朱集西煤礦地溫分布特征及其影響因素

方亮亮，武立虎

（皖北煤電集團(tuán) 朱集西煤礦，安徽 淮南 232001）

1 井田概況

朱集西井田位于淮南煤田的北部，總體構(gòu)造形態(tài)為一軸向北西西的背、向斜。背斜軸部附近兩翼地層傾角較大，為20°～25°，南部寬緩向斜地層傾角平緩在5°～10°。井田上覆新生界厚度為200～500m。井田內(nèi)未見巖漿巖侵入，只有在附近的丁集井田以及潘集背斜有少量的細(xì)晶巖脈，絕對(duì)年齡在1.1 億年前后。井田內(nèi)構(gòu)造形態(tài)較清楚，斷層較發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。

2 井田地溫分布特征

2.1 恒溫帶及地溫梯度

根據(jù)觀測(cè)資料顯示，朱集西煤礦所在區(qū)域恒溫帶深度為30m，溫度為16.8℃〔1〕。經(jīng)計(jì)算得出，本區(qū)平均地溫梯度為2.78℃，屬于正常地溫梯度區(qū)。區(qū)內(nèi)存在正常地溫梯度背景下的高溫異常區(qū)。一級(jí)高溫區(qū)（≥31℃）位于-504 m～-603m 以下，二級(jí)高溫區(qū)（≥37℃）位于-701m～-880m 以下。

2.2 分水平地溫特征

結(jié)合鉆溫孔數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，朱集西井田地溫與埋藏深度呈正比關(guān)系，相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)皆在0.9以上（見表1）。

表1 可采煤層底板溫度與深度關(guān)系

井田內(nèi)38個(gè)鉆孔的數(shù)據(jù)表明，朱集西井田在-500m水平的平均溫度為29.96℃；-800 m 水平的平均溫度為37.1℃；-1000m 水平的平均溫度為42.5℃（見圖1、圖2）。

由上述圖件可知，同一水平下，朱集西煤礦地溫分布整體特征為北高南低，在井田-800m 水平的東北角局部出現(xiàn)39℃高溫異常區(qū)；在井田-1000 m 水平的中部局部出現(xiàn)45℃高溫異常區(qū)。通過29勘探線顯示的剖面圖可以看出，在井田-800m 水平東北角處于小型背斜的核部（見圖3）；39勘探線顯示的剖面圖表明，地溫45℃異常區(qū)處于逆斷層DF10的上盤位置（見圖4）。

圖1 朱集西煤礦-800m 水平地溫等值線

圖2 朱集西煤礦-1000m 水平地溫等值線

圖3 井田-800m 水平東北角剖面

圖4 井田中部-1000m 水平剖面

3 地溫分布規(guī)律分析

1）地溫整體分布規(guī)律分析

由前所述，朱集西井田屬于地溫梯度正常區(qū)，地溫的變化嚴(yán)格受埋深控制。較礦區(qū)東邊的潘一、潘二煤礦，朱集西煤礦的地溫梯度較小，這與井田的構(gòu)造位置有關(guān)。朱集西井田整體構(gòu)造位置處于潘集背斜的翼部，距離核部較遠(yuǎn)；潘一煤礦和潘二煤礦構(gòu)造位置靠近潘集背斜的核部（見圖5）。

圖5 朱集西煤礦構(gòu)造位置示意

一般情況下，隆起的區(qū)域較高的地溫梯度和大地?zé)崃髦担诎枷莸貛鄬?duì)較低〔2〕。基底埋深淺，蓋層和基底巖石熱導(dǎo)率差異大，于隆起區(qū)上方形成的高溫異常十分明顯。基底抬高部位上部等溫線為上凸曲線，等溫線的輪廓基本反映基底隆起形態(tài)，基底隆起帶較基底拗陷帶的地溫和地溫梯度要高。從褶曲構(gòu)造形態(tài)來看，在同一水平背斜部位比向斜部位地溫及增溫率要高，即背斜部位地溫高、地溫梯度大，向斜部位地溫低、地溫梯度小。其主要原因是巖石熱導(dǎo)率具有各向異性，由于巖層結(jié)構(gòu)的變化改變了熱流方向，平行層面的熱導(dǎo)性好、熱阻小，垂直層里的熱導(dǎo)性差、熱阻大，垂直層理方向的導(dǎo)熱性能小于沿層理方向的導(dǎo)熱性能，這就造成了熱量向著基底隆起部位和背斜軸部集中〔3〕。褶皺構(gòu)造熱流示意見圖6。

此外，由于朱集西井田上覆松散層厚度屬于正常范圍，對(duì)溫度的散失可以不考慮“蓋層”的影響〔4〕。井田少見巖漿巖侵入，故而地溫未受巖漿高溫影響。

圖6 褶皺構(gòu)造熱流示意

2）地溫異常點(diǎn)成因分析

由圖3可知，井田-800m 水平東北角處于一小型背斜的核部，由上所述，背斜核部的導(dǎo)熱性能較差，致使熱量集中，故而該區(qū)域的地溫出現(xiàn)異常，較其它區(qū)域高。

井田-1000m 水平中間區(qū)域由于處于逆斷層DF10附近，首先在斷層兩盤之間由于相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，生成微型伴生褶皺，致使溫度集中于褶皺核部；其次，逆斷層的封閉性也一定程度上阻止了熱傳導(dǎo)，是較好的熱儲(chǔ)層〔5〕。因此，在該區(qū)域會(huì)出現(xiàn)地溫異常。

4 結(jié)語

結(jié)合井田現(xiàn)有的勘探資料以及井溫測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出以下結(jié)論：

1）朱集西煤礦屬于正常地溫梯度區(qū)，局部存在地溫異常點(diǎn)。

2）朱集西井田的構(gòu)造位置決定了井田地溫分布的整體趨勢(shì)，由于井田距離潘集背斜較遠(yuǎn)，其地溫梯度較處于潘集背斜核部的井田低。

3）井田地溫異常點(diǎn)受構(gòu)造控制明顯。

〔1〕蘇永榮，張啟國.淮南煤田潘謝礦區(qū)地溫狀況初步分析〔J〕.安徽地質(zhì)，2000，10（2），124-129.

〔2〕王偉光，許光泉，李佩全.丁集礦區(qū)地溫變化規(guī)律及深部熱害預(yù)測(cè)〔J〕.煤礦安全，2010（6），103-105.

〔3〕李紅陽，朱耀武，易繼承，等.淮南礦區(qū)地溫變化規(guī)律及其異常因素分析〔J〕.煤礦安全，2009.68-71.

〔4〕楊丁丁，王佰順，張 翔，等.淮南煤田新區(qū)地溫分布規(guī)律分析及熱害防治〔J〕.中國礦業(yè)，2012，21（7），94-97.

〔5〕胡紹龍.劉莊井田地溫分布規(guī)律及其因素分析〔J〕.礦業(yè)安全與環(huán)保，2004，31（5），26-29.