關(guān)于淮北煤田區(qū)域地質(zhì)與成煤條件研究

董繼春

摘要：本文考察淮北煤田一帶地質(zhì)與系統(tǒng)成煤條件，從聚煤盆地構(gòu)造和層序格架內(nèi)的聚煤規(guī)律出發(fā)，調(diào)查淮北區(qū)域地層、構(gòu)架、煤層與煤質(zhì)等地質(zhì)背景，研究聚煤作用控制因素和淮北區(qū)域煤田的成煤規(guī)律，展望淮北礦區(qū)煤田地質(zhì)勘探的發(fā)展，為今后煤田勘探技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：煤田；聚煤盆地；聚煤規(guī)律；勘探技術(shù)

引言：位于安徽省淮河平原北部的淮北煤田區(qū)域，跨越淮北、亳州、宿州三市所屬七個縣級，自身煤炭資源儲存豐富，屬于中國華北聚煤區(qū)北側(cè)地帶的石炭二疊紀(jì)煤田。隨著煤炭市場的蓬勃發(fā)展，勘探技術(shù)和鉆探技術(shù)頗受關(guān)注，用來探明煤田地質(zhì)構(gòu)造、地層、構(gòu)架、煤層與煤質(zhì)等，以便正確評估煤田礦床自身含有價值，設(shè)計煤礦生產(chǎn)線路，繼而促進(jìn)煤田勘探持續(xù)發(fā)展。

1.淮北煤田區(qū)域地質(zhì)概述

基于地質(zhì)理論基礎(chǔ)的煤地質(zhì)學(xué)，負(fù)責(zé)研究煤礦、煤層、煤盆地以及含煤巖礦物等，勘測分析煤田物質(zhì)成分、性質(zhì)及其分布規(guī)律。煤田地質(zhì)勘測涉及學(xué)科包括有地質(zhì)構(gòu)造學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、礦床學(xué)、沉積學(xué)、地球物理探礦學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)等，以地質(zhì)科學(xué)為核心技術(shù)，查明待勘測煤田的地址構(gòu)造、地質(zhì)層次、煤質(zhì)、煤層、煤田儲存以及開采條件等，以便正確評估煤田礦床自身含有價值，設(shè)計煤礦生產(chǎn)線路，為煤礦開采決策的集成提供地質(zhì)資料，進(jìn)而使煤炭資源能夠節(jié)制開發(fā)，促進(jìn)自然煤礦市場的可持續(xù)發(fā)展。

2.淮北煤田區(qū)域成煤規(guī)律

2.1聚煤盆地構(gòu)造

2.1.1 基底構(gòu)造。中晚奧陶世的加里東運(yùn)動導(dǎo)致華北古板塊碰撞到華南古板塊，致使華北古板塊不斷隆升，逐漸突兀為陸地板塊，一直到晚石炭世。古板塊長期遭受剝蝕和夷平。基于奧陶系灰?guī)r基底的淮北地區(qū)石炭一二疊紀(jì)含煤巖系，可以研究奧陶系時期的基底構(gòu)造運(yùn)動，進(jìn)而查明聚煤盆地的基底構(gòu)造特征。淮北地帶的奧陶系體現(xiàn)在下統(tǒng)和中統(tǒng)地層，自上而下依次為賈汪組、馬家溝組，整體缺乏上層沉積。地層厚度從南部不斷向北部過渡，逐漸形成“北厚南薄”的趨勢，研究地層沉積厚度差異，進(jìn)而查明地殼沉積幅度差異，反映在淮北一帶中下奧陶統(tǒng)沉積時期，不難發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)整體構(gòu)造運(yùn)動以東西向?yàn)橹鳎⑶页练e一帶中心位置偏北，無明顯遷移痕跡。說明淮北聚煤盆地構(gòu)造中基底趨于平緩、穩(wěn)定，地形上屬于北部低南部高，過渡銜接平緩，無顯著差異。

2.1.2 同沉積構(gòu)造。時間推移到晚古生代，古蒙古洋和古秦嶺洋的俯沖作用逐漸緩解，至此，長期遭受剝蝕和夷平的華北古板塊開始松弛，不斷接受地質(zhì)沉積。其后經(jīng)過漫長的石炭一二疊紀(jì)時期，華北古板塊構(gòu)造運(yùn)動不斷趨于穩(wěn)定，形式主要體現(xiàn)為地殼升降運(yùn)動。

