湖南省“三下”找煤模式研究及靶區(qū)優(yōu)選

朱文卿

(1.湖南省煤炭地質(zhì)勘查院，長(zhǎng)沙 410014；2.湖南省地質(zhì)新能源勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，長(zhǎng)沙 410014)

湖南是一個(gè)缺煤少氣能源匱乏的內(nèi)陸省份，賦煤地質(zhì)條件復(fù)雜，煤炭占一次性能源消費(fèi)的70%，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地層出露及淺埋深的煤系地層已基本勘查完畢，亟需向煤系地層隱伏區(qū)開辟新的找礦空間，然而湖南省經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了復(fù)雜的構(gòu)造形跡，嚴(yán)重破壞了原有的煤層沉積盆地，給隱伏煤炭資源的勘探帶了很多困難。眾多地質(zhì)工作者通過(guò)對(duì)含煤地層、構(gòu)造、聚煤規(guī)律的研究，在滑脫構(gòu)造下、老地層下、白堊系紅層下發(fā)現(xiàn)了豐富的煤炭資源，積累了較豐富的找煤經(jīng)驗(yàn)，本文結(jié)合工程實(shí)例開展湖南主要煤田區(qū)域構(gòu)造、滑脫構(gòu)造及紅層沉積特征研究，進(jìn)而建立“三下”找煤典型礦床模式，并提出新的勘查靶區(qū)，對(duì)湖南隱伏區(qū)找煤具有一定指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

湖南地跨揚(yáng)子地臺(tái)與華南褶皺系兩大構(gòu)造單元，自古生代以來(lái)，經(jīng)歷了陸殼的增生，裂塌解體，差異沉積，各構(gòu)造單元相互移離和剪切拼合等一系列演化過(guò)程，煤田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。湖南地層發(fā)育較齊全，從中元古界至新生界均有分布，主要有五個(gè)成煤時(shí)期，形成五套含煤巖系，即石炭系下統(tǒng)測(cè)水煤系、二疊系下統(tǒng)梁山煤系、二疊系中統(tǒng)龍?zhí)睹合?、三疊系上統(tǒng)和下侏羅統(tǒng)含煤地層，各時(shí)代煤系均有可采價(jià)值的煤層賦存，以測(cè)水組、龍?zhí)督M含煤面積大、煤層發(fā)育較好，煤炭資源量占全省80%[1]。

1.1 滑脫構(gòu)造演化與基本特征

湖南加里東期運(yùn)動(dòng)以水平運(yùn)動(dòng)為主，形成了一系列構(gòu)造線主體呈東西向和北東向的封閉性的褶皺與斷裂，加里東運(yùn)動(dòng)之后，湖南進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，該時(shí)期全區(qū)海水浸沒(méi)，接受了海相碳酸鹽巖類、碎屑巖類及海陸交互相含煤地層沉積，由于地殼活動(dòng)較平穩(wěn)，在古植物、古氣候、古地理?xiàng)l件適合的情況下，形成了下石炭統(tǒng)及上二疊統(tǒng)等重要煤系[1]。

印支期，古亞洲大陸東緣裂解，拉伸周邊區(qū)塊，使得湖南再度轉(zhuǎn)入強(qiáng)烈活動(dòng)階段，該時(shí)期主要表現(xiàn)為一系列的北北東—北東向的裂谷盆地和斷陷盆地沿早期斷裂形成，并隨之形成一系列滑覆構(gòu)造和重力滑動(dòng)構(gòu)造，形成褶皺和逆沖斷層[2]，從而奠定了本區(qū)的基本構(gòu)造格局，印支運(yùn)動(dòng)結(jié)束，晚三疊世，湘南進(jìn)入晚三疊世—早侏羅世成煤期。

燕山期，為湖南省構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最為強(qiáng)烈的時(shí)期，形成了湖南省復(fù)雜的構(gòu)造行跡，該時(shí)期湖南地區(qū)主要遭受北西-南東向擠壓應(yīng)力，并隨之形成一些列北北東向斷裂及北西西、北北西向共軛剪切構(gòu)造。與此同時(shí)，拉伸作用多次交替，從而形成了湖南省的主要的滑脫構(gòu)造[2]。

喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)中，在以伸展裂陷為主的構(gòu)造背景下，發(fā)生短暫的逆沖推覆作用，致使重力滑動(dòng)構(gòu)造進(jìn)一步發(fā)展并最終定型(圖1)。

