研究煤層厚度變化的地質(zhì)成因

李奎水

摘 要：煤層厚度的改變會(huì)對煤礦的生產(chǎn)造成直接影響，因此在煤礦生產(chǎn)過程中，對煤層厚度變化原因進(jìn)行分析意義重大。下面結(jié)合新礦內(nèi)蒙古能源有限責(zé)任公司長城三號礦井的實(shí)際情況，對煤層厚度變化的地質(zhì)成因進(jìn)行分析，希望對相關(guān)行業(yè)的發(fā)展能夠有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤層厚度；地質(zhì)成因；地質(zhì)構(gòu)造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.031

煤炭在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位，特別是在改革開放后，我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，工業(yè)及人們的生活對煤炭的需求量不斷增加。因此，為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，要加強(qiáng)對煤礦開采的研究工作，從而為煤礦開采提供理論依據(jù)，提高煤礦生產(chǎn)力，促進(jìn)煤炭行業(yè)的發(fā)展。

1 煤層厚度變化受褶皺的影響

上海廟礦區(qū)位于鄂爾多斯地臺西緣賀蘭山褶皺帶中段東側(cè)，褶曲和斷裂均發(fā)育。從侏羅系延安組煤層底板等高線圖可以看出，各煤層起伏形態(tài)基本一致，總趨勢為一個(gè)走向近南北傾向東的單斜構(gòu)造，其上發(fā)育了一些規(guī)模較小的向背斜，橫剖面上呈現(xiàn)出西高東低起伏不大的“復(fù)式”向背斜。規(guī)模較大的有新上海廟背斜、榆樹井向斜。從石炭—二疊系煤層底板等高線圖可以看出，含煤地層總趨勢為一個(gè)走向近南北傾向東的單斜構(gòu)造，其上發(fā)育了一些寬緩的波狀起伏。

通過相關(guān)研究不難發(fā)現(xiàn)，煤層厚度會(huì)受褶皺的影響。一般來說，受水平力作用影響，煤層兩邊受力會(huì)超過中軸受力[1]。此時(shí)，煤層中的煤將會(huì)由較大的區(qū)域流動(dòng)受壓較小的區(qū)域，這將會(huì)導(dǎo)致中軸煤層偏厚，兩側(cè)煤層較簿。此外，煤層厚度改變時(shí)，通常都發(fā)生在一些褶皺變化相對比較劇烈的煤層中，這同褶皺不對稱之間有著較大關(guān)聯(lián)。例如，受橫彎褶皺作用影響，煤層的頂部會(huì)變薄，斜槽部位增大。受縱彎褶皺影響時(shí)，褶皺側(cè)翼會(huì)變簿，頂部煤層變大。

2 煤層厚度變化受斷裂構(gòu)造的影響

斷裂構(gòu)造也是也是影響煤層厚度改變的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，斷層的密度、產(chǎn)狀、性質(zhì)等各項(xiàng)因素都會(huì)對煤層厚度的改變造成一定程度影響。斷裂會(huì)中斷煤層的連續(xù)性，這增加了煤礦開采難度。斷裂對煤層變化主要體現(xiàn)在層間滑動(dòng)和逆斷層。

（1）層間滑動(dòng)，受層間滑動(dòng)影響，煤層厚度的改變主要體現(xiàn)在煤層原生結(jié)構(gòu)遭受破壞，此時(shí)受到各方面因素的影響，煤層內(nèi)部將會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)鏡面發(fā)育。通常來說，在煤層中存在滑動(dòng)構(gòu)造，而從實(shí)際情況來看，一些滑面位于頂板巖層，也有一些處于頂板巖層，還有的處于煤層內(nèi)部，而這些位煤層底板或頂板的滑面，將會(huì)遭受煤層擠壓，這將會(huì)支持煤層厚度變薄。

（2）逆斷層，通過分析可知，在一些斷裂構(gòu)造中，斷層中會(huì)出現(xiàn)存在“Z”字形或反“Z”字形狀的斷層，這類斷層也被人們稱作逆斷層[2]。在煤礦中如果存在逆斷層，將會(huì)導(dǎo)致煤層的頂板或底板出現(xiàn)較為嚴(yán)重的斷裂情況，從而將會(huì)導(dǎo)致構(gòu)造力逐漸向煤層薄弱環(huán)節(jié)移動(dòng)，最后將會(huì)導(dǎo)致受力區(qū)煤層的厚度逐漸變薄。

