2023年南井田含煤地层含煤性及地质构造特征研究

PAGE南井田含煤地层含煤性及地质构造特征研究前言矿区的生产建设是我省煤炭工业“十一、五”规划的项目之一，设计生产能力15万吨/年，为确保矿井均衡生产，优化生产布局，我们选择“南井田含煤地层含煤性及地质构造特征”为研究课题。旨在深化矿区内在地质认识，探索煤层赋存规律，为矿井的合理开发，勘探后备资源提供必要的地质依据。矿区概况矿区位置交通煤矿位于××县方位400，直距27公路处。地理坐标：东径116°54′58″，北纬24°57′09″,井田面积4.535km2，有福三线省道和龙梅铁路经矿区西部,交通便利。井田勘探与开发史1980年9月—2023月，由省121煤田地勘队开展普查地质工作:1985年12月提交普查地质报告。2023月提交普终地质报告。208月××省储委批准储量A+B+C：547.5万吨,D：365.0万吨。205月由省121煤田地勘队提交储量核实地质报告,提交核实保有储量A+B+C+D：560.1万吨，其中A+B+C：288.8万吨，D：271.3万吨。1973年11月煤矿建成投产，设计+303、+150、±0三个水平，主要开采童子岩组28、38、39、41、43五层煤。至今累计采出138.6万吨，其中南井田动用储量80.4万吨，采出41.9，采损38.5万吨。20因当时煤价较低,生产成本较高而临时关停。20经上级部门研究决定恢复生产，隶属××××股份有限公司××煤矿。矿区含煤地层简述经生产开采揭露，查明区内地质构造十分复杂。为了正确判断地质构造特征，加强对含煤地层研究，较系统的掌握含煤地层的特征，对矿井生产是很有必要的。区内含煤地层有：童子岩组一段(P1T1)与童子岩组三段下亚段(P1T3-1)、现分析如下：P1T1厚239m，分7个生化组合层，由下而上叙述。1、Ⅰ1标底界43煤层底板砂岩，厚28mⅠ1标志层为一厚5—8米的石英细砂岩，含较多FeS2为特征，本标志层以石英细砂岩、粗粉砂岩为主，含二层不可采且不稳定煤层，其顶板见少量植物碎片化石。2、自43煤层底板砂岩底40煤层底板砂岩底，厚35m。41煤层为可采煤层，顶板细粉砂岩含丰富的植物化石。直接底板为稳定的石英细砂岩。43煤层为主采煤层。顶板砂质泥岩见各类动物化石，向上可见一层0.5m厚的钙质砂岩，含丰富的腕足类动物化石。底板为细砂岩。3、自40煤层底板砂岩底38煤层底板砂岩底厚42m。39煤层顶板砂质泥岩及细粉砂岩见瓣鳃类、腕足类动物化石，向上可见一层厚1m的钙质砂岩,富含腕足、海百合茎等动物化石。底板为粗粉砂岩或细粉砂岩，富含细而长的植物根茎化石。40煤层顶板含海豆芽等动物化石，其上7m处可见一层不稳定层位，且顶板为植物碎片化石。该层位顶板与40煤层顶板之间岩相组合稳定。4、自38煤层底板砂岩底37煤层底板砂岩底，厚49m。38煤层及其顶板岩层变化大。直接底板砂岩，砂岩之上发育根土岩，含丰富的海豆芽化石，是对比的重要标志；顶板砂质泥岩产动物化石，上部可见植物碎屑或碎片化石。5、自37煤层底板砂岩底36煤层砂岩底厚15—20m。37煤层底板多为石英细砂岩含散漫状FeS2或晶体，顶板砂质泥岩，见动物化石。6、自36煤层底板砂岩底34煤层底板砂岩底，厚27m。上部为砂质泥岩及细粉砂岩，以细砂岩为主，含煤2—3层，35煤层顶板砂质泥岩中常见海豆芽化石。36煤层直接底板常见细砂岩，顶板仅见植物化石。7、34煤层底板砂岩底Ⅱ1标志层底界厚59m。上部约30m以砂岩为主，含31、32、33三层不可采煤层。（33煤层局部可采）各煤层顶板均产海相动物化石。中部约25m不含煤。底部为34煤层，较稳定不可采，直接顶板为粉砂岩，富含动物化石。（二）P1T3-1厚140m（不含Ⅲ标厚度）划分5个层组，从下至上分述如下：1、自30-1煤层底板粉岩至28煤层底板砂岩,厚31m。