安徽蕭縣河頭煤田地質特征分析

劉清風

（安徽省地質礦產勘查局325 地質隊，安徽 淮北 235000）

1 概況

蕭縣河頭煤田礦位于蕭縣縣城南3 km，屬蕭縣丁里鎮所轄，面積5.33 km2。蕭縣河頭煤田礦位于閘河復式向斜中段東翼，閘河煤田北部，礦層賦存于下二疊統山西組和下石盒子組中，區內輝綠巖、花崗斑巖分布廣泛，主要對G 煤層破壞影響較大。估算了煤炭的資源量，此次共估算資源/儲量36.3 萬t，另有預測的內蘊經濟資源量80.0 萬t，天然焦363.6 萬t。

2 礦區地質

蕭縣河頭煤田隸屬華北地層大區—晉冀魯豫地層區—徐淮地層分區—淮北地層小區，為標準的北相地層。區內出露地層主要有新元古界青白口系—下古生界奧陶系，以海相碳酸鹽建造為主；石炭系—二疊系，為濱海—海陸交互相含煤碎屑巖和紅色碎屑巖建造，出露極少。三疊系、侏羅系、白堊系、古近系為陸相紅色碎屑巖建造，均被第四系松散層掩蓋。

區域范圍所處大地構造單元屬中朝準地臺淮河臺坳，淮北陷褶帶，宿州凹斷褶東。總的構造線方向為北北東，構造較為復雜，除褶皺斷裂外，尚有巖漿巖侵入。區內自東向西有皇藏峪復背斜、閘河復向斜、蕭縣復背斜、蔣河向斜等。礦區位于閘河復向斜中段東翼，總體上呈一向西傾斜的單斜構造，淺部陡，深部緩。含煤地層為二疊系下統山西組和下石盒子組。

2.1 二疊系中統山西組（P2s）

該組厚110～150 m，平均130 m 左右，沉積物以碎屑巖沉積為主。

上段：粉砂巖、細砂巖、泥巖及砂巖交替成層，下部有較穩定發育的中細粉砂巖。粉砂巖，灰—深灰色，常帶有少量紫斑或綠色，致密均一；泥巖，淺灰—灰色，斷口光滑，微含鋁土質；底部中細粉砂巖，灰—灰綠色，硅質膠結，含少量泥質包體，可見斜層理，層面含煤屑。

中段：粉砂巖、砂巖互層，薄層泥巖與煤層（D 煤層） 組成，底部為中粒砂巖或細粒砂巖，淺灰—灰色，含炭屑和植物化石碎片，可見不連續斜層理及菱鐵質礦物。

下段：以砂巖、粉砂巖互層為主，夾有1～3層薄煤（C 煤組）；互層中見波狀層理、透鏡狀層理、云霧狀層理，常含炭屑、菱鐵礦等，亦可見底棲動物通道遺痕。

2.2 二疊系中統下石盒子組（P2x）

該組一般厚度厚140～260 m，平均210 m 左右，可劃分3 個巖性段。

上部：以砂巖為主夾雜色泥巖與粉砂巖，砂巖顏色較淺，淺灰、灰白色，常有菱鐵物質及菱鐵結核，分選較差，具斜層理。

中部：由砂巖、粉砂巖、泥巖與煤組成。

底部：泥巖夾砂巖、粉砂巖及薄煤1～2 層（G、F 煤層），砂巖細粒或中粒，灰白色，成分以石英為主，鈣質膠結，分選、滾圓較好，常有炭屑及粉砂質包體，顯水平層理。底部為耐火粘土。

3 煤層分析

3.1 含煤性

該區含煤巖系為二疊系下統山西組和下石盒子組。各組從沉積特征、聚煤環境到煤層本身特征都具有明顯差別。山西組含煤3 煤組，1～4 層，總厚度0.28～2.22 m。E、C 煤層不發育，不可采，10 煤層大部分受輝綠巖穿插有2 個分層，大部分不可采，為較穩定煤層。下石盒子組含煤3 組，1～4 層，總厚度0.41～5.86 m，F、H 兩個煤組為極不穩定的不可采煤層，G 煤組由于受輝綠巖穿插，常出現有2 個分層，多變質為天然焦，其中G2 煤層為該區主要的可采煤層之一，為大部分較穩定煤層。

3.2 可采煤層

礦區內主要可采煤層為G2，主要分布在勘查區的東部（DF3 斷層以東），呈層狀、似層狀產出，產狀較陡，傾角40°～55°，平均45°，煤層賦存標高為-50—-450 m，煤質大部分為天然焦、無煙煤，位于K2 鋁土泥巖上45 m 左右，厚度0.00～3.16 m，平均1.71 m，可采厚度0.70～3.16 m，平均1.86 m，煤層厚度變異系數50.78%，煤層變化中等，煤層結構簡單，局部見1 層輝綠巖夾矸。全區11 個鉆孔揭露該煤層，1 點不可采，可采面積0.94 km2，面積可采指數79%，屬大部分可采較穩定煤層，如圖1所示。

圖1 G煤底板等高線圖Fig.1 No.G coal floor contour diagram

3.3 煤質

3.3.1 煤的物理性質

D 煤組是早二疊世早期，形成于濱海—三角洲泥炭沼澤環境，G 煤組形成于三角洲平原的河流湖泊及泥炭沼澤沉積，沉積環境相近。后期成煤階段的物理性質，一般隨著煤的變質程度不同而發生變化。

G2 煤層由于受巖漿巖侵入影響，部分變為天然焦，天然焦的一般物理性質為鋼灰色，粒狀、柱狀至塊狀，金剛光澤，輕微染手，節理發育，燃燒有輕微的響聲，無煙，僅發紅。

煤的物理性質：一般為黑色，條痕黑色，煤的視比重大，一般為1.60～2.00 t/m3，似金屬光澤，煤多為粉沫、粒狀至片狀。宏觀煤巖類型，煤是半光亮煤。

視密度：依據測試分析結果，采用算術平均法對視密度測試結果進行平均處理，結果見表1。

表1 視密度測試結果Table 1 Test results of visual density

3.3.2 煤的化學性質

對G2 煤層的水分、灰分、揮發分、硫分、元素分析、干燥基高位發熱量進行測定，原煤水分兩極值為0.75%～7.65%，平均2.72%，屬特低水分煤。原煤灰分兩極值為20.52%～24.90%，平均23.21%，屬中灰分煤。原煤揮發分兩極值為6.06%～11.21%，平均8.79%。原煤全硫兩極值為0.32%～0.91%，平均0.54%，屬低硫分煤。煤中各種硫以硫鐵礦硫為主。原煤的C.daf 兩極值為91.01%～91.81%，平均91.41%；H.daf 兩極值為1.49%～1.75%，平均1.59%。原煤發熱量兩極值為22.88%～26.61%，平均24.07%，屬高熱值煤。

4 區內地質構造特征

4.1 斷層

據二維地震及鉆孔揭露區內斷裂構造比較發育，見斷距0～30 m 的斷層1 條，見斷距0～50 m的斷層1 條，落差＜50 m 而≥30 m 的斷層1 條，落差＜30 m 而≥10 m 的斷層2 條，斷層的走向多為近南北向，詳見表2。

表2 斷層控制程度一覽表Table 2 Overviewof fault control degree

4.2 巖漿巖

礦區內巖漿巖較發育，屬丁里巖體的南端，多呈層狀侵入于二疊系地層中。據二維地震和鉆孔揭露礦區西部、南部大部分地區均不同程度受巖漿巖侵蝕。

礦區巖漿主要侵入煤系地層之中，其中尤以煤層層位為主，在主要可采煤層中，以G 煤層被侵蝕最嚴重，其侵入面積占可采面積的68.9%。就整個礦區而言，巖漿侵入淺部較深部嚴重，西部較東部嚴重。

巖漿侵入到煤系地層以后，常沿一些“軟弱”巖層延展，煤層正具有這種特征，巖漿沿煤層侵入以后形成巖床、巖株，破壞了煤層的連續性、完整性。河頭礦區巖漿巖在煤層中的產狀以巖床為主，巖株也較為發育，如圖2所示。

圖2 巖漿巖呈巖床狀侵入圖Fig.2 Magmatic rock intruding in the form of rock bed

5 區內水文地質條件

5.1 礦區水文地質條件

礦區地勢開闊，地形平坦，地面標高一般+32.0—+37.0 m，相對高差不超過5.0 m。

礦區內均被第四紀沖擊層覆蓋，礦區東側為寒武、奧陶系灰巖所組成的低山矮丘，海拔高度100～200 m，成為地下水與地表水的天然分水嶺。閘河從礦區內由北向南穿過，冬季干涸、夏季有水，屬季節性河流，對礦區開采無明顯影響。

5.2 充水因素分析

勘查區礦床的直接充水含水層為煤層直接頂底板基巖裂隙水及煤層露頭附近第四系底含水。地表水不存在對礦井充水的直接威脅。天然狀態下斷層導水性差，二疊系中煤層頂底板直接充水含水層組富水性弱，據附近郭莊煤礦資料，該含水巖組q 為0.000 238 5～0.001 081 L/s·m。第四系底含水雖對淺部煤層露頭開采有一定威脅，但只要保留好保安煤柱，第四系水不會大量灌入井下，因此，礦區水文地質類型應為裂隙充水類水文地質條件簡單型礦床。

6 礦區工程地質條件

礦層賦存于二迭系下石盒子組中，圍巖主要由泥巖、粉砂巖、砂巖組成。此次勘探工作期間對礦體頂、底板的巖石取樣進行力學測試，結果見表3。

從表3中看出，礦體頂底板相同巖性的物理力學性質差異不大，力學試驗指針平均值有所波動，不同巖石承載力的大小亦有所不同，一般是砂巖大于粉砂巖，粉砂巖大于泥巖，多屬堅硬—半堅硬巖類、次為軟巖類。而淺部巖石受風化的影響，其強度均明顯降低。

表3 礦體頂、底板巖石力學測試檢測結果Table 3 Rock mechanics test results of roof and floor of orebody

按煤層頂底板巖性指針分類，砂巖屬中等穩定型，粉砂巖屬中等—不穩定型，泥巖屬不穩定型。工程地質條件屬簡單—中等的層狀礦床。

7 結論

（1） 礦區為二疊系含煤區，閘河煤田為一軸向北北東的向斜盆地，東西兩邊分別為皇藏峪復背斜和肖縣背斜，總體上呈一向西傾斜的單斜構造，淺部陡，深部可能變緩，礦區的構造格局和展布規律受區域構造控制，礦區內斷層構造發育，斷層的走向多為近南北向。礦區巖漿巖發育，對G 煤層侵蝕最嚴重。

（2） 礦區地層產狀總體上有一定的規律，測區西部地層較緩，基本水平，東部地層傾角較大基本大于50°，構造復雜程度為中等，地層傾角較大。

（3） 礦區水文地質條件，屬水文地質條件簡單—中等的裂隙水充水礦床；工程地質條件屬簡單—中等的層狀礦床；礦區環境地質條件為中等。綜上所述，該礦山屬于中等復雜的礦床。