煤炭勘查区沉积环境及构造分析

陈扣强

摘要：区域地层情况、构造情况以及沉积环境对于矿井工程的实施具有决定性作用。为研究沉积环境及构造情况对煤层开采的影响，以西南某勘察区为研究对象，分析了区域内地层、构造、沉积环境以及古地质情况对煤层的影响，得到以下结论：①区域内含煤地层分为4层，主要构造为2个大型构造；②煤系为海陆交互相沉积，沉积物堆积区是靠海的湖沼与盆地地带；③勘查区在地质作用下，煤呈灰黑-黑色，煤层水分北低南高，煤层厚度呈现中部高、南北两边逐渐变薄的现象。

关键字：地层；构造；沉积环境；含煤地层

中图分类号：P548文献标识码：A文章编号：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

矿井地质情况研究对于矿井开拓开采、巷道布置具有决定性作用。对地质钻孔情况进行准确分析可以提高后期工程的安全性、准确性。关于沉积环境及构造分析，我国专家学者进行了大量研究，针对不同的地域进行了分析。马东正等人针对吉木萨尔凹陷芦草沟组沉积环境与物源进行了深入研究[1]；米云川进行了云南镇雄羊场超大型磷矿沉积环境及资源潜力分析[2]；王轲等人采用化探的方法针对沉积物源进行了地球化学探测研究[3]；修铭针对兴城地区常州沟组-串岭沟组沉积环境及物源区构造背景进行了分析，研究了该地区沉积环境和构造情况[4]；闫梦琪进行了西藏赛布措地区牛堡组物源分析及其构造意义研究，[5]。以往的研究主要针对某个地区的沉积环境或构造进行[6-10]，主要应用于考古、物源分析，针对煤矿沉积环境的研究比较少。为进一步研究煤矿勘察区内沉积环境，笔者对勘查区内煤矿沉积环境和地质构造进行了综合分析，以研究地质情况对矿井开采过程的影响。

1勘查区概况

勘查区面积为120 km2，位于贵州西南地区。勘察区域范围如图1所示。

1.1地层情况

根据目前的钻探情况分析，勘查区主要地层系列为峨眉山玄武岩组、三叠系飞仙关组、二叠系宣威组和永宁镇组。永宁镇组整体厚度为101～200 m，岩体呈层状，灰色，其中夹杂少量泥岩、灰岩等；飞仙关组平均厚度200～290 m，岩性主要为绿色、紫色砂岩，夹杂钙化砂岩，岩性整体比较稳定；上二叠系峨眉山玄武岩厚度为150～230 m，主要岩层为玄武岩，夹杂凝灰岩；中三叠统关岭组平均厚度100～200 m，岩层为灰色厚层状-中厚层状石灰岩。

1.2构造情况

本次勘查区内主要地质构造为褶皱构造，包括格目底向斜和威水背斜，同时衍生出诸多短轴向斜、背斜等褶皱构造。构造整体为南北方向，两个大型褶皱构造横贯勘查区，衍生的短轴构造有大河边向斜、二塘向斜、比德向斜等。勘察三维影像显示，短轴向斜、背斜构造均为南北方向，在古造山运动作用下，构造整体向東边俯冲，导致向斜东边薄西边厚。结合区域内岩性分析，砂岩等弹性极限比较小的岩层在褶皱构造中会出现断裂，从而形成小断层。

2沉积环境及构造分析

勘察区内存在远古化石，主要为鱼类、贝类化石，存在少量陆地古生物化石，因此可知该区域为海陆交互相沉积，整个煤系地层沉积环境为靠海区域、盆地等。古地质运动中峨眉山玄武岩喷发后岩浆侵袭海滨平原区域，形成沉积区域岩浆岩地层。在海水冲刷作用下，陆地高大灌木丛林发生沉积，古植物在成煤作用下，原地堆积。根据岩层构造方向，该区域煤系地质为陆相向海相逐渐发展的一次海侵现象，同时底盘震荡激烈，整体出现上升情况，最终形成的煤层为泥炭沼泽发育陆相和滨海沼泽成煤情况。

