淮北蘆嶺煤礦9號煤層厚度發育特征及主控因素

牛和海 詹北淮 徐昆 涂蘇捷 周逃濤

（①淮北礦業股份有限公司蘆嶺煤礦地測科 宿州 234113；②中國礦業大學資源與地球科學學院 徐州 221116）

1 礦區地質概況

1.1 礦區概況

蘆嶺煤礦位于淮北煤田內，是一座設計能力為150萬噸/年的大型礦井。淮北煤田位于華北板塊東南緣，豫淮坳陷的東部。蘆嶺煤礦地質構造上位于宿東向斜西南翼的東南段，周邊鄰近朱仙莊煤礦和龍王廟煤礦。

1.2 地層含煤性

礦井均為新生界松散層所覆蓋，經鉆孔揭露地層有奧陶系、石炭系、二疊系、新近系和第四系。蘆嶺煤礦自下而上分為四個含煤巖系：上石炭統太原組、下二疊統山西組、下二疊統下石盒子組、上二疊統上石盒子組。其中二疊系含煤地層中，含1～10共十個煤層（組），煤層平均厚度為20.60m，9 號煤層為主采煤層之一。

1.3 礦區構造

礦井內主要以斜切斷層為主，根據礦井構造的復雜程度，將礦井劃分為西部、中部和東部拐頭區三個部分。區內發育宿東向斜及宿東向斜的次級褶曲小史家背斜、松林王背斜、王格莊向斜四個主要褶曲，以及走向北西、北東及近南北向的三組斷層。

1.4 沉積背景

9 號煤層位于下石盒子組底部。華北含煤沉積盆地南帶在晚石炭世時期出現多次海侵和海退，沉積了一套淺海碳酸鹽、潮坪和煤層互層的海陸交互相沉積[1]。在早二疊世晚期，盆地北部構造帶上升，南北高差加大，淺海碳酸鹽沉積盆地中注入大量陸源碎屑，形成一套以河流作用為主的建設性三角洲沉積。

2 研究區9號煤層厚度變化規律

2.1 研究區9號煤層發育概況

9 號煤層位于下石盒子組下部，距K2 標志層11m左右，為主要可采煤層之一。煤層結構簡單，全區大部分可采。據359個見煤工程點資料統計，煤厚0-7.88m，平均2.91m。可采點平均煤厚3.16m。煤層結構簡單，全區僅5 個鉆孔見夾矸，單層夾矸0.05-0.63m，平均0.35m，生產中尚未發現有夾矸出現。通過全層選點計算，Km 值為0.88，γ 值為39%，為較穩定煤層。

2.2 9號煤層厚度變化

9號煤層在研究區總體呈東西部厚、中部薄的特征，煤層最厚點位于東部18-148 鉆孔，厚度達20.5m，厚度最低點分別坐落于中南部2001-1孔和東南部98-3孔，為0.29m。整個礦區東部等值線密級，煤層厚度變化大，煤厚以11-2、81-14、79-17、83-12、11-12鉆孔為中心向四周遞減。其次為東部，東部煤層厚度除25-3、5-214-181-7鉆孔外，其余絕大部分地區在4.0m 以下。中部煤層厚度最薄，厚度變化最小，煤層厚度大都在3.5m以下。

3 影響9號煤層厚度變化的因素

3.1 沉積相對煤層厚度的影響

沉積環境對煤層厚度發育具有控制作用[2]。研究區位于華北地臺東南緣，地臺基底屬前震旦變質巖系。在寒武、奧陶紀，研究區緩慢下沉，并發生了大面積海侵，從而沉積了一套巨厚的碳酸鹽巖與泥巖。中奧陶世末期，受加里東運動影響，全面上升為陸地，遭受長期風化剝蝕。中石炭世地殼開始下沉，海水逐漸侵入發育為陸表海，早二疊世早期，源區上升，陸源碎屑供應逐漸加強，內源沉積物除植物殘體堆積物外均終止，自然環境過渡為河控三角洲。隨著三角洲向南遷移，海水逐漸退出本區形成濱海沖積平原，二疊紀時，本區氣候溫暖濕潤，高等植物生長繁盛，泥炭沼澤得以形成與發展，有良好的煤層形成。