含煤2—4层。以细砂岩为主，上部为29煤层，顶板富含动物化石的粉砂质泥岩，老底石英细砂岩，富含白云母碎片，29煤层为局部可采。30、30-1煤层不可采，顶板多为细砂岩。2、自28煤层底板砂岩26煤层老顶细砂岩，厚36m。沉积韵律结构较明显，煤层层间距，稳定性、顶底板岩性较为稳定。26煤层顶板砂质泥岩，动植物化石混生。28煤层为稳定主采煤层。27、28煤层顶板皆为细粉砂岩，含丰富植物化石。3、26煤层老顶砂岩25+1煤层底板细砂岩，厚24m。岩相为海陆交互相过渡为陆相沉积，含不可采煤层3—4层，25+1煤层底板细砂岩，厚度变化大。4、25+1煤层底板砂岩24煤层底板砂岩，厚36m。以海相细砂岩、粉砂岩沉积为主，盛产黄氏承新轮皱贝、海百合茎、华夏贝等化石。含不可采煤层25层。5、24煤层底板砂岩23煤层顶板砂质泥岩，厚11m。24煤层老底砂岩较稳定。23煤层顶板砂质泥岩，富含动物化石。24煤层不可采，23煤层大部分可采。区内可采煤层对比及稳定性分析可采煤层：P1T1有38、39、41、43等4层可采煤层。P1T3-1有23、28等2层可采煤层（北部尚有P1T3-2可采煤层，被民营煤矿占用）。煤层对比本部与毗邻顶峰山井田对比。见对比图（1：500）对比分析：8—3孔28层位变动问题，有关层位的商定。图中实线为原报告，虚线为核实报告。《核实报告》修正原报告的F61上、下盘的28层位为27、28两层位，F61不存在。经开采发现F32下面隐伏大断层F101。从图上分析，有一些疑问。8—3、8—6孔原煤层位，是否岩芯记录有更改？因为如8—3孔原定28层位之间本无煤，新增27层位，而8—6孔原定28层位又是什么层位。可采煤层特征表层位43413938292823煤厚0.0.650.970.610.511.211.21间距33.519.021.0310.011.590.0结构简单简单简单简单简单简单简单稳定性较稳定不稳定较稳定不稳定不稳定较稳定较稳定顶板特征砂质泥岩见各类动物化石细粉砂岩含丰富的植物化石砂质泥岩及细粉砂岩见瓣鳃类、腕足类动物化石砂质泥岩产动物化石粉砂质泥岩富含动物化石细粉砂岩，含丰富植物化石砂质泥岩，富含动物化石底板特征细砂岩石英细砂岩粗粉砂岩或细粉砂岩细砂岩细砂岩细砂岩细砂岩井田地质构造分析《核实报告》的初审意见书指出本区尚存不少重大地质问题有待查明，尤其是构造控制规律。（一）本区认定为Ⅲ类复杂构造区。直接影响煤炭储量和矿井生产。储量减少48.7万吨，主因是构造复杂；采出41.9万吨，开采损失达38.5万吨。（二）《核实报告》初审意见书中明确指出尚存地质问题，主要是构造的控煤规律、断层导水性，尤其是F0下盘P1Q灰岩水压对矿井开采的影响等问题，是要我们矿井务必研究解决的问题。我们查看现有的图纸资料，有些认识，陈述如下（原报告内容原则上不复述）。褶皱特征《核实报告》仅有3行文字。现补充几点：1、区内整套煤系地层的主向斜轴面向西倾，顶部28煤层轴线位于中偏西部，底部的43#煤层轴线移至南部西边界，至中部为F0截失。2、从储量图和剖面图上可看出复式向斜两翼的差异。西翼较陡，断层较发育，东翼偏缓，而次级褶曲较发育。与××井田向斜类同。3、对一段煤层形态，由于F0的截切西翼基本断失，总体形态犹如单斜赋存于井田东翼，且因断层造成明显的台阶状形态。4、区内褶皱的相关情况。见附表《煤层赋存水平及轴部位置一览表》。