淺談山西省朔州市梵王寺井田9號煤層賦存特征及含煤巖系沉積環(huán)境

【摘 要】本文利用已有資料，對山西省朔州市梵王寺井田含煤巖系太原組中9號煤層的賦存特征進(jìn)行了研究，對9號煤層分岔的范圍和規(guī)律以及成因進(jìn)行了研究，同時對含煤巖系的沉積環(huán)境進(jìn)行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】井田；煤層賦存：沉積環(huán)境

梵王寺井田位于朔州市的西南部，東西寬約8.5km，南北長約9.3 km，面積64.13km2。主要含煤地層為石炭二疊系含煤地層，構(gòu)造簡單，斷層稀少，無巖漿巖侵入，井田內(nèi)共含可采煤層7層，主要可采煤層為4號、9號煤層，4號煤層平均厚度4.44m，9號煤層平均厚度11.30m，煤類均為長焰煤。

1 井田地層

井田內(nèi)地層由下到上依次有下古生界奧陶系馬家溝組；上古生界石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組；二疊系下統(tǒng)山西組下石盒子組、上統(tǒng)上石盒子組石千峰組及新生界地層組成。其中太原組和山西組為主要含煤地層。

2 9號煤層賦存特征

9號煤層位于太原組下部，為本井田主采煤層之一，厚度2.49～19.01m，平均11.30m，可采系數(shù)100%。煤層層位穩(wěn)定，厚度變化較小，屬全井田可采的穩(wěn)定煤層。

賦存規(guī)律及厚度變化原因：總體呈北厚南薄的變化趨勢，平面上呈北東向薄厚相間條帶狀變化

9號煤層厚而穩(wěn)定的主要原因，是它形成于瀉湖潮坪為基礎(chǔ)的泥炭沼澤環(huán)境，由于聚煤環(huán)境比較穩(wěn)定，故形成了厚而穩(wěn)定的煤層。但其厚度亦有一定變化，即呈南部較薄而北部較厚的變化趨勢，這是因?yàn)槊簩邮紫仍诒辈枯^高地區(qū)聚集，其后逐步向南部擴(kuò)展。造成北厚南薄的重要原因是南部和西部9號煤層的分岔，分成了9號和9下兩層煤，致使9號煤層變薄。

9號煤層的夾矸是全井田可采煤層中最多的。以4～6層夾矸最多，且下部多于上部，造成這種現(xiàn)象的主要原因是受聚煤環(huán)境的制約。9號煤層在泥炭沼澤發(fā)育的早期，聚煤環(huán)境還不是十分穩(wěn)定的情況下，發(fā)生聚煤作用的泥炭沼澤往往被覆水較深的沼澤環(huán)境短暫替代，發(fā)生沉積作用而形成夾矸，但隨著9號煤層的聚煤環(huán)境逐漸趨于穩(wěn)定，泥炭沼澤被沼澤環(huán)境替代的現(xiàn)象越來越少，故煤層的夾矸亦隨之而相對減少。9號煤層聚煤環(huán)境自下向上是逐漸趨于成熟的變化規(guī)律。

9下煤層是9號煤層的分岔煤層，在利用的61個鉆孔中，共有29個鉆孔發(fā)生了分岔。分岔區(qū)內(nèi)最小厚度1.75m，最大厚度9.83m，平均厚度3.47m。其分岔范圍北起3137孔，南至井田邊界，為一北西向展布的條帶，在井田的東南部分岔區(qū)進(jìn)入相連的麻家梁井田南部。分岔間距南大北小，最小1.20m，最大達(dá)36.92m，呈東南大西北小的變化趨勢。

3 含煤巖系沉積環(huán)境

本井田的主要含煤巖系為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組的沉積，聚煤期的古地理背景為多物源區(qū)，多河系圍繞的淺陸表海。當(dāng)時我國北方的古大陸是陸表海的主要物源，穩(wěn)定的大地構(gòu)造條件，形成了寬緩的淺陸表海，致使沉積速率低的多河系沖積平原，以及寬緩的濱海平原，依次向海展布。本區(qū)自本溪組沉積，經(jīng)太原組，山西組直到石盒子組形成一總體海退系列。成煤期的沉積體系自太原組底至山西組頂，分別為濱海弱障壁瀉湖潮坪體系，有潮汐影響的淺水三角洲體系，多河系淺水三角洲體系以及曲流河為主的沖積平原體系，現(xiàn)簡述如下：