3 煤層厚度受沉積環(huán)境的影響

3.1 同沉積斷裂

煤層隨著時(shí)間的推移會(huì)出現(xiàn)沉積現(xiàn)象，而通過對分析可知，地質(zhì)的劇烈活動(dòng)容易形成斷裂構(gòu)造，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致斷裂兩側(cè)發(fā)生沉降，最終會(huì)致使煤層厚度發(fā)生明顯改變。通常情況下，斷層上盤煤層厚度與下盤煤層厚度相比，要略微厚一些，煤層的改變，將會(huì)導(dǎo)致煤層斷層兩側(cè)的巖、煤層厚度都發(fā)生較大改變，同時(shí)也會(huì)引起斷層量測煤層厚度發(fā)生明顯改變。此外，煤層的上盤較簿，下盤較厚，此時(shí)煤層的頂部容易發(fā)生斷裂，并且通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，分叉現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在斷裂帶附近的煤層中。

3.2 沉積及古地形

若泥炭沼澤發(fā)育所在區(qū)域的地形不平，并且存在較大的起伏，有可能會(huì)引起泥炭層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的堆積現(xiàn)象，這將會(huì)引起“填平補(bǔ)齊”現(xiàn)象。隨著時(shí)間的推移，地基地形會(huì)出現(xiàn)不斷的改變，此時(shí)煤層厚度也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的改變，受該原因影響，煤層厚度通常會(huì)發(fā)生發(fā)生較大規(guī)模改變，造成的影響也較為嚴(yán)重。除此之外，基地地形的改變還會(huì)對煤層產(chǎn)量造成一定程度的影響，煤層下部會(huì)呈倒丘狀或藉節(jié)狀，該現(xiàn)象的存在，會(huì)導(dǎo)致煤層底板不均，但是需要相關(guān)作業(yè)人員注意的是，該現(xiàn)象并不會(huì)導(dǎo)致煤層頂板出現(xiàn)明顯改變。

3.3 不均勻沉降

此處說的不均勻沉降指的是地殼不均勻沉降，地球地質(zhì)構(gòu)造是不均勻的，不同的區(qū)域在構(gòu)造成會(huì)存在明顯的差異。而煤層的形成是一個(gè)漫長的過程，在這個(gè)漫長的過程中，沼基地有可能會(huì)出現(xiàn)差異性運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，將會(huì)導(dǎo)致煤層的形態(tài)和厚度發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。煤層會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷發(fā)生改變，此時(shí)在煤層中將會(huì)不斷塵滅、分叉等多種不良情況，此時(shí)煤層的實(shí)際厚度，夾石層數(shù)的增加也會(huì)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律型。由此可見，地殼的不均勻沉降，將會(huì)導(dǎo)致煤層厚度出現(xiàn)明顯的改變。

3.4 河流沖蝕造成的影響

礦區(qū)的第四系，全區(qū)廣泛發(fā)育，厚度為0.57（D15-2）～59.50m（CS26），平均26.17m。頂部為現(xiàn)代風(fēng)積沙丘及沙土層。中部為黃土層，由灰黃色亞粘土、亞沙土組成。底部為河流沖積的松散砂礫石層。井田東北部地表為流動(dòng)沙，西部為半固定沙，中部及南部為固定沙。

通過分析可知，隨著泥炭層的不斷堆積，如果溪流的沖蝕作用都沼澤邊緣發(fā)育產(chǎn)生了影響，在煤層中將會(huì)夾雜河流中的一些沉積物，該沉積過程的存在將會(huì)導(dǎo)致煤層厚度發(fā)生明顯的改變。煤層與巖體的相互咬合，煤層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度會(huì)隨著煤層局部夾石層數(shù)量增加而變得更復(fù)雜，而煤層將會(huì)逐漸變簿，此時(shí)煤層的平面將會(huì)呈現(xiàn)出寬度較小的彎曲變形帶，通過對實(shí)際煤礦的情況進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，許多地質(zhì)因素都會(huì)對煤礦的厚度變化造成影響，因此在具體分析過程中必須從多方面入手，確保分析的全面性與合理性，從而促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)束語

煤礦開采作業(yè)會(huì)受到許多因素的影響，煤層厚度改變是其中一項(xiàng)關(guān)鍵要素，其不僅會(huì)對煤礦開采儲(chǔ)量造成直接影響，而且在一定程度上也會(huì)對礦井的開采效果產(chǎn)生影響，影響開采成本。因此，為了確保煤礦開采的合理性，要加強(qiáng)對煤礦厚度影響因素的分析，從而對煤礦的厚度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，采取科學(xué)的方法對煤礦進(jìn)行開展，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊純東.煤層厚度變化區(qū)域礦震活動(dòng)規(guī)律研究[J].昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2014（05）：5-8.