2.2層序格架下聚煤規(guī)律。晚古生代，在南北方向地質(zhì)應(yīng)力的作用下，華北聚煤盆地的地形不斷發(fā)生變化，逐漸影響到聚煤作用的發(fā)展方向，而東西方向上基本不存在地質(zhì)應(yīng)力，地形和聚煤作用基本不變；時間推移到石炭一二疊紀(jì)時期，淮北沉積盆地依然處在南北差異的影響下，從南部到北部地帶，聚煤作用的強(qiáng)度不斷變化，存在顯著差異，而東西部差異不明顯；到層序沉積期，淮北區(qū)內(nèi)地形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟系捅备撸喜垦睾Ｈ笨诓粩鄰堥_，海水至東南部和南部侵入，在區(qū)內(nèi)沉積了一套陸表海障壁島—臺地復(fù)合體系含煤地層，地質(zhì)巖性組合包括有下部灰?guī)r段、中部砂泥巖段和上部灰?guī)r段。

煤層發(fā)育環(huán)境長期在碳酸鹽臺地、障壁島后和澙湖潮坪中，煤層厚度保持在0.49m至5.02m，并且以桃園和五溝地帶煤層厚度最厚。煤層序包括4至8層，沉積厚度偏薄，下層煤存在斷層，整體連續(xù)性差，煤層發(fā)育環(huán)境在海侵體系域和高位體系域中，整體以高位體系域?yàn)橹鳌：Ｇ煮w系導(dǎo)致層序格架下煤層與灰?guī)r交互產(chǎn)出，此時灰?guī)r為煤層的直接跳板，整體煤層躍動，后期煤層薄而不穩(wěn)定，說明海侵體系下抑制植物生長和聚煤作用，頻繁的海侵導(dǎo)致聚煤難以長期發(fā)展。

3.淮北煤田地質(zhì)勘探的發(fā)展方向

對于煤田地質(zhì)的勘探而言，各項(xiàng)鉆孔施工技術(shù)極其相關(guān)技術(shù)手段都是極其重要的工作之一。在對煤田地質(zhì)進(jìn)行了充分勘探和鉆探理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對不同的鉆井底層采用合適的技術(shù)工藝手段。總之，針對淮北煤田的地質(zhì)勘探情況和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可從井下物探技術(shù)、水平鉆井技術(shù)以及信息化建設(shè)等方向重點(diǎn)研究。

3.1 井下物探技術(shù)。受到勘探技術(shù)水平的限制，難以查明淮北地帶煤層的小型斷層和小型褶曲，尤其對落差低于5m、長度低于150m的地帶，勘探裝備甚至無法進(jìn)入井下。所以對待開采區(qū)域進(jìn)行井下勘探時，需要以沿煤層鉆進(jìn)和礦井物探，在井下開展面勘探或者采取勘探工作，同時融合探地雷達(dá)技術(shù)，以此精確查明巖體性質(zhì)和巷道裂隙帶和斷裂帶深度的特征，準(zhǔn)確確定勘測方向，為煤田地質(zhì)勘探提供探查依據(jù)。

3.2 水平鉆進(jìn)技術(shù)。鉆進(jìn)方法包括水平鉆進(jìn)、隨鉆測斜鉆進(jìn)等，而淮北煤田發(fā)展是以水平鉆進(jìn)為核心，以隨鉆測斜技術(shù)為輔。水平鉆進(jìn)技術(shù)即為受控定向鉆進(jìn)，既能沿著井下煤層鉆進(jìn)，也能夠沿著地面規(guī)格垂直、水平、圓弧軌跡的煤層鉆進(jìn)。

3.3 發(fā)展勘探技術(shù)手段。目前勘探技術(shù)手段依然單調(diào)，難以解決不同類型礦井，所以發(fā)展綜合性勘探技術(shù)將是淮北地帶煤田地質(zhì)勘探發(fā)展的關(guān)鍵。綜合勘探技術(shù)即面對待勘探礦井，能夠提供準(zhǔn)確、詳細(xì)的系統(tǒng)構(gòu)造圖，保障設(shè)計、施工、開采方向準(zhǔn)確無誤，進(jìn)而集成出系統(tǒng)施工決策。面對低山丘陵以及平原地帶時，可以考慮率先進(jìn)行地面物探，初步了解待勘探區(qū)域的整體構(gòu)造形態(tài)，再選擇科學(xué)的鉆探網(wǎng)度進(jìn)行系統(tǒng)布孔，在解決地質(zhì)目的基礎(chǔ)上，盡量降低系統(tǒng)勘探的輸出成本。

3.4 推進(jìn)信息建設(shè)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，煤田地質(zhì)勘探逐漸走向網(wǎng)絡(luò)推進(jìn)信息建設(shè)。煤田勘探融合信息高新技術(shù)，例如數(shù)據(jù)儲存、多媒體、并行分布式處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、工作站等，開展煤田地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)傳輸工作時，指揮端口憑借傳呼機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸送，根據(jù)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，把集成方案傳輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，以此提高系統(tǒng)勘探精度。

參考文獻(xiàn)

[1]王剛. 淮北煤田區(qū)域地質(zhì)背景及其成煤條件分析[J].山西建筑，2014，26：66-68.

[2]姜濤. 淮北煤田五溝礦井構(gòu)造特征及其控煤作用[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2014.