3.1 太原組沉積環(huán)境

太原組沉積是在本溪組沉積環(huán)境的基礎(chǔ)上演化而來。本溪組按陸源物質(zhì)的多少，可分為下部含較多碳酸鹽巖的旋回和上部以陸源物質(zhì)為主的旋回，后者的出現(xiàn)構(gòu)成太原組早期沉積的先驅(qū)，彼此的繼承性極為突出，所差異之處不過是太原組出現(xiàn)了較好的成煤環(huán)境而已。太原組主要由兩種沉積體系構(gòu)成兩個旋回：

第一個旋回：從太原組底到9號煤層頂，為由濱海弱障壁瀉湖潮坪體系形成的旋回。主要沉積相有瀉湖相、潮坪和潮道相、沼澤相。該旋回可以11號煤層頂為界，分為下部以潮坪潮道環(huán)境為主的亞旋回，和以瀉湖，潮坪為主的上部亞旋回。太原組底部的K1砂巖為受潮汐影響的潮坪、潮道沉積的席狀砂體。其上發(fā)育沼澤并演化為泥炭沼澤，聚積了本井田的11號煤層。之后又一次的海浸，使本井田變?yōu)闉a湖環(huán)境，海侵方向由南向北，因而，井田內(nèi)大部分地段沉積了一套泥灰?guī)r，根據(jù)本井田瀉湖相往往缺少或有極少量的砂巖層，顯示了弱障壁乃至無障壁瀉湖的特征。之后海水退出本井田，在瀉湖之上發(fā)育了潮坪及泥炭沼澤相，形成了10號煤層，并在此沉積環(huán)境基礎(chǔ)上，聚集了厚度最大而又穩(wěn)定的9號煤層。就本井田而言，沉積9號煤時，地殼振蕩頻繁，沉降不均勻，使9號煤層分岔。從井田東南部開始，由于地殼沉降過快，砂體侵入，形成了一個砂體東南厚西北薄的煤層分岔帶。

第二旋回：從9號煤層頂開始，本井田進(jìn)入水下三角洲環(huán)境，至太原組頂，構(gòu)成由潮汐影響的淺水三角洲體系。主要沉積相有分流河道相、支流間灣相、沼澤相以及水下天然堤相和河口砂壩相。垂向上的組合為：底部為三角洲前緣的泥質(zhì)沉積，向上發(fā)育河口砂壩，再向上為支流間灣，其上發(fā)育天然堤，分流河道滯留沉積，邊灘，最后由于河道的廢棄而被充填，再在上面發(fā)育煤層。

3.2 山西組沉積環(huán)境

山西組由兩種沉積體系構(gòu)成兩個旋回：

第一旋回：從山西組底部K4砂巖至4號煤層頂板，為淺水三角洲體系的水上平原環(huán)境。主要沉積相有：分流河道相、天然堤相、泛濫盆地相、決口扇相以及沼澤相，垂向上，底部為礫質(zhì)沉積的滯留相，向上為邊灘，天然堤環(huán)境的粗、中、細(xì)粒砂巖，再向上為泛濫盆地沉積，頂部為煤層，為一典型的分流河道沉積序列。4號煤層即是在此環(huán)境基礎(chǔ)上聚集的，由于成煤環(huán)境比較穩(wěn)定，故形成了厚度大而又穩(wěn)定的4號煤層。

第二旋回：從4號煤層頂至山西組頂部，為由內(nèi)陸多曲流河沖積平原體系構(gòu)成。多為三個以上正粒序旋回層序，旋回層序較大，層序構(gòu)造豐富多彩，沉積相以分流河道相，泛濫盆地相為主。

4 結(jié)論

梵王寺井田9號煤層位于太原組下部，厚度2.49～19.01m，平均11.30m，可采系數(shù)100%。一般含夾矸4～6層，夾矸巖性以泥巖、炭質(zhì)泥巖為主，厚度變化不大，多在0.30 m以下。煤層層位穩(wěn)定，厚度變化較小。屬全井田可采的穩(wěn)定煤層。9下煤層是9號煤層的分岔煤層，分岔區(qū)內(nèi)最小厚度1.75m，最大厚度9.83m，平均厚度3.47m。9號與9下分岔的間距最小1.20m，最大達(dá)36.92m，呈東南大西北小的變化趨勢。合理的圈定了分岔的范圍和規(guī)律，對煤礦生產(chǎn)具有很好的指導(dǎo)作用。結(jié)合地層特點(diǎn)，對含煤巖系的沉積環(huán)境進(jìn)行了分析，對恢復(fù)古地理和古環(huán)境進(jìn)行了有益的嘗試和探討。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳桂義.山西省寧武煤田朔南礦區(qū)梵王寺井田煤炭勘探報(bào)告[R].中國煤炭地質(zhì)總局一七三勘探隊(duì)，2008，10.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]