龍潭煤礦構造控煤特征分析

劉復焜

（福建省196 地質大隊 福建漳州 363007）

0 引言

福建是個貧煤的省份，研究煤礦地質構造對煤層厚度及形態的影響意義重大。龍潭煤礦是目前福建煤電公司僅有的兩個在產煤礦之一，煤礦的經濟效益和安全生產對公司的生存與發展關系非凡。多年來，前人對龍永煤田在構造成因、構造控煤等方面的研究取得一系列成果［1-4］，對礦井找煤及延長礦井服務年限貢獻巨大，但對龍潭煤礦的構造控煤研究不多。本文在前人研究的基礎上，對龍潭煤礦的構造特征進行分析，試圖對其成因和控煤規律有個較為全面的總結，從而為煤礦生產和尋找富煤區提供理論依據。

1 礦井地質構造特征

龍潭煤礦位于龍巖山字型構造弧新華廈系第二隆起帶，撫市向斜的北翼。礦井中井田總體為一向東南方向傾伏的復式背向斜構造，斷層總體為傾向斷層，井田內主要有F6、F10斷層。其礦井構造概況如圖1。

圖1 龍潭煤礦構造綱要圖

1.1 褶曲構造

礦井一號背斜軸向130°，軸面產狀220°∠75°；延伸1 650 m，傾伏方向128°，傾伏角23°～25°。在一號背斜東翼為單斜，而在西翼又出現次一級的背斜，形態與一號背斜相近。由于次一級背向斜出現，造成1 號背斜軸部至次一級背斜軸之間煤層扭曲，斷裂發育，對煤層破壞很大。

1.2 斷裂構造

礦井內落差大于30 m 的斷層有13 條，按其特征分四組：第一組F4、F6、F40、F58、F0、FⅡ-1等組成傾向南西，性質為正斷層；第二組由F3、F9組成傾向南東，性質為平移逆斷層，其成因與花崗巖漿上升中伴隨的不均勻的側向擠壓力有關，在北東向擠壓力作用之下，使礦井向西南推移，形成F3、F9剪性斷層，礦井中F3、F9沿斷層面相對于西井田的F4、F6來看有300 m～400 m的平距。在推移中，同時形成了一號背斜；第三組有F10及其分支F24、F39等組成，性質為逆斷層，走向基本平行一號背斜軸。由于受到擠壓，伴生有很小的倒轉褶曲并且有輝綠巖脈、巖墻等；第四組由F11、F32等屬于次一級構造，同時在F10、F9、F6以及一號背斜軸附近，斷距小于10 m 的斷裂相當發育。龍潭煤礦井田落差大于30 m 的主要斷層見表1。

表1 龍潭煤礦主要斷層特征表

（1）F0滑脫斷層。F0斷層出露于礦區西北部，走向延伸長度2 850 m。斷層面起伏較大，靠西北地表傾角45°，中部變緩僅14°，往東南深部變陡至40°。斷層的上盤地層發生了較強的褶曲，而靠西北部的一段地層，斷層較為發育，斷距大于30 m的斷層達11 條，其中9 條為正斷層。F0斷層的下盤，構造簡單，既無褶曲，斷層亦較少。從地表控制的F0斷層露頭點來看，破碎帶明顯，一般寬50 cm～80 cm，破碎帶中的灰巖、硅質巖、角礫和煤泥、構造泥混合組成，較松散，具強透水性。

（2）F9推覆斷層。F9推覆構造發生在燕山晚期，斷層面呈舒緩波狀，具有壓性斷層的特征，走向大致南北、傾向南東，淺部斷層面較陡，深部變緩。該斷層使童子巖組一段覆于三段之上，在背斜處破壞了童子巖組一段下部地層，致使主要可采煤層斷失。斷層帶上下界面清楚，且有波狀起伏，上下地層均無明顯的地層牽引及拖曳現象，說明其形成過程中的應力性質應屬于壓扭性的剪應力作用，斷層帶具備了上盤、下盤之間滾動和滑動運動的方式，進而促成了上盤、下盤產生較大規模的相對推覆運動，卻沒有顯著的牽引和拖曳現象。

2 煤層特征

2.1 含煤地層

龍潭煤礦的含煤地層為童子巖組一段和三段，地層由老到新依次為棲霞組、文筆山組、童子巖組、翠屏山組及大隆組。童子巖組厚度892 m，三分性明顯，自下而上劃分為第一段、第二段及第三段。其中第一、三段含煤，第二段不含煤。

第一段：底界以Ⅰ標為界，下伏文筆山組，頂部以Ⅱ標為頂面，其上為二段。綜合該段地層總厚279 m，含煤19 層，為本井田主要含煤段。該段內巖層分層厚度較大，比較穩定。巖層層次較少，煤層分布均勻，間距較大。可采煤層共2 層（37#、39#），局部可采煤層有2 層（38#、42#），集中分布在中部。主要以海相動物化石為主，局部有植物化石富集。