Ⅰ、Ⅲ段煤层赋存水平及轴部位置一览表线号Ⅰ段（3843）Ⅲ段（28）轴部位置最高最低轴部位置最高最低11-1孔周边+300-150无22-1孔周边+350-200无33-1孔以东+350-200无44-6孔以东+320-3004-6孔以东+400+3005F0截失+430-3505-1孔两侧+450+22066-6孔以西0+420-3706-6至6-3孔+430+2407F0截失+400-3507-1孔以西0+420+2508F0截失+400—4008-6孔+530+2009F0失+400—2509-1孔以西0+500+23010F0截失250—38010-7孔+500+15011F0截失+50—400+420+10012F0-F2之间+80—45012-2孔+420—30对一览表概括几点：1、Ⅰ、Ⅲ段煤层轴部赋存位置，均沿经线39491000周边。Ⅰ段轴部仅出现在南部1—4线，5—12线截失;Ⅲ段轴部1—4线截失，5—12线均可见。2、煤层赋存水平。Ⅰ段最高+430m，最低-450m;Ⅲ段28#，最高+500m，最低-30m，（最低相当轴部水平）断层特征：《核实报告》中指出本区有断距H30米的断层33条。断层分组、断层认识和图纸中的一些疑问。1、分析认为，无论从区域性特征，还是从力学机制看，高角度的断层，尤其是推覆断层，是矿区的主控构造。故按以下进行断层分组：（1）走向SN的正断层：F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F22、F31发育在主向斜轴两翼与地层倾向大体一致。（2）逆断层：F1、F10、F12、F17、F19、F20、F33。（3）高角度断层：F2（正）、F33（逆）。（4）滑脱（推覆）断层：浅部有F25、F32、深部有F0。2、对一些断层的认识。（1）关于F33从地质图看，F33分两段，一段在井田东北角，是NW—SE走向；南段在井田东边界，F33-1是F33分叉断层；有两点疑问：a、北段F33为NE倾向的逆断层，而东段的F33—1为西倾的正断层。是一条很特殊的剪刀式断层。这种类型在××井田南块段东翼F43经开采井巷证实的剪刀式断层。B、东段F33-1为东边界F1截切，与报告所述“F33截切全区所有断层”不符。是否可以推定：北段F33与东边界断层F1为同一条断层，因其性质、产状相同，出露位置也可连接。而F33—1，不认为是F33的分叉断层（或伴生断层），可单列一条。（2）F0控制程度问题：《报告》初审意见书中有说“井田深部F0下盘栖霞灰岩承压水对矿井开采的影响程度尚完全查明”。对F0的查明程度取决于控制程度。查看剖面可知：见F0钻孔有4—3、4—4、6—2、8—1、8—2、102、8—5、107、12—1等9孔。见P1Q灰岩钻孔有4—3、6—2、8—1、8—2、12—1等5孔。控制P1Q灰岩钻孔不少，然而这些钻孔全部集中在西边界，+200水平上下区域。而煤层的集中赋存区，即深部赋存区，仅一个孔（8—5）控制F0及P1Q灰岩后，其余钻孔对P1Q灰岩无控制。对此，建议在3、5、9线补钻。才能有效查明F0、P1Q灰岩赋存空间，亦可获得有关煤厚、构造资料，对深部开发是不可缺少的地质依据。（3）F25、F32的一些看法。从图纸资料看，F25、F32与F0形态类似，为推覆断层。从区域性特征看，凡出现滑脱（推覆）类断层的区域，明显可见两种现象。A、正常的地层层序被破坏。B、构造复杂化。使早期构造被破坏及形成新的构造。为F32内出露T3W地层复盖于p1t3之上，犹如白沙南KS复盖于煤系地层之上。近几年经（KS）下找煤已成为新的找煤方向。对于F25破坏作用相对较小，然而有一特异的现象即在垂直投影上，F25、F32重迭出现，这是极罕见的地质现象。3、图纸方面的问题在《核实报告》初审意见书中有说：“报告的文图尚存在部分错漏现象”。这里查看两处，一处是F11与F12断层的截切关系这里有两点疑向：新老关系，截切关系不清地质图与8、9线剖面图不对应。是否绘图有误。另一处是F31与煤层露头的截切有问题从报告认定F31为大断层，图上29、41两盘水平错距约5—8m，而F31与38露头线描述不当。建议对F31、再作分析。岩浆活动。