寧武煤田潞寧井田侏羅系大同組煤層穩定性評價及煤厚控制因素探討

尹偉強

（山西潞安礦業集團有限公司地質處，山西長治046200）

寧武煤田潞寧井田侏羅系大同組煤層穩定性評價及煤厚控制因素探討

尹偉強

（山西潞安礦業集團有限公司地質處，山西長治046200）

潞寧井田位于寧武煤田寧靜向斜軸部，主采煤層為侏羅系中統大同組上段湖泊沉積。文章依據地質勘探及煤礦地質成果，對潞寧井田侏羅系2、3號煤層穩定性進行了定性與定量分析評價。經分析認為潞寧井田煤層煤厚控制主要為湖泊沉積環境作用及后生河流沖刷作用。

潞寧井田；煤層穩定性；煤厚；控制因素

潞寧井田位于山西中臺隆起中北部，呂梁斷隆北東部，寧靜斷陷盆地中部，是山西六大煤田之一的寧武煤田重要的生產礦井，主采煤層為侏羅系2、3號煤，目前開采侏羅系2號煤層。本文在煤田地質成果基礎上，進行煤層穩定性評價，在此基礎上探討煤層煤厚控制因素，對于煤礦生產有著重要意義。

1 井田地質構造特征

潞寧井田位于寧武煤田中部，地表為大面積新生界黃土覆蓋，本井田地層由老到新分別為三疊系上統延長組（T3y）、侏羅系中統大同組（J2d）、侏羅系中統云崗組（J2y）、侏羅系中統天池河組（J2t）、第四系上更新統（Q3）、第四系全新統（Q4）[1]。

圖1 2號煤層沖刷帶與煤層底板等高線

井田位于寧靜向斜北中部偏北西翼，地層呈北東—南西向展布，寧靜向斜軸通過井田。總體構造為走向NE的向斜，地層傾角在2～16°。井田西部地層產狀較陡，達16°左右，在井田邊界外西北部煤層露頭區煤層傾角達36～45°。井田內斷裂構造不發育，未發現大的斷層存在，未發現陷落柱、巖漿巖等構造，井田東部、東南部分布有若干沖刷帶，見圖1。

2 含煤巖系

侏羅系大同組平行不整合于三疊系延長組之上，為一套還原條件下的河湖相含煤建造，侏羅系大同組上段（J2d2-3）是井田內主要含煤地層，位于云崗組底部砂巖K21標志層之下。主要由灰色細粒—中細粒砂巖夾泥巖，碳質泥巖、粉砂巖、煤層組成。所含煤層上部為2號煤，位于大同組三段上部，上距云崗組底部K砂巖約15 m，頂板巖性多為炭質泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，底板巖性絕大部分為泥巖。煤層厚0～5.80 m，2號煤層均厚3.35 m。3號煤層位于大同組上段的三亞段中上部，上距2號煤層27.10～35.88 m，平均32.11 m。頂、底板巖性一般為泥巖，煤層厚0.13～1.90 m，均厚1.24 m[2]。

井田北部2、3號煤層存在露頭，煤層產生風氧化現象。2號煤層為特低灰—高灰、特低硫—中硫分、中低熱值—特高熱值氣煤，%測定值平均0.77%。3號煤層為特低灰—高灰、特低硫—中高硫分、中低熱值—特高熱值氣煤，%測定值平均0.65%。同一煤層煤類單一，煤質分布略有差異。2號煤灰分表現為中部低、南北高，發熱量與灰分相反，南部硫分略高；3號煤灰分表現為北部較高，南部低，硫分分布特征與灰分特征相似[3]。見圖2，圖3。

圖2 2號煤灰分等值線

圖3 3號煤灰分等值線

3 煤層穩定性評價

3.1 定性評價

侏2號煤層煤厚變化規律表現為西厚東薄，北厚南薄。煤層的層位穩定，厚度及煤質有一定變化，煤類單一；含0～1層夾矸，結構簡單；全區煤層大部可采，屬大部可采的較穩定型煤層。見圖4，圖5。

圖4 2號煤層煤厚等厚線

圖5 3號煤層煤厚等厚線

侏3號煤層煤厚變化規律為東北薄，南部較厚。煤層的層位穩定，厚度與煤質有一定變化，煤類單一；煤層未見夾矸，結構簡單；全區煤層大部可采，屬大部可采的較穩定煤層。

3.2 定量評價

3.2.1 計算方法

依據相關規程，煤層可采性指數計算方法：

式中：Km為煤層可采性指數；n為參與煤層厚度評價的見煤點總數；n′為煤層厚度大于或等于可采厚度的見煤點數。

煤厚變異系數計算方法：

式中：γ為煤厚變異系數；M1為每個見煤點的實測煤層厚度；為煤礦（或分區）的平均煤層厚度；n為參與評價的見煤點數；S為均方差值[4]。

3.2.2 參數選用

2號煤層定量計算依據規定要求選用40個鉆孔資料，15個井下見煤點。其中36個鉆孔煤層厚度大于可采厚度，井下見煤點15個均大于可采厚度，平均煤厚為3.35 m，屬于中厚煤層[5]。