第二段：底以II 標頂面為界，頂至Ⅲ標底界。二段俗稱無煤段或海相動物泥巖段。由下向上以泥巖、細粉沙巖、粗粉沙巖、細砂巖連續序列變化，不含煤，總厚127 m。井田內巖性及厚度均較穩定，主要含海相動物化石，上部則有植物碎屑、碎片。

第三段：該段地層分三個亞段，為碎屑巖沉積，主要以細粉砂巖、粗粉砂巖、細砂巖為主。綜合三段地層總厚486 m，含煤67 層，其中可采和局部可采煤層分別為6#、20#、23#、28#、29#煤層，局部可采煤層有5#、13#、15#、16#。含動、植物化石很豐富，但分布極不均勻。

2.2 煤層

龍潭煤礦的含煤地層為下二疊統的童子巖組的一段地層和三段地層，一段含煤19 層，總厚7.87 m，其中可采煤層為37#、39#，煤層局部可采煤層為38#、42#。三段含煤67 層，總厚18.9 m，其中可采煤層為6#、20#、23#、28#、29#煤層，局部可采煤層為5#、13#、15#、16#煤層。主要煤層主要特征如表2。

表2 主采煤層主要特征表

2.3 煤質

井田內各可采煤層的煤質特征比較穩定，在水平或垂向上均無明顯的變化，都屬低灰低硫、高發熱量、中低變質程度的優質無煙煤，可作為火力發電、氣化用煤的原料，也是較好的民用煤。

龍永煤田各煤層因受東南沿海燕山期大規模巖漿巖侵入的影響，煤變質程度較高。童子巖組一段煤層的原煤灰分產率平均為16%，原煤揮發份平均為4%，原煤全硫含量l% 左右，磷含量為0.017%，發熱量平均為27 MJ／kg，屬低硫、低磷、中上發熱量的中高變質程度的無煙煤。

3 構造控煤作用

構造變動引起的煤厚變化屬于后生變化，褶皺和斷層構造是引起煤厚變化的主要影響因素。由于煤層本身比較松軟，在構造應力作用下容易發生塑性流變，產生煤層局部加厚、變薄、尖滅或煤層和頂底板互相穿插等現象。本井田的構造以斷裂構造為主，井田內的煤厚變化主要受斷裂構造的影響。由于井田內的斷裂構造大部分為張性或張扭性正斷層，所以在正斷層的引張拖曳作用下，出現煤層變薄帶的現象。

3.1 褶皺引起的煤厚變化

背向斜軸部由于在形成過程中壓力小，是煤層集中的地方，因而煤層厚度較大，在兩翼煤層厚度較小，煤層結構遭受破壞，塊煤率低，往往可見光滑的擠壓面和不規則的褶曲［6］。一號背斜引起的煤厚變化主要為軸部增厚，兩翼變薄，有時可形成串珠狀或藕節狀煤層。二采區主要采37#、39#煤層，局部開采38#煤層，目前開采至+245 水平。由于一號背斜西翼，次級向背斜構造發育，受到F32斷層影響，造成37#、39#煤層200 m走向壓薄不可采，損失儲量3.6 萬t。褶皺構造引起煤厚的變化，如圖2 所示。

圖2 在側壓力作用下煤炭物質向軸部集中、向兩翼變薄

3.2 斷層構造引起煤厚的變化

斷層直接破壞了煤層的連續性，增加了井下開采的難度。一般壓性斷層常使煤層局部增厚，張性斷層常使煤層變薄，井下所揭露的斷層大部分是張性斷層，并且中小斷層較發育。37#、38#、39#煤層的厚度在不同采區均受斷層的影響而使厚度變薄，斷層附近成為不可采區域。

F0斷層為中井田的第二滑動面，其滑動剪切伊始于西北部，所以北部及西北部的一段主要可采煤層37#、39#煤層幾乎被切割得支離破碎。而在北偏西38 線，童子巖組地層全部切割，出現無煤帶往深部至東南，斷層產狀變陡，對可采煤層破壞不大，可采煤層受破壞的為F0斷層上盤的次級滑面F1、F6等斷層造成的。

二采區-195 水平西受走向斷層F7影響，煤層擠壓，厚度變薄，頂底板圍巖非常破碎，致使煤層無法開采，損失儲量約1.6 萬t，如圖3。

圖3 正斷層附近煤層變薄素描圖

34 線以西至34 線半，煤層走向形態為一寬緩的向背斜，傾伏角為15°。受走向斷層F7影響，伴生小斷層發育，巖層破碎，煤層斷失，找煤困難，構造損失儲量0.8 萬t。這些是由于一號背斜的影響，在形成背斜的同時伴生著斷層和次一級褶皺。

4 結論

（1）該井田構造復雜，以斷裂構造為主，主要斷層有F0、F4、F6和F9。井田構造格局的形成是多成因、多期次的，是旋扭和隆起應力場及隆起所造成的重心偏移而發生的側向伸展運動，生成重力滑動而成的。

（2）影響該井田煤層厚度變化的主要因素是褶皺和斷裂構造，其中褶皺主要為縱彎褶皺，造成權核部煤層變厚而翼部變薄；而斷裂構造主要為正斷層，由于拉張應力的作用使得煤層在斷層附近厚度變薄。