江西萍鄉(xiāng)大江邊地區(qū)煤礦地質(zhì)特征與聚煤規(guī)律

姜智東 饒玉彬 李昌龍

（江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330001）

大江邊研究區(qū)位于江西省萍鄉(xiāng)市城區(qū)正西方向，直線距離約9km，其行政區(qū)隸屬萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)管轄，研究區(qū)范圍為大江邊普查探礦權(quán)及周邊地區(qū)，面積約15km2（圖1）。2011～2016年，江西省煤田地質(zhì)勘察研究院在本區(qū)實施了中央地質(zhì)勘查基金管理中心項目—“江西省萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)大江邊勘查區(qū)煤炭普查（2011361001）”，并提交了《江西省萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)大江邊勘查區(qū)煤炭普查成果報告》，主要成果為探礦證范圍內(nèi)F0下伏系統(tǒng)8、9、10、11號煤層保有資源量1600余萬噸，合并上覆系統(tǒng)的天山煤礦、黃塘煤礦遠景資源量可達3000余萬噸，可考慮作為一處煤炭資源接替基地。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地層

區(qū)內(nèi)出露地層為南華系上統(tǒng)下坊組（Nh2x），泥盆系中統(tǒng)棋子橋組（D2q），泥盆系上統(tǒng)佘田橋組（D3s）、錫礦山組（D3x），石炭系下統(tǒng)楊家源組（C1y）、大埔組（C1d），石炭系上統(tǒng)黃龍組（C2h），二疊系中統(tǒng)棲霞組（P2q）、小江邊組（P2x）、茅口組（P2m），二疊系上統(tǒng)樂平組（P3l）、長興組（P3c），三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d），三疊系上統(tǒng)安源組（T3a），侏羅系下統(tǒng)水北組（J1s），白堊系下統(tǒng)石溪組（K1s），白堊系上統(tǒng)南雄組（K2s），以及第四系（Q）。

其中安源組（T3a）為區(qū)域內(nèi)主要含煤地層，總厚度大于827m，自下而上可細分為紫家沖段、三家沖段、三丘田段。下段紫家沖段（T3a1）巖性為灰色厚層狀燧石礫巖，往上為砂巖、粉砂巖、泥巖炭質(zhì)泥巖夾煤層；中段三家沖段（T3a2）巖性為灰黑色泥巖、頁巖和粉砂質(zhì)泥巖，夾薄層粉砂巖和細砂巖，產(chǎn)大量海相瓣鰓類化石；上段三丘田段（T3a3）巖性為燧石礫巖、石英砂巖、泥巖和粉砂巖構(gòu)成的韻律層，間夾煤（層）線。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

該區(qū)位于揚子板塊與華南板塊結(jié)合部之萍樂坳陷帶西南端，毗連武功隆起。區(qū)內(nèi)遭受了多期次構(gòu)造活動，區(qū)域構(gòu)造十分復(fù)雜，構(gòu)造形態(tài)總體呈北東～南西向展布。自加里東運動以來，區(qū)內(nèi)受到強烈褶皺作用，斷層發(fā)育，并伴隨巖漿侵入活動；印支運動時期，構(gòu)造運動更為強烈，從而使區(qū)域構(gòu)造呈現(xiàn)極為復(fù)雜的景觀；后期以重力滑脫作用為主，伸展滑覆構(gòu)造發(fā)育，并形成多期疊加復(fù)式構(gòu)造（圖1）。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要有黃塘背斜、胡家坊向斜、仙峰崖向斜、大屋坪向斜、芭蕉嶺向斜等，主要斷裂構(gòu)造有龍?zhí)翑嗔选ⅠR腦斷裂等。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

1.3 區(qū)域巖漿巖

區(qū)域內(nèi)巖漿巖活動不發(fā)育，僅在青山、焦寶煤礦見有少量的輝綠玢巖脈，厚2.08～66.32m。巖脈頂部發(fā)育一層耐火粘土層。

2 煤層地質(zhì)特征

2.1 含煤地層特征

研究區(qū)含煤地層為三疊系上統(tǒng)安源組，紫家沖段為主要含煤段，三家沖段含煤性差，并缺失三丘田段。紫家沖段下部為灰色、深灰色粉砂巖與砂巖、礫巖互層，局部夾黑色泥巖，含煤性較差，僅含1個煤組，即5號煤組（層），未見揭露；上部以灰黑色薄層狀泥巖和粉砂巖為主，夾薄層細粒砂巖或砂質(zhì)條帶，可劃分為7個旋回，各旋回以砂巖為起點，由砂巖-粉砂巖-泥巖-煤-泥巖組成韻律系列。含7個煤組，自下而上編號為6～12號煤組（層），每個煤組的煤分層數(shù)變化大，多者達10余層，少者僅1層，煤層厚度變化大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)較多植物化石，含菱鐵礦和黃鐵礦結(jié)核。如圖2所示。

2.2 煤層對比與可采性

研究區(qū)以三家沖段底界下的12號煤層作為對比基線。巖性以厚層狀灰黑色粉砂巖及泥巖為主，夾多層灰色細粒砂巖，顯微波狀水平層理，含菱鐵礦及黃鐵礦結(jié)核，富產(chǎn)海相瓣鰓類動物化石，全區(qū)發(fā)育，層位穩(wěn)定，易于識別。

圖2 研究區(qū)含煤地層柱狀圖

區(qū)內(nèi)F0下伏系統(tǒng)含煤地層的11～8號煤組為大部分可采煤組，12、7號煤組為局部可采煤組，6號煤組為零星可采煤組，5號煤組未見。F0上覆系統(tǒng)12～9號煤組為大部分可采煤組。