3號煤層定量計算依據規定要求選用41個鉆孔資料。其中39個鉆孔煤層厚度大于可采厚度，平均煤厚為1.24 m，屬于薄煤層，見表1。

表1 煤厚統計表

3.2.3 計算結果

2號煤層的可采性指數為92.7%，煤厚變異系數為0.41，定量評定為較穩定煤層。

3號煤層的可采性指數為95.1%，煤厚變異系數為0.27，定量評定為穩定煤層。

3.3 綜合評定

根據定性和定量評定結果，2號煤層變異系數雖較大，但仍然呈穩定型產出，2號煤層評定為全區大部可采的較穩定煤層。3號煤層評定為全區大部可采的穩定煤層。

4 煤厚控制因素分析

一般認為，煤層厚度變化是多種作用的結果，總體上受控于沉積體系，局部變化受河道砂體影響[6]，后期構造作用對煤厚也有一定影響[7]。

4.1 沉積環境對煤層厚度的作用

潞寧井田所在的寧武煤田為湖泊三角洲的三角洲前緣相沉積，厚度變化較大。由于侏羅系沉積旋回導致的水位上升，湖面面積擴大，形成湖相泥巖，此時泥炭沼澤不發育，煤層較薄，部分區域湖泊沉積覆蓋泥炭層形成矸石層。此后由于三角洲進積作用，北部發育三角洲平原沉積，南部發育有三角洲前緣相或前三洲相沉積，泥炭沼澤廣泛分布，煤層范圍擴大[8]，造成縱向上巖性、巖相的多變性，在井田內表現為部分地段缺失偽底，直接底板為泥巖、粉砂巖[9]。

4.2 后生河流沖刷對煤層厚度的作用

依據潞寧井田的侏羅系2、3煤層底板等高線圖和剖面示意圖分析，研究區內侏羅系煤層成煤后期，由于古河流的沖刷作用，使得研究區內東部、東南部煤層遭到較強烈的后生河流沖刷剝蝕作用，產生大范圍的薄煤帶或無煤帶，同時表現為相應區域內煤層灰分增大[10]。見圖1，圖2，圖5。

5 結論

潞寧井田侏羅系大同組2號煤層為全區大部可采的較穩定煤層，侏羅系大同組3號煤層為全區大部可采的穩定煤層。井田煤層厚度的主要控制因素為成煤后期古河流沖刷作用，其次為成煤時期的湖相沉積升降運動作用。

[1]薛少波，朱長生.寧武煤田朔南礦區5-6號煤層沉積環境及對比研究[J].中國煤炭地質，2008,20(5)：7-9,19.

[2]侯振國.山西省寧武煤田侏羅系含煤地層特征[J].科技情報開發與經濟,2011,21(25)：202-204.

[3]中國煤炭地質總局一七三勘探隊.潞寧煤業有限公司礦井地質類型劃分報告[R].2015：34-40.

[4]國家安全監管總局，國家煤礦安監局.煤礦地質工作規定[M].北京：煤炭工業出版社，2016.

[5]山西省地質勘查局二一一地質隊.潞寧煤業有限公司2015年度礦井儲量年報[R].2016：16.

[6]張小東,王思科,張碩,等.胡襄煤田煤層厚度變化特征及其控制因素[J].河南理工大學學報（自然科學版）,2015,34(3)：321-326.

[7]劉程，李向東，楊守國.地質構造對煤層厚度的影響研究[J].煤礦安全，2008,39(5)：14-16.

[8]常江林，任斗金，高強.山西寧武煤田的大同組[J].地層學雜志，1996,20(4)：266-268.

[9]張佳琪，魏紅紅，王宏波.志丹探區侏羅系—上三疊統沉積環境和沉積相[J].西北大學學報(自然科學版)，1998,28(4)：325-329.

[10]武雁玲.山西寧武煤田侏羅紀含煤地層特征[J].山西煤炭,2002,22(2)：30-31,33.

Stability Evaluation of Datong Jurassic Coal Seam of Lu-ning Coal Mine of Coalfield of Ningwu

YIN Wei-qiang
(Geological Department of Lu'an Mining Group Co.Ltd,Changzhi Shanxi,046200)

Lu-ning mine is located in in the Ningwu coalfield,We did the main coal seam of Datong Jurassic sedimentary formation of lakes.On the basis of geological exploration and mine geological results,the analysis of qualitative and quantitative evaluation of Lu-ning mine Jurassic coal seam stability.According to the analysis,Lu-ning coal mine coal thickness control is mainly lake sedimentary environment and epigenetic effects of river scouring.

Lu-ning coal mine;stability;coal thickness;control factors

P624.6

A

1674-0874(2017)02-0062-03

〔責任編輯 王東〕

2017-02-08

尹偉強（1983-），男，山西長治人，碩士，工程師，研究方向：礦井地質。