神東柳塔煤礦地質(zhì)特征及地質(zhì)構(gòu)造研究

王磊

摘 要： 煤礦地質(zhì)工作是煤礦生產(chǎn)建設(shè)重要的基礎(chǔ)性技術(shù)工作，其成果是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中必須依據(jù)的主要技術(shù)資料之一。為了適應(yīng)煤礦企業(yè)發(fā)展的新要求，進(jìn)一步規(guī)范礦井地質(zhì)工作，為煤礦生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，本文結(jié)合神東柳塔煤礦的地質(zhì)情況，對(duì)該礦的地質(zhì)特征和地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行了分析研究，希望能為在礦區(qū)工作的相關(guān)人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：神東柳塔煤礦 地質(zhì)特征 構(gòu)造 分析研究

柳塔煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)小柳塔村北西，北距鄂爾多斯市約 45km，西距伊金霍洛旗政府所在地阿勒騰席熱鎮(zhèn) 47km，南東距陜西省神木縣大柳塔鎮(zhèn) 25km。礦區(qū)交通位置優(yōu)越，包（頭）～神（木）鐵路從礦井西南側(cè)通過(guò)，并在礦區(qū)鄰近設(shè)有巴圖塔運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站。從巴圖塔站沿包～神鐵路向北 45km 和向南東 80km可分別到達(dá)鄂爾多斯市東勝站和陜西省神木站。鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)位于柳塔煤礦西北 18km，有至北京、上海、西安、深圳、三亞、石家莊等地航班。

一、神東柳塔煤礦地質(zhì)特征分析

柳塔煤礦位于鄂爾多斯高原東部，毛烏素沙漠北緣，總體為西南低東北高地形，東部井田邊界為最高點(diǎn)，

海拔標(biāo)高為1341.3m，西南部邊界外烏蘭木倫河岸邊為最低點(diǎn)，海拔標(biāo)高為1168.0m，最大海拔高差為 145.2m，

該地呈現(xiàn)侵蝕性山陵的地貌形態(tài)[1]。井田內(nèi)沙漠遍布，由于毛素烏沙漠的影響，地表多被流動(dòng)性或半固定波狀沙丘覆蓋，沙漠中主要地形形態(tài)為新月形沙丘、沙、沙丘鏈。地形呈波浪狀起伏，平緩多變。

柳塔煤礦井田周邊主要河流有烏蘭木倫河及其支流公捏爾蓋溝，烏蘭木倫河流經(jīng)井田西南部，年平均流量 3.37 億 m?，歷史最高洪水位標(biāo)高 1185m；公涅爾蓋溝位于井田的西北部，年平均流量 869.7 萬(wàn)/ m?。井田附近只有一條常年地表徑流烏蘭木倫河及其支流公捏爾蓋溝，根據(jù)大氣降水的影響它的水量也呈變化趨勢(shì)，夏季最大，冬季最少，據(jù)1988年7月地質(zhì)填圖時(shí)觀測(cè)其流量為640～15000L/s，該河水自北向南流經(jīng)陜西省匯入窟野河后注入黃河。目前烏蘭木倫河為季節(jié)性河流，近 50 年最高洪水位標(biāo)高為 1163m，近 100 年最高洪水位標(biāo)高為 1185m。