蘆嶺礦區下二疊統下石盒子組從9 號煤層下鋁質泥巖底界面向上至3煤組下中細粒砂巖（K3）底界面為止，平均厚度280m。底部為鋁質泥巖，平均厚度3m 左右，黏土礦物為高嶺石，在顯微鏡下見有碳酸鈣結核，為湖泊相化學沉積。本層為9煤下部的標志層，即K2。向上逐漸過渡為泥炭沼澤相沉積物，9煤底板及8 煤頂板富含植物化石。煤層底板主要為泥巖，局部為粉砂巖。頂板為薄層狀砂質泥巖或泥巖，局部為細砂巖。該層上部以砂巖、泥巖和煤層互層為特征，表現為細砂巖和煤層之間的突然過渡，此類層序特征往往反映水動力條件突然變化，河流改道而留下廢棄的分流河道、分流間灣，或發育呈泥炭沼澤沉積。

3.2 地質構造對煤層厚度的影響

地質構造容易引起煤層厚度變薄[2]。淮北煤田區內構造受東西向構造、北東向構造、徐宿弧形構造所控制，東西向和北東向構造為主要格局。主要表現為北北東向構造改造早期的東西向構造。由于多期構造運動疊加的結果，區內東西向大斷裂和北北東向大斷裂縱橫交錯，形成了許多近網狀的斷塊構造。蘆嶺礦區內斷層可分為北東、北西及近南北向三組，落差≥100m 的斷層有7 條，包括4 條正斷層：F16、F32、F7-1、F7；3 條逆斷層：F35、F34、F4。從礦區構造分區來看，中部構造復雜，兩側采區構造復雜，西部采區斷層走向變化較大，規律性較差。9 號煤層在西北部、中部以及東北部受斷層控制，出現局部尖滅，9 煤層部分頂板呈“豆腐狀”，但總體上受構造運動影響較小。局部地區的滑動構造對9 號煤層厚度產生較小的影響。

3.3 巖漿巖對煤層厚度的影響

勘探資料顯示井田內巖漿巖并不發育，在井田西部八采區F14 斷層以西局部有巖漿巖侵入。目前發現的巖漿巖僅以下四處：第一處是-400m 水平附近的76-1鉆孔，巖漿侵入5煤層中上部，孔內巖漿巖厚1.0m；第二處靠近F14 斷層，實見巖漿巖厚度0.2m；第三處位于881-1 工作面收作線，造成8 煤層底部與9 煤層局部變質，生成天然焦，此處所見到的巖漿巖為淺灰-灰綠色閃長玢巖，風化嚴重。第四處在8810、Ⅱ882、Ⅱ884、Ⅱ886 四個工作面西翼，8810F5、Ⅱ882F5 兩條斷層之間有大面積火成巖侵入，侵入層位位于8 煤層中上部，厚度0.6～4.2m，火成巖上下部均有0.8～2.4m厚天然焦，巖漿巖為淺灰～灰白色。區內巖漿巖總體上不發育，只對局部煤層產生影響，對9 號煤層只有局部變質生成天然焦，影響并不大。

3.4 其他因素對煤層厚度的影響

礦井煤系地層沉積過程中曾經歷過古河床沖刷，但是在9 煤層沒有新發現古河床沖刷帶，因此可以不用考慮。異常陷落柱也可能會造成煤層厚度改變，通過對時間剖面、地震屬性進行分析，未發現明顯的陷落柱地震波反射異常，僅在邊界外發現并解釋了2 個煤層反射波振幅異常區。此兩個反射波異常振幅區異常，對區內9煤層厚度無顯著影響。

3.5 煤層厚主控因素分析

綜合本次研究對研究區沉積環境、地質構造、沖刷帶、巖漿巖以及物探異常區等印象因素進行分析，發現9號煤層厚度受原生沉積影響最大，在西北部和東部少部分地區受斷層影響，巖漿巖的侵入導致了9號煤發生少量變質，產生天然焦，而沖刷帶和物探異常區均對9號煤層沒有影響。

4 結論及建議

（1）可采點平均煤厚3.16m，礦區東部煤厚變化較大，其次是東部，中部煤層最薄，厚度變化較小。研究區9 號煤層結構簡單，夾矸較少，全區大部分可采。

（2）9 號煤層厚度受原生沉積影響最大，在西北部和東部少部分地區受斷層影響，巖漿巖的侵入導致了9 號煤發生少量變質，產生天然焦，而沖刷帶和物探異常區均對9號煤層沒有影響。