2.3 煤質(zhì)特征

2.3.1 煤巖特征

據(jù)煤巖鑒定資料，煤巖組分以亮煤為主，次為鏡煤及暗煤；煤巖類型以光亮型為主，次為半亮型及半暗型，燃燒時微煙、微熔、微脹。煤中有機組分從53.90%～97.00%，平均為90.3%，無機組分從3.0%～46.1%，平均9.7%。無機組分含量越高，煤的礦化程度越高。煤中鏡質(zhì)組最大反射率為1.418%～1.865%，平均為1.641%，煤變質(zhì)程度多為瘦煤，少見貧煤階段。

2.3.2 物理性質(zhì)

研究區(qū)煤層顏色為黑色、深灰色；條痕為深黑色；斷口有貝殼狀、棱角粒狀或參差狀；光澤為強玻璃光澤至金剛光澤；易碎呈粉末狀或粒狀，塊粒徑一般為2～30mm，大者可達50mm；結(jié)構(gòu)以條帶狀為主，另有均一狀、透鏡狀等。

2.3.3 化學(xué)性質(zhì)

空氣干燥基水分（Mad）原煤平均值在0.91%～0.98%，浮煤1.09%～1.52%；灰分（Ad）原煤12號煤層為高灰煤、11～9煤層為中高灰煤、8煤層為低灰煤，浮煤均屬特低灰煤；浮煤揮發(fā)分（Vdaf）均為低揮發(fā)分煤；原煤碳含量（Cdaf）83.96%～87.87%，氫含量（Hdaf）4.56%～5.02%，氮 含 量（Ndaf）1.32%～1.97%； 硫 分（St,d） 在0.57%～0.71%的范圍之內(nèi)，均屬低硫煤；發(fā)熱量（Qgr,d）原煤12、10號煤層屬中低熱值煤，11、9號煤層屬中熱值煤，8號煤層屬高熱值煤。洗選后，各煤層的平均發(fā)熱量在33.76～34.67MJ/kg之間，為特高發(fā)熱量煤。

3 聚煤規(guī)律

3.1 聚煤期的大地構(gòu)造條件

研究區(qū)地處萍樂坳陷的西南端，屬三疊系安源煤系。晚三疊世含煤巖系是在強烈的印支運動之后開始沉積，含煤巖系與下伏地層一般都呈角度不整合接觸，并覆蓋于不同時代的地層之上。晚三疊世含煤巖系沉積在強烈褶皺而又未被充分夷平的基地之上，聚煤前基底古地形比較復(fù)雜，構(gòu)造面貌特殊，并受北東向斷裂構(gòu)造控制，為一系列以北東向為主的狹長坳陷，這為煤層富集提供了有利的場所。

3.2 古構(gòu)造和古地理條件

區(qū)內(nèi)晚三疊世安源組沉積受古構(gòu)造與古地理因素控制，含煤盆地為斷陷盆地。煤盆地的同沉積構(gòu)造對煤系的沉積具控制作用，萍樂海灣瀉湖區(qū)內(nèi)的古蒙山背斜在晚三疊世繼續(xù)隆起，對煤系厚度產(chǎn)生較大影響。超覆擴張現(xiàn)象明顯，古背斜以北的白源亦向古背斜方向超覆。盆地內(nèi)的古隆起、同沉積背斜、同沉積斷裂對煤系及煤層厚度的控制作用。

3.3 聚煤期后的構(gòu)造變動

聚煤期后，本區(qū)主要受到武功山滑覆構(gòu)造系統(tǒng)的影響，改變了區(qū)內(nèi)原始聚煤沉積面貌。武功山滑覆構(gòu)造系統(tǒng)前期是重力滑覆構(gòu)造，后期為逆沖推覆構(gòu)造。構(gòu)造變形不僅改變了煤大分子結(jié)構(gòu)，而且改變了構(gòu)造煤的微孔結(jié)構(gòu)。武功山滑覆構(gòu)造對礦區(qū)構(gòu)造控煤主要是以切層滑覆構(gòu)造控煤為主，如鄰近井田巨源煤礦被其形成“三層樓”式構(gòu)造，黃塘井田為“二層樓”式構(gòu)造，而本區(qū)呈現(xiàn)“三層樓”式構(gòu)造，如圖3所示。頂層由茅口組灰?guī)r構(gòu)成（F34推覆斷裂上覆系統(tǒng)），底層即為胡家坊向斜的主體部分（F0滑覆斷裂下伏系統(tǒng)，由茅口組和安源組地層組成），中間層為漆家灣向斜部分（F0上覆系統(tǒng)，由茅口組和安源組地層組成）。

圖3 研究區(qū)第7勘探線剖面圖

4 結(jié)語

區(qū)內(nèi)含煤地層為三疊系上統(tǒng)安源組紫家沖段地層，共含5～12號8個煤組。存在7個沉積旋回，各旋回以砂巖為起點，由砂巖-粉砂巖-泥巖-煤-泥巖組成韻律系列；煤巖組分以亮煤為主，次有鏡煤及暗煤；煤巖類型以光亮型為主，煤變質(zhì)程度多為瘦煤，少見貧煤階段。

區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多期次的沉積、構(gòu)造作用。聚煤期前的印支運動，使區(qū)內(nèi)形成了北東向為主的狹長坳陷——斷陷盆地，為含煤地層沉積與煤層富集提供了有利的場所；聚煤期沉積環(huán)境為海灣瀉湖型，盆地內(nèi)的古隆起、同沉積背斜、同沉積斷裂對含煤地層及煤層厚度具有控制作用；聚煤期后，受武功山滑覆構(gòu)造系統(tǒng)的影響，改變了區(qū)內(nèi)原始聚煤沉積面貌，形成“三層樓”式構(gòu)造。