1-侏羅系；2-三疊系下統(tǒng)大冶組；3-二疊系中統(tǒng)大隆組；4-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；5-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；6-二疊系下統(tǒng)；7-石炭系上統(tǒng)壺天群；8-石炭系下統(tǒng)；9-泥盆系圖1 永耒推覆斷裂形成模式Figure 1 Yonglei nappe structure formation mode

多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加，使得推覆構(gòu)造在漣邵煤田、郴耒煤田及韶山煤田廣泛發(fā)育。漣邵煤田主要發(fā)育有金盤侖、集云、寒婆坳等大型推覆斷裂，郴耒煤田主要有永耒、白沙等推覆大型斷裂，韶山煤田主要有躍龍-張坊、神沖-張坊等推覆斷裂。推覆體由滑面、上覆系統(tǒng)、下伏系統(tǒng)構(gòu)成，主滑脫面一般沿軟質(zhì)巖層發(fā)育，含煤巖系中煤炭、泥巖、砂質(zhì)泥巖發(fā)育，抗壓、抗剪能力差，滑脫面多形成于此，走向長(zhǎng)數(shù)十千米到200km不等，滑面一般呈上陡下緩的鏟狀發(fā)育，并且具有一定幅度的波狀起伏，斷面形態(tài)復(fù)雜。上覆系統(tǒng)地層組成復(fù)雜，各區(qū)不一，渣渡礦區(qū)金盤倫推覆構(gòu)造上覆系統(tǒng)主要為斷層上覆系統(tǒng)的地層主要由測(cè)水組3煤或5煤組以上地層組成，永耒推覆大斷裂上覆系統(tǒng)主要為龍?zhí)督M5煤組以上地層，而韶山煤田推覆斷裂上覆系統(tǒng)主要為元古界、古生界。下伏系統(tǒng)因受應(yīng)力較小，變形小，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，如渣渡礦區(qū)、永耒礦區(qū)推覆構(gòu)順層推移，下伏系統(tǒng)煤層保存較好，煤層穩(wěn)定程度好于上覆系統(tǒng)，是找煤的理想?yún)^(qū)[3-7]。

1.2 紅層分布特征及其與賦煤地層的關(guān)系

三疊紀(jì)至白堊紀(jì)，紅層在湖南大量沉積，湘中、湘南主要以郴耒煤田、韶山煤田為主，湘北以桑石煤田西段為主體，湘西發(fā)育在黔溆煤田西北段，呈北東向延伸，受北東向-北北東向弧形構(gòu)造控制。郴州永紅礦區(qū)、湘潭楊家山礦區(qū)紅層覆蓋于含煤巖系之上，呈不整合接觸，受紅層覆蓋，煤系受構(gòu)造及侵蝕影響小，下部煤層保存完好。湖南白堊系均分布廣泛，特別是湘東南區(qū)紅層發(fā)育于郴耒煤田聚煤中心周邊，其下部地層大面積被掩蓋，最有可能發(fā)現(xiàn)隱伏的大型煤礦區(qū)(圖2)。

圖2 湖南省含煤巖系與白堊系、大型推覆構(gòu)造位置關(guān)系Figure 2 Positional relationship between coal-bearing rock series and Cretaceous System,large sized nappe structures in Hunan Province

2 “三下”找煤典型實(shí)例

隨著推覆構(gòu)造理論的研究的深入，湖南在構(gòu)造下、老地層下等以往找煤禁區(qū)取得了較好的找煤成果，同時(shí)在地表大面積白堊系紅層覆蓋層下也找到了豐富的煤炭資源，積累了“三下”找煤實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.1 推覆構(gòu)造下找煤實(shí)例