柳塔煤礦所在區(qū)域氣候?qū)俚湫偷陌敫珊怠肷衬母咴箨懶詺夂?，其特點(diǎn)是：冬季嚴(yán)寒、夏季炎熱、春季多風(fēng)、秋季涼爽、全年少雨、無(wú)霜期短、冰凍期長(zhǎng)。夏季最高氣溫達(dá) 36.6℃，冬季最低氣溫達(dá)-27.9℃；每年降雨量多集中在 7、8、9 三個(gè)月，降雨量為 194.7～745.2mm，平均為 399.3mm；年蒸發(fā)量 2297.4～2833.7mm，平均為 2457.4mm，是降雨量的 3～13 倍。其地表河流多為季節(jié)性河流，在干旱年份多發(fā)生斷流。地下水的主要構(gòu)成部分為第四紀(jì)含水層，地下水水量不豐；礦區(qū)水資源多依靠降雨和徑流補(bǔ)給，但由于徑流量具有時(shí)序性，且受降雨影響具有枯、豐水期，所以礦區(qū)水資源的主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水。含水層水資源的排泄途徑則主要是徑流排泄、泉泄、蒸發(fā)排泄和生活工業(yè)用水。神東煤礦主要是通過(guò)大氣和地表徑流與各含水層構(gòu)成水循環(huán)，但其中各區(qū)的水循環(huán)模式有所不同。中心礦區(qū)地下水主要是第四系松散孔隙潛水與中生界碎屑巖類孔隙裂隙水，因該區(qū)主要覆蓋黃土，降水易下滲，因此各潛水層均可直接接受大氣降水補(bǔ)給，大氣降水為補(bǔ)給的主要來(lái)源。

二、 神東柳塔煤礦地質(zhì)構(gòu)造分析

（一）礦井地層

該地層沒(méi)有露出地表外，根據(jù)鉆孔顯示厚度為157.43～234.85m，平均為194.15m。上部為中粗砂礫巖，呈灰綠色；下部為粗粒砂巖，局部含細(xì)礫，呈黃綠色；中部為砂質(zhì)泥巖，局部含粉砂巖，呈灰綠色。含有纖細(xì)枝脈蕨、卡勒萊新蘆木、大葉似銀杏等植物化石[2]。礦井的巖性大部分為淺灰色細(xì)礫級(jí)砂巖，局部為深灰色砂質(zhì)泥巖和粉砂巖。根據(jù)礦井巖性的不同，又被分成5個(gè)礦井組，砂巖礦物是以長(zhǎng)石、石英為主要成分，包含少量的礦物質(zhì)和暗色巖屑，性質(zhì)呈鈣質(zhì)膠狀體，有很多不完整的動(dòng)植物化石殘留在泥巖和砂質(zhì)泥巖中。礦井地層厚度隨著季節(jié)的變化也在不斷改變，上部和下部含礦較多，厚度變化大，中部含礦較少，厚度變化也比較小。下部含有的白色粗粒砂巖經(jīng)常與邊界呈平行狀連接。

（二）含煤地層

該地層地表無(wú)出露，據(jù)鉆孔揭露厚度平均 193.14m，依據(jù)巖性組合及及沉積旋回特征可劃分為五個(gè)巖段。每段的位置大體與礦組吻合。自下而上分述如下：

（1）第一巖段

主要巖性為粉砂質(zhì)泥巖、砂巖。下部是一層透鏡狀紫色、土褐色粉砂質(zhì)泥巖及泥巖，厚度變化較大，有些地段還過(guò)渡為灰黑色、雜色砂礫巖。巖石中孔隙發(fā)育，長(zhǎng)石類礦物基本都高嶺土化，類似于風(fēng)化殼的產(chǎn)物。中上部為灰白色砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層泥巖和泥灰?guī)r透鏡體。含煤3～4層，屬5煤組，平均厚度35.21m。本段與下伏三疊系地層呈不整合接觸。

（2）第二巖段

下部以淺灰色、灰白色泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖為主，含2～3層薄煤。上部主要為灰色、淺灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及煤層2～3層，巖層中含植物殘片化石。煤層屬4煤組，巖層厚度穩(wěn)定，平均36.48m。

（3）第三巖段

下部為灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及透鏡狀泥灰?guī)r，中部為灰白色中、細(xì)粒砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)。上部主要為薄層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，含煤2～3層，屬3煤組。該段層平均厚36.43m。

（4）第四巖段

下部為灰色、深灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖；中部為灰白色砂巖，細(xì)砂巖；上部為灰黑色泥質(zhì)粉砂巖，含2～3層煤層，屬2煤組。巖層中可見(jiàn)有植物化石殘片。全段平均厚27.82m。

