥巖或泥巖，偶見粉砂巖。

10號煤層：厚度平均1.40m，為局部可采煤層，僅在井筒附近可采，其它位置均不可采；結構簡單，一般不含夾石，煤層傾角平均16°左右。煤層直接頂板巖性多為粉砂巖，直接底板為泥巖。

５勘查成果分析及問題討論

５.１地面補勘情況

2011-2012年胡莊煤礦共施工地面補勘鉆孔87個，其中HZ-1、HZ-4號鉆孔位于F1斷層西側的一采區范圍，分別見3個和4個可采煤層，鉆探煤層厚度1.5～2.0m；HZ-2、HZ-3、HZ-5、HZ-6四個鉆孔位于F1斷層東部，工程量分別為662m、592m、722m和602m，穿過煤系后進入煤系基底未見煤； HZ-7終孔深度868.13m，在783m處鉆探見煤1.84m，電測厚度2.61（1.82）2.4m；后在HZ-6和HZ-7鉆孔之間補打HZ-8號鉆孔，工程量728m，見0.7m厚煤層，未達到煤層最低可采厚度0.8m。根據地面補勘鉆孔揭露，胡莊煤礦F1斷層以東存在大面積無煤區。

５.２問題探討及煤層缺失原因分析

根據地面補勘鉆孔，結合原地面鉆孔牛2、西5、西6及胡莊煤礦西部張礦集團牛西井實際揭露煤層情況，將胡莊煤礦劃分為4個塊段，即胡莊煤礦北部沉積無煤區、F1斷層東側構造無煤區、胡莊煤礦賦煤區、胡莊煤礦擴界區賦煤區。

通過胡莊煤礦井下巷探實際揭露，在牛家窯向斜以南雖受構造影響煤層起伏嚴重，但煤層沒有缺失；牛家窯向斜以北煤層逐漸尖滅，只賦存幾個連續完整的薄層煤線，說明煤層缺失不是構造影響而是沉積造成。

根據成煤環境分析，沉積無煤區形成主要是當時沉積環境的不穩定性，煤層基底幾經起浮沉降，造成煤層局部沉降形成或抬升缺失，即牛家窯向斜以南賦煤區當時處于沉降成煤期，向斜以北無煤區處于起伏抬升期。

F1斷層東側構造無煤區形成原因，主要受F1斷層控煤構造影響，

６煤層、褶曲、斷層形成過程復原

該區域自太古代—早元古代結晶基底形成以后，基本上處于迭次沉降的負性狀態。中元古代—晚元古代早期的海侵期間，具有軸緣坳陷的性質，形成近東西向的帶狀海槽，普遍接受了中上元古界海相碳酸鹽巖及碎屑巖沉積。古生代又沉積了海相及海陸交互相地層，西部因后期剝蝕而缺失。三疊世末的印支運動，引發了規模不大的巖漿活動，形成了早侏羅世南大齡期的中、基性火山巖建造。在此之后，地殼運動進入了相對平靜期，并在山間坳陷中形成了較厚的陸相含煤建造。中侏羅世燕山運動興起，終結了含煤地層的沉積，隨著燕山運動強度的不斷加大，導致了大規模的巖漿活動，形成了髫髻山期火山巖及火山碎屑巖建造。中侏羅世，強烈的構造運動首先使地層發生褶皺變形，并伴有同生斷裂，進而又形成自南向北逆沖的同方向逆掩斷層和飛來峰構造。晚侏羅世的地殼運動主要表現為較強烈的酸性火山噴發和巖體侵入。白堊紀以后，該區域基本處于上升剝蝕狀態。燕山運動奠定了該地區現今的基本構造格架。

該區成煤期為侏羅系下花園組，下花園組下段地層沉積在由印支運動形成的古基底之上，組成煤系基底的地層為元古界鐵嶺組白云巖、下馬嶺組頁巖及中生界南大齡組玄武巖、安山巖等。不同的地質時代和不同的抗風化能力，造就了古基底的高低錯落、凹凸不平的古地貌景觀，在基底的相對低洼處首先開始了下花園一段下部的沖、洪積相的砂、礫巖的沉積，隨著均衡沉降作用的不斷進行，高低起伏的古基底被填平補齊，形成了統一的湖泊，在大量涌入的粘土物質的填充下湖泊被迅速的淤塞填平，粘土沉積物經過一系列物理、化學變化及成巖作用后，便形成了分布廣泛、層位穩定特征明顯的鮞狀粘土巖標志層，從而結束了下花園下段的沉積。

下花園組上段地層的沉積，繼承了下花園組下段晚期的沉積環境，連續沉積在下花園組下段晚期所形成的淤淺的湖泊之上，此時的被於淺的湖泊上，河流縱橫，水介質顯示出堿性還原條件，地殼緩慢沉降，河流側向改道頻繁，古氣候開始由原來的干旱氧化環境向溫濕的還原環境轉變，沉積了下花園組二段底部的灰白色砂巖、粉砂巖及灰色泥巖、砂質泥巖。隨著沉積作用的不斷進行，盆地內植物繁茂、森林廣布，沼澤或泥炭沼澤廣泛發育，潛水面適中，盆地均勻緩慢沉降，為泥炭的聚積提供了良好的有利場所和雄厚的物質條件，因而形成了全區普遍發育且厚度較大的9號煤層，煤層積聚后，盆地基底開始不均衡的沉降，局部地段發生了幾次短暫的聚煤作用，形成了9號煤層上部的幾層薄煤層。

【參考文獻】

［１］河北省張家口地區中生代含煤盆地沉積環境研究報告[R].河北省煤田地質局第四地質隊,1992.

［責任編輯：曹明明］