郴耒煤田湘永礦區(qū)鄧家沖區(qū)段含煤地層為二疊系龍?zhí)督M上段，構(gòu)造處于永耒向斜西翼，F(xiàn)1區(qū)域逆沖斷層是區(qū)內(nèi)的主干斷層，是永耒向斜西翼大斷裂的一段，以往勘查認(rèn)為該斷層為一淺緩深陡的斷層，勘查區(qū)中深部F1斷層下盤煤層與煤系被斷失，區(qū)內(nèi)無(wú)進(jìn)一步工作價(jià)值(圖3a)，據(jù)調(diào)查分析，結(jié)合推覆構(gòu)造理論解釋發(fā)現(xiàn)F1斷層應(yīng)為一淺部陡深部緩的犁式推覆斷層，其下盤在中深部仍保存有可采煤層，通過(guò)鉆孔驗(yàn)證，F(xiàn)1斷層走向及傾向與地層基本一致，傾角11°～58°，一般為40°，主要發(fā)育于區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M上段中上部，通過(guò)部位一般為2～6煤頂板疏松砂巖，表現(xiàn)為缺失3～5煤層位。推覆體上盤1、2煤層保存較好，下盤構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，主采煤層6煤層保存較好，形成了典型的“二層樓”式控煤樣式(圖3b)，全區(qū)共施工鉆孔28個(gè)14 825.71m，所有鉆孔在F1斷層下盤找到了可采煤層，探獲的煤炭資源量6 509萬(wàn)t，為推覆構(gòu)造下找煤重大突破。

a b1-三疊系下統(tǒng)大冶組；2-二疊系中統(tǒng)大隆組；3-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；4-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；5-斷層；6-煤層；7-鉆孔圖3 鄧家沖區(qū)段44線剖面兩種解釋對(duì)比圖Figure 3 Comparison between two interpretations for line No.44 in Dengjiachong sector

2.2 老地層下找煤實(shí)例

郴耒煤田永耒礦區(qū)柏林區(qū)段含煤地層為二疊系龍?zhí)督M上段，構(gòu)造上位于永耒復(fù)式向斜東北轉(zhuǎn)折端外圍，地層走向北西—南東，傾向南西，傾角40°～60°，往深部變緩，總體傾角小于45°，以往認(rèn)為該區(qū)含煤地層呈一被高角度斷層挾持的單斜構(gòu)造(圖4a)，斷層對(duì)煤層破壞極大，老地層石炭系上統(tǒng)壺天群推覆在龍?zhí)睹合抵鞑擅簩又?，僅少量煤系地層出露，經(jīng)驗(yàn)證，該區(qū)主干構(gòu)造實(shí)為一條上陡(傾角60°)下緩(傾角20°～30°)的推覆斷裂(圖4b)，經(jīng)鉆探工程驗(yàn)證該斷層為一，深部煤層保存較好，鉆孔揭露，龍?zhí)督M賦存可采煤層共2層，共獲得煤炭資源量790萬(wàn)t。

a b1-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；2-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；3-石炭系上統(tǒng)壺天群；4-斷層；5-煤層；6-鉆孔圖4 柏林區(qū)段礦區(qū)2線剖面圖Figure 4 Bailin sector line No.2 section

2.3 紅層下找煤實(shí)例

韶山煤田楊家橋礦區(qū)王家山區(qū)段含煤地層為二疊系龍?zhí)督M，勘查區(qū)總體為一不對(duì)稱向斜，未發(fā)現(xiàn)較大斷層。向斜北翼地層甚陡，傾角45°～80°，局部直立以至倒轉(zhuǎn)；南翼地層較平緩，傾角10°～45°，軸部最深處大于900m，楊家橋向斜在東部勘查邊界收斂。向斜北冀17線以西出露大冶組、長(zhǎng)興組、龍?zhí)督M、茅口組，向斜北冀21線以東及南翼均為白堊系紅層覆蓋，以往認(rèn)為該區(qū)域無(wú)找煤可能(圖5a)，后經(jīng)地震勘探與鉆孔驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)東部的白堊系紅層下存在含煤地層(圖5b)，后投入鉆孔，揭露白堊系全層最大厚度達(dá)586.00m，2層可采，共獲煤炭資源量3 527.4萬(wàn)t。

a b1-白堊系；2-三疊系上統(tǒng)安源組；3-三疊系下統(tǒng)大冶組；4-二疊系中統(tǒng)長(zhǎng)興組；5-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；6-二疊系下統(tǒng)茅口組；7-煤層；8-不整合界線；9-鉆孔圖5 楊家橋礦區(qū)王家山20線剖面圖Figure 5 Wangjiashan line No.20 section in Yangjiaqiao mine area

