煤炭勘查區沉積環境及構造分析

陳扣強

摘要：區域地層情況、構造情況以及沉積環境對于礦井工程的實施具有決定性作用。為研究沉積環境及構造情況對煤層開采的影響，以西南某勘察區為研究對象，分析了區域內地層、構造、沉積環境以及古地質情況對煤層的影響，得到以下結論：①區域內含煤地層分為4層，主要構造為2個大型構造；②煤系為海陸交互相沉積，沉積物堆積區是靠海的湖沼與盆地地帶；③勘查區在地質作用下，煤呈灰黑-黑色，煤層水分北低南高，煤層厚度呈現中部高、南北兩邊逐漸變薄的現象。

關鍵字：地層；構造；沉積環境；含煤地層

中圖分類號：P548文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）35-0123-03

Sedimentary Environment and Tectonic Analysis of Coal Exploration Area

CHEN Kouqiang（Jiangsu Changjiang Geological Survey Institute， Nanjing Jiangsu 210046）

Abstract： Regional stratigraphic conditions， structural conditions and depositional environment play a decisive role in the implementation of mine engineering. In order to study the influence of sedimentary environment and structure on coal seam mining， a survey area in southwest China was taken as the research object， and the influence of strata， structure， sedimentary environment and paleo geological conditions on coal seam in the area was analyzed， and the following conclusions were obtained：①The coal-bearing strata in the area are： There are 4 bottom layers， and the main structure is 2 large-scale structures；②The coal measure is the sedimentary of sea-land interaction facies. Sedi？ ment accumulation areas are lakes and basins near the sea；③Under the geological action of the exploration area， the coal is gray-black to black， and the coal seam moisture is lower in the north and higher in the south； the thickness of the coal seam is higher in the middle， and gradually becomes thinner on the north and south sides

Keywords： stratigraphy；structure；depositional environment；coal-bearing strata

礦井地質情況研究對于礦井開拓開采、巷道布置具有決定性作用。對地質鉆孔情況進行準確分析可以提高后期工程的安全性、準確性。關于沉積環境及構造分析，我國專家學者進行了大量研究，針對不同的地域進行了分析。馬東正等人針對吉木薩爾凹陷蘆草溝組沉積環境與物源進行了深入研究[1]；米云川進行了云南鎮雄羊場超大型磷礦沉積環境及資源潛力分析[2]；王軻等人采用化探的方法針對沉積物源進行了地球化學探測研究[3]；修銘針對興城地區常州溝組-串嶺溝組沉積環境及物源區構造背景進行了分析，研究了該地區沉積環境和構造情況[4]；閆夢琪進行了西藏賽布措地區牛堡組物源分析及其構造意義研究，[5]。以往的研究主要針對某個地區的沉積環境或構造進行[6-10]，主要應用于考古、物源分析，針對煤礦沉積環境的研究比較少。為進一步研究煤礦勘察區內沉積環境，筆者對勘查區內煤礦沉積環境和地質構造進行了綜合分析，以研究地質情況對礦井開采過程的影響。

1勘查區概況

勘查區面積為120 km2，位于貴州西南地區。勘察區域范圍如圖1所示。

1.1地層情況

根據目前的鉆探情況分析，勘查區主要地層系列為峨眉山玄武巖組、三疊系飛仙關組、二疊系宣威組和永寧鎮組。永寧鎮組整體厚度為101～200 m，巖體呈層狀，灰色，其中夾雜少量泥巖、灰巖等；飛仙關組平均厚度200～290 m，巖性主要為綠色、紫色砂巖，夾雜鈣化砂巖，巖性整體比較穩定；上二疊系峨眉山玄武巖厚度為150～230 m，主要巖層為玄武巖，夾雜凝灰巖；中三疊統關嶺組平均厚度100～200 m，巖層為灰色厚層狀-中厚層狀石灰巖。

1.2構造情況

本次勘查區內主要地質構造為褶皺構造，包括格目底向斜和威水背斜，同時衍生出諸多短軸向斜、背斜等褶皺構造。構造整體為南北方向，兩個大型褶皺構造橫貫勘查區，衍生的短軸構造有大河邊向斜、二塘向斜、比德向斜等。勘察三維影像顯示，短軸向斜、背斜構造均為南北方向，在古造山運動作用下，構造整體向東邊俯沖，導致向斜東邊薄西邊厚。結合區域內巖性分析，砂巖等彈性極限比較小的巖層在褶皺構造中會出現斷裂，從而形成小斷層。