（5）第五巖段

下部以灰白色砂巖、細(xì)砂巖和灰色泥質(zhì)粉砂巖為主，橫向相變較大；中部為灰色、灰黑色泥質(zhì)粉砂巖，細(xì)砂巖及煤層。上部為灰綠色、灰白色砂巖，局部夾粗砂巖，該層砂巖比較穩(wěn)定，厚度達(dá)十幾米。本段含煤層數(shù)5～8層，分岔現(xiàn)象普遍，其中有2層為井田中最主要可采煤層，煤層屬1煤組，全段厚57.20m。

（三）地質(zhì)構(gòu)造

井田地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，總體構(gòu)造形態(tài)為一向南西傾斜的單斜構(gòu)造，地層及煤層產(chǎn)狀平緩，傾角 1～3°，井田內(nèi)無(wú)較大斷層及明顯褶皺，煤層頂?shù)装鍘r性分布較連續(xù)，局部有凹凸，裂隙不發(fā)育，但在斷層發(fā)育地段頂?shù)装辶严栋l(fā)育，較破碎。其東部煤系地層極平緩，而向西側(cè)傾角變化為 3°度左右。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中主要地質(zhì)構(gòu)造以斷層為主，局部區(qū)域揭露沖刷體，褶曲不明顯，只有微小波狀起伏。井田內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，多見(jiàn)巖層的層間滑動(dòng)，在生產(chǎn)過(guò)程中，在井田中部發(fā)現(xiàn)一條（F11）落差15～25m，傾角70°的正斷層，斷層走向大致與地層走向一致，在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度約為3600m。該斷層由于斷距較大，對(duì)工作面的布置和開(kāi)采影響很大。礦井開(kāi)采過(guò)程中共揭露 82 條斷層，皆為正斷層，揭露落差在 1～3m 之間的斷層 32 條，落差在 3～5m 之間的斷層 8 條，其中落差大于等于 5m 的斷層 18 條，落差較大的斷層會(huì)對(duì)礦井的生產(chǎn)以及工作布置產(chǎn)生較大的影響。

開(kāi)采前和開(kāi)采過(guò)程中一定要認(rèn)真調(diào)查分析所在區(qū)域地質(zhì)運(yùn)動(dòng)所形成的斷層、裂隙發(fā)育規(guī)律、規(guī)模和斷層性質(zhì)、導(dǎo)水性。斷層、裂隙往往是承壓水的涌出通道，如果忽視，將給礦井帶來(lái)災(zāi)難性后果，特別是開(kāi)采承壓水水頭高度高于工作面標(biāo)高時(shí)更要十分謹(jǐn)慎，一定要有足夠的排水設(shè)施、設(shè)備和封堵材料，提前制定防治水預(yù)案，確保安全。另外，要特別注意打穿煤層底板至承壓含水層鉆孔的封孔質(zhì)量，防止因封孔質(zhì)量不合格，將承壓水與工作面導(dǎo)通，淹沒(méi)工作面等重、特大事故的發(fā)生。

三、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造分析，柳塔煤礦煤層產(chǎn)狀有一定變化，褶皺不明顯，井田內(nèi)無(wú)巖漿巖活動(dòng)，小斷層較為發(fā)育，性質(zhì)皆為正斷層，落差大部分小于5m，少部分落差較大的斷層對(duì)工作面布置和連續(xù)推進(jìn)有一定的影響。具有走向迥異，規(guī)模較小，分布不均勻，組合復(fù)雜，難以預(yù)測(cè)等特點(diǎn)。斷層附近頂板破碎，局部出現(xiàn)冒頂情況，片幫嚴(yán)重，需加強(qiáng)支護(hù)。斷層面附近煤層及頂板巖層裂隙發(fā)育，對(duì)煤層的破壞程度較大，對(duì)礦井工作面布置和綜采面的正常生產(chǎn)產(chǎn)生一定影響。

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