3 “三下”找煤樣式研究

3.1 構(gòu)造下、老地層下控煤樣式

構(gòu)造下、老地層下找煤主要是運(yùn)用推覆構(gòu)造理論在隱伏區(qū)尋找新的煤炭資源，滑脫構(gòu)造實(shí)指巖層受斷裂作用所形成的大規(guī)模平緩斷裂的構(gòu)造組合，可分為蓋層向上推覆及向下滑覆兩種類型[2-5]。湖南的各煤田普遍發(fā)育這種構(gòu)造，同時(shí)又由于各煤田在不同的構(gòu)造格局及應(yīng)變環(huán)境中，經(jīng)受不同動(dòng)力作用及演化歷史，因而形成了彼此各異、多樣的滑脫構(gòu)造類型，斷層一般對(duì)煤層的保存作用一般是負(fù)面的，但在一定模式下卻利于煤層的賦存，湖南主要滑脫構(gòu)造控煤樣式如下[4-10]。

(1)逆沖順層型

沿煤系順層發(fā)育，淺部陡、深部緩，次生斷層向深部收斂于主畫面，下伏系統(tǒng)保存較好，呈“二層樓式”，有利于勘探開發(fā)(圖6)。

1-三疊系下統(tǒng)大冶組；2-二疊系中統(tǒng)大隆組；3-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；4-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；5-二疊系下統(tǒng)當(dāng)沖組；6-煤層；7-鉆孔；8-斷層圖6 梅田礦區(qū)識(shí)字嶺區(qū)段10線剖面圖Figure 6 Shiziling sector line No.10 section in Meitian mine area

(2)逆沖前鋒型

滑面斜切下伏煤系，相交前鋒煤層受滑面牽引產(chǎn)狀變形強(qiáng)烈，呈直立、倒轉(zhuǎn)，煤層產(chǎn)生塑性流變，變化較大(圖7)。

1-石炭系上統(tǒng)壺天群；2-石炭系下統(tǒng)梓門橋組；3-石炭系下統(tǒng)測(cè)水組；4-石炭系下統(tǒng)石凳子組；5-斷層；6-煤層；7-鉆孔圖7 渣渡礦區(qū)板橋區(qū)段12線剖面圖Figure 7 Banqiao sector line No.12 section in Zhadu mine area

(3)雙重逆沖型

由頂板逆沖斷層與底板逆沖斷層及夾于其中的一套疊瓦式逆沖斷層和斷夾塊組合而成。煤層賦存在逆斷層之下(圖8)。

1-二疊系下統(tǒng)；2-石炭系上統(tǒng)；3-石炭系下統(tǒng)；4-泥盆系上統(tǒng)；5-泥盆系中統(tǒng)；6-斷層圖8 漣邵煤田雙沖夾塊構(gòu)造Figure 8 Duplexes clamp-block structure in Lianshao coalfield

(4)對(duì)沖斷夾塊型

兩相向逆沖斷層的共用下盤，即逆沖斷層三角帶，受對(duì)沖斷層控制，煤系變形一般較強(qiáng)烈(圖9)。

1-白堊系；2-三疊系下統(tǒng)大冶組；3-二疊系中統(tǒng)長(zhǎng)興組；4-二疊 系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；5-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；6-石炭系上統(tǒng)壺天群；7-煤層；8-鉆孔；9-斷層圖9 馬鞍山礦區(qū)對(duì)沖構(gòu)造Figure 9 Ramp structure in Maanshan mine area

(5)逆沖褶皺型

由于邊界逆沖斷層的擠壓和逆沖牽引，煤系發(fā)生褶皺變形，褶皺軸向與邊界逆沖斷層平行(圖10)。

1-三疊系下統(tǒng)大冶組；2-二疊系中統(tǒng)大隆組；3-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；4-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；5-煤層；6-鉆孔；7-斷層圖10 石里山礦區(qū)21線剖面圖Figure 10 Line No.21 section in Shilishan mine area

(6)飛來(lái)峰構(gòu)造

推覆體的老地層受剝蝕，周圍露出原地系統(tǒng)的新地層，原地系統(tǒng)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，有利于煤系的賦存(圖11)。

1-二疊系中統(tǒng)長(zhǎng)興組；2-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M；3-二疊系下統(tǒng)茅口組；4-石炭系上統(tǒng)壺天群；5-石炭系下統(tǒng)梓門橋組；6-石炭系下統(tǒng)石凳子組；7-斷層；8-煤層；9-鉆孔圖11 白兔潭礦區(qū)2線剖面圖Figure 11 Line No.2 section in Baitutan mine area

通過(guò)對(duì)湖南省構(gòu)造下、老地層下找煤實(shí)例的詳細(xì)分析，研究滑脫構(gòu)造對(duì)煤層形態(tài)、煤層厚度的影響等因素，確定了“構(gòu)造下、老地層下”找