2沉積環境及構造分析

勘察區內存在遠古化石，主要為魚類、貝類化石，存在少量陸地古生物化石，因此可知該區域為海陸交互相沉積，整個煤系地層沉積環境為靠海區域、盆地等。古地質運動中峨眉山玄武巖噴發后巖漿侵襲海濱平原區域，形成沉積區域巖漿巖地層。在海水沖刷作用下，陸地高大灌木叢林發生沉積，古植物在成煤作用下，原地堆積。根據巖層構造方向，該區域煤系地質為陸相向海相逐漸發展的一次海侵現象，同時底盤震蕩激烈，整體出現上升情況，最終形成的煤層為泥炭沼澤發育陸相和濱海沼澤成煤情況。

勘察區域內主要大型構造位于揚子準地臺、揚子臺褶帶、黔中早古拱斷褶束三級臺階。其中揚子臺褶帶中部相對隆起，褶皺構造向西南傾斜，整體傾向東北，傾角為32°～48°。古地質板塊運動下，形成三級臺階板塊，形成褶皺構造同時衍生出斷層構造，根據現場勘察，區域內有斷層構造16條，斷層構造概況如表1所示。

3影響分析

在沉積環境和構造影響下，沉積地層、地質構造在沉積環境中綜合作用形成的煤炭為黑灰色，煤層和巖層交匯處為黑褐色。直觀可見的煤巖為暗淡星型煤，結構為層中結構，少量呈豎向條狀結構，構造區域煤炭紋理不規則，構造穩定區域煤炭紋理清晰，光澤暗淡，煤炭中存在少量葉片狀。礦井主采煤層9#煤層平均厚度4.6 m，部分松軟，整體堅硬，通過背斜、向斜、斷層構造區域會呈現粉狀。9#煤層底板存在一層黃鐵礦，呈粒狀。未采動區域存在自然裂隙帶，最大裂隙2 mm。將現場煤炭帶到實驗室進行化學分析，發現煤炭凝膠化基質含量為60%，角質化物質20%，雜質為10%，含苞欲放量5%，其他為石英、黏質土、方晶石等；煤層水分2%，灰分13%，硫分0.36%，北側水分為0.5%，南部平均水分2%，整體南高北低。

在斷層構造影響下，F5斷層構造使得位于勘察區中部的煤層形成較大破壞區域，F3為F2分支斷層，在F3和F2斷層共同作用下，形成了一條并破壞向斜軸。該破壞區域通過中嶺井田，中嶺井田開采過程中會出現北東向斷層所形成的破壞含煤地層。根據鉆探結果，F13、F14、F15落差約為15 m，切割二疊紀地層，煤層影響較小。煤層發育為西北向構造先發育，隨后為東北向發育，東北向構造對西北向構造有一定破壞作用，控制煤層賦存發展。

綜上所述，沉積環境影響勘察區煤層物理、化學性質，構造情況影響勘察區煤層破壞、發育情況。

4構造區域地震勘探及分析

為研究勘查區內地質情況，現采用地震勘探技術對威水背斜區域進行了勘察。在勘察區域內定點爆破，爆炸源作為震源，對地震波進行回收反演分析。

為研究勘察區內整體情況，在研究區域內設置地震勘察測線。勘察測線為南北分布，測線16條，測線附帶16條炮線，測線及炮線布置如圖2所示。

首先在勘察區內選擇合適的靜校正處理方法，其次對勘察區內煤層埋藏深度情況、有效反射信號、干擾項進行考察研究。煤層需進行淺層高分辨率處理和數據迭代演化解算。對經過構造區域的剖面進行精準識別，做好速度建模迭代、偏移成像迭代，以提高成像精度。針對不同類型信號，在保真的前提下進行多域多維綜合去噪，提高信號信噪比。

通過數據采集、反演分析得出威水背斜區域地質源分析圖如圖3所示。

由圖3可知，威水背斜剖面為南北方向，南邊緩傾角后出現上俯沖現象，北邊上部存在地層擠壓產生的小斷層，同時存在小褶皺構造。煤層出現威水背斜區域比較厚、兩邊比較薄的現象，且北邊出現煤層連續性間斷的現象。地震勘察結果和地質分析結果基本一致。

5結論

通過對貴州某勘查區內地層情況、構造情況進行勘察，針對勘查區內沉積環境和構造進行分析，確定該區域地質情況對煤層的影響，得出以下結論：①區域內主要有峨眉山玄武巖組、三疊系飛仙關組、二疊系宣威組和永寧鎮組；②勘察區內構造為威水背斜和格目底向斜；③經沉積環境分析，煤系為海陸交互相沉積；④沉積環境和構造對煤層影響為勘查區內煤呈灰黑-黑色，煤層水分北低南高，煤層厚度呈現中部高、南北兩邊逐漸變薄的現象。

對勘查區威水背斜進行了地震勘察，勘察結果和地質分析基本一致。

參考文獻：

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