《报告》中文字仅6行。这里补充几点：1、从地质图上看，控制的岩浆岩出露点27处出露面积最大的是11线中段F33断层带中，面积达500×175（米）。5—6线之间沿F19出露的岩墙长达450米（土）。2、岩墙大都沿断层带侵入，岩性为辉绿岩。如西部的F3、F4、F10、F12；中部的F19、F21、F22、F23、F25；东部的F33，少数沿裂隙带或柔界面侵入。3、侵入岩（煤）层中的岩床。这里我们提请注意岩浆活动对于地质工作和矿山生产的影响作用。(1)、无论岩墙还是岩床，在鉴定地（煤）层层位，判定断层截切组合配套方面，是一个很可操作的辅助标志，这点会在实际中有被忽视的迹象。(2)、而岩床侵蚀储量，会影响开采。如××井田的39（C4）中的安全玢岩，如××井田9—10线间的厚达80米的岩墙，及井田11线出露面积达500×175(m)的辉绿岩（墙）的事实，在生产中应注意岩浆活动的影响。区内构造内在关系及其控煤规律的认识关于构造方面褶皱、断层与岩浆活动的看法已分述了，而更深层的问题构造的内在关系和最终端的问题构造的控煤作用是矿山地质人员务必研究查明的重大问题。1、F0、F32滑脱（推覆）断层是本区的主控构造。本井田在浅部F32、深部F0的共同作用下会使区内煤系地层的空间布局发生错位，会使早期的各组构造关系发生重组，会使煤层形态和厚度发生改观。总之会使地质环境更加复杂。2、本区的褶皱形态是复式向斜，且西翼偏陡以断层为主，东翼偏缓以褶皱为主。向斜轴面西倾。我们认为形成的力学机制，与××井田类同，为东西方向近水平的剪切力作用。而西翼的断层多为后期出现的，因断层而形成次级褶曲，且褶曲发育，地层产状变化大的一盘，称为主动盘。是探索构造的深层次问题应该掌握的资料。3、区内辉绿岩墙普遍沿NW—SE向断层侵入，这是本区岩浆活动的特点，利用岩墙的这一特征作为判定断层的组合关系是一个特殊的标志，在实际工作中是有指导作用的。4、本区内构造的控煤规律的认识（1）、《核实报告》中指出：“煤层厚度存在褶曲核部变薄。平卧褶曲发育部位煤层厚度变化大、位于倒转端煤层厚度成倍增加。褶曲发育部位构造也相应发育。正断层的两侧煤层变薄，逆断层的两侧煤层加厚”。查明这些规律对矿山生产是很有指导作用的。（2）、断层对两盘煤厚的影响这是根据正、逆断层之分，根据地层倾角与断层倾角的关系，最后考虑主动盘与被动盘因素，推断出以下三种形式，供讨论。从力学机制，再考虑煤层及顶板偏柔，底板岩性一般偏刚的特点，普遍的现象有：A、凡主动盘地层产状变化大，煤层流变出现不稳定。B、在刚性地层中，易见煤层穿刺现象。C、下滑或逆冲盘为主动盘。主动盘一般表现为岩层破碎，产状变化大，煤厚不稳等。(3)、断层对煤层形态的影响。查看剖面资料，可以看到，Ⅰ段主向斜东翼38—43煤层被几条断层截切成较规律的正台阶状形态。其中有值得注意的情况，以8线原剖面为例，简述如下：从图可见煤层的台阶是呈正台阶状。由西向东，由深到浅，是一台更比一台高，然而断层倾向不同，性质亦不同。向西倾的F6、F6-1、F65为正断层，而向东倾以F30为逆断层。为此才会形成正台阶形态。a、开采后修改的8线剖面，在F32存在的一条断距大于50米隐伏断层F101，破坏了正台阶状规律性。b、8-3钻孔揭露的Ⅰ段煤层情况来看，煤层形态是“S”状，该煤层形态在F19断层至38煤层上部突然而止。即F19通过钻孔，“S”型不存在，而变成断层两盘形态。(4)、断层的影响范围问题：无论断层对煤层形态和厚度有怎么的影响，都离不开断层的影响范围问题，包括所谓“密集断层”的界定问题。断层带延伸长度（L）5，断层对两盘的影响范围（D）=3H（±），如断距50米的几条断层若间距在150米（±），则可算密集断层。断层之间的地层均处于断层的影响范围内。主要的认识（一）本专题对于煤系地层按生化组合特征将P1T划分为