神東柳塔煤礦地質特征及地質構造研究

王磊

摘 要： 煤礦地質工作是煤礦生產建設重要的基礎性技術工作，其成果是煤礦生產過程中必須依據的主要技術資料之一。為了適應煤礦企業發展的新要求，進一步規范礦井地質工作，為煤礦生產提供可靠的地質依據，本文結合神東柳塔煤礦的地質情況，對該礦的地質特征和地質構造進行了分析研究，希望能為在礦區工作的相關人員提供幫助。

關鍵詞：神東柳塔煤礦 地質特征 構造 分析研究

柳塔煤礦位于內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮小柳塔村北西，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 47km，南東距陜西省神木縣大柳塔鎮 25km。礦區交通位置優越，包（頭）～神（木）鐵路從礦井西南側通過，并在礦區鄰近設有巴圖塔運輸中轉站。從巴圖塔站沿包～神鐵路向北 45km 和向南東 80km可分別到達鄂爾多斯市東勝站和陜西省神木站。鄂爾多斯機場位于柳塔煤礦西北 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，

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

該地呈現侵蝕性山陵的地貌形態[1]。井田內沙漠遍布，由于毛素烏沙漠的影響，地表多被流動性或半固定波狀沙丘覆蓋，沙漠中主要地形形態為新月形沙丘、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，烏蘭木倫河流經井田西南部，年平均流量 3.37 億 m?，歷史最高洪水位標高 1185m；公涅爾蓋溝位于井田的西北部，年平均流量 869.7 萬/ 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，根據大氣降水的影響它的水量也呈變化趨勢，夏季最大，冬季最少，據1988年7月地質填圖時觀測其流量為640～15000L/s，該河水自北向南流經陜西省匯入窟野河后注入黃河。目前烏蘭木倫河為季節性河流，近 50 年最高洪水位標高為 1163m，近 100 年最高洪水位標高為 1185m。

柳塔煤礦所在區域氣候屬典型的半干旱、半沙漠的高原大陸性氣候，其特點是：冬季嚴寒、夏季炎熱、春季多風、秋季涼爽、全年少雨、無霜期短、冰凍期長。夏季最高氣溫達 36.6℃，冬季最低氣溫達-27.9℃；每年降雨量多集中在 7、8、9 三個月，降雨量為 194.7～745.2mm，平均為 399.3mm；年蒸發量 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性河流，在干旱年份多發生斷流。地下水的主要構成部分為第四紀含水層，地下水水量不豐；礦區水資源多依靠降雨和徑流補給，但由于徑流量具有時序性，且受降雨影響具有枯、豐水期，所以礦區水資源的主要補給來源為大氣降水。含水層水資源的排泄途徑則主要是徑流排泄、泉泄、蒸發排泄和生活工業用水。神東煤礦主要是通過大氣和地表徑流與各含水層構成水循環，但其中各區的水循環模式有所不同。中心礦區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給，大氣降水為補給的主要來源。

二、 神東柳塔煤礦地質構造分析

（一）礦井地層

該地層沒有露出地表外，根據鉆孔顯示厚度為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，局部含細礫，呈黃綠色；中部為砂質泥巖，局部含粉砂巖，呈灰綠色。含有纖細枝脈蕨、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礫級砂巖，局部為深灰色砂質泥巖和粉砂巖。根據礦井巖性的不同，又被分成5個礦井組，砂巖礦物是以長石、石英為主要成分，包含少量的礦物質和暗色巖屑，性質呈鈣質膠狀體，有很多不完整的動植物化石殘留在泥巖和砂質泥巖中。礦井地層厚度隨著季節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常與邊界呈平行狀連接。

（二）含煤地層

該地層地表無出露，據鉆孔揭露厚度平均 193.14m，依據巖性組合及及沉積旋回特征可劃分為五個巖段。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

主要巖性為粉砂質泥巖、砂巖。下部是一層透鏡狀紫色、土褐色粉砂質泥巖及泥巖，厚度變化較大，有些地段還過渡為灰黑色、雜色砂礫巖。巖石中孔隙發育，長石類礦物基本都高嶺土化，類似于風化殼的產物。中上部為灰白色砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖夾薄層泥巖和泥灰巖透鏡體。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、灰白色泥質粉砂巖、細砂巖為主，含2～3層薄煤。上部主要為灰色、淺灰色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖及煤層2～3層，巖層中含植物殘片化石。煤層屬4煤組，巖層厚度穩定，平均36.48m。

（3）第三巖段

下部為灰色粉砂質泥巖、泥巖及透鏡狀泥灰巖，中部為灰白色中、細粒砂巖，鈣質膠結。上部主要為薄層狀泥巖、粉砂質泥巖，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、深灰色粉砂質泥巖、泥巖；中部為灰白色砂巖，細砂巖；上部為灰黑色泥質粉砂巖，含2～3層煤層，屬2煤組。巖層中可見有植物化石殘片。全段平均厚27.82m。

（5）第五巖段

下部以灰白色砂巖、細砂巖和灰色泥質粉砂巖為主，橫向相變較大；中部為灰色、灰黑色泥質粉砂巖，細砂巖及煤層。上部為灰綠色、灰白色砂巖，局部夾粗砂巖，該層砂巖比較穩定，厚度達十幾米。本段含煤層數5～8層，分岔現象普遍，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）地質構造

井田地質構造簡單，總體構造形態為一向南西傾斜的單斜構造，地層及煤層產狀平緩，傾角 1～3°，井田內無較大斷層及明顯褶皺，煤層頂底板巖性分布較連續，局部有凹凸，裂隙不發育，但在斷層發育地段頂底板裂隙發育，較破碎。其東部煤系地層極平緩，而向西側傾角變化為 3°度左右。實際生產過程中主要地質構造以斷層為主，局部區域揭露沖刷體，褶曲不明顯，只有微小波狀起伏。井田內斷裂構造不發育，多見巖層的層間滑動，在生產過程中，在井田中部發現一條（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，在井田內延伸長度約為3600m。該斷層由于斷距較大，對工作面的布置和開采影響很大。礦井開采過程中共揭露 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，落差較大的斷層會對礦井的生產以及工作布置產生較大的影響。

開采前和開采過程中一定要認真調查分析所在區域地質運動所形成的斷層、裂隙發育規律、規模和斷層性質、導水性。斷層、裂隙往往是承壓水的涌出通道，如果忽視，將給礦井帶來災難性后果，特別是開采承壓水水頭高度高于工作面標高時更要十分謹慎，一定要有足夠的排水設施、設備和封堵材料，提前制定防治水預案，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量，防止因封孔質量不合格，將承壓水與工作面導通，淹沒工作面等重、特大事故的發生。

三、結語

根據地質構造分析，柳塔煤礦煤層產狀有一定變化，褶皺不明顯，井田內無巖漿巖活動，小斷層較為發育，性質皆為正斷層，落差大部分小于5m，少部分落差較大的斷層對工作面布置和連續推進有一定的影響。具有走向迥異，規模較小，分布不均勻，組合復雜，難以預測等特點。斷層附近頂板破碎，局部出現冒頂情況，片幫嚴重，需加強支護。斷層面附近煤層及頂板巖層裂隙發育，對煤層的破壞程度較大，對礦井工作面布置和綜采面的正常生產產生一定影響。

參考文獻：

[1] 吳基榮，毛紅艷.淺埋煤層長壁開采頂板結構及巖層控制研究[J].中國礦業大學出版社， 2017， 31（5）：99-102.

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[4] 祁貴生，劉有智.淺埋煤層礦壓顯現與巖層控制的研究[J].2017， 27（9）：35-37.