勘察区域内主要大型构造位于扬子准地台、扬子台褶带、黔中早古拱断褶束三级台阶。其中扬子台褶带中部相对隆起，褶皱构造向西南倾斜，整体倾向东北，倾角为32°～48°。古地质板块运动下，形成三级台阶板块，形成褶皱构造同时衍生出断层构造，根据现场勘察，区域内有断层构造16条，断层构造概况如表1所示。

3影响分析

在沉积环境和构造影响下，沉积地层、地质构造在沉积环境中综合作用形成的煤炭为黑灰色，煤层和岩层交汇处为黑褐色。直观可见的煤岩为暗淡星型煤，结构为层中结构，少量呈竖向条状结构，构造区域煤炭纹理不规则，构造稳定区域煤炭纹理清晰，光泽暗淡，煤炭中存在少量叶片状。矿井主采煤层9#煤层平均厚度4.6 m，部分松软，整体坚硬，通过背斜、向斜、断层构造区域会呈现粉状。9#煤层底板存在一层黄铁矿，呈粒状。未采动区域存在自然裂隙带，最大裂隙2 mm。将现场煤炭带到实验室进行化学分析，发现煤炭凝胶化基质含量为60%，角质化物质20%，杂质为10%，含苞欲放量5%，其他为石英、黏质土、方晶石等；煤层水分2%，灰分13%，硫分0.36%，北侧水分为0.5%，南部平均水分2%，整体南高北低。

在断层构造影响下，F5断层构造使得位于勘察区中部的煤层形成较大破坏区域，F3为F2分支断层，在F3和F2断层共同作用下，形成了一条并破坏向斜轴。该破坏区域通过中岭井田，中岭井田开采过程中会出现北东向断层所形成的破坏含煤地层。根据钻探结果，F13、F14、F15落差约为15 m，切割二叠纪地层，煤层影响较小。煤层发育为西北向构造先发育，随后为东北向发育，东北向构造对西北向构造有一定破坏作用，控制煤层赋存发展。

综上所述，沉积环境影响勘察区煤层物理、化学性质，构造情况影响勘察区煤层破坏、发育情况。

4构造区域地震勘探及分析

为研究勘查区内地质情况，现采用地震勘探技术对威水背斜区域进行了勘察。在勘察区域内定点爆破，爆炸源作为震源，对地震波进行回收反演分析。

为研究勘察区内整体情况，在研究区域内设置地震勘察测线。勘察测线为南北分布，测线16条，测线附带16条炮线，测线及炮线布置如图2所示。

首先在勘察区内选择合适的静校正处理方法，其次对勘察区内煤层埋藏深度情况、有效反射信号、干扰项进行考察研究。煤层需进行浅层高分辨率处理和数据迭代演化解算。对经过构造區域的剖面进行精准识别，做好速度建模迭代、偏移成像迭代，以提高成像精度。针对不同类型信号，在保真的前提下进行多域多维综合去噪，提高信号信噪比。

通过数据采集、反演分析得出威水背斜区域地质源分析图如图3所示。

由图3可知，威水背斜剖面为南北方向，南边缓倾角后出现上俯冲现象，北边上部存在地层挤压产生的小断层，同时存在小褶皱构造。煤层出现威水背斜区域比较厚、两边比较薄的现象，且北边出现煤层连续性间断的现象。地震勘察结果和地质分析结果基本一致。

5结论

通过对贵州某勘查区内地层情况、构造情况进行勘察，针对勘查区内沉积环境和构造进行分析，确定该区域地质情况对煤层的影响，得出以下结论：①区域内主要有峨眉山玄武岩组、三叠系飞仙关组、二叠系宣威组和永宁镇组；②勘察区内构造为威水背斜和格目底向斜；③经沉积环境分析，煤系为海陆交互相沉积；④沉积环境和构造对煤层影响为勘查区内煤呈灰黑-黑色，煤层水分北低南高，煤层厚度呈现中部高、南北两边逐渐变薄的现象。

对勘查区威水背斜进行了地震勘察，勘察结果和地质分析基本一致。

参考文献：

[1]马东正，张成君，陶辉飞，等.吉木萨尔凹陷芦草沟组沉积环境与物源分析[J].科学技术与工程，2018（23）：26-35.

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[3]王轲，翟世奎.沉积物源判别的地球化学方法[J].海洋科学，2020（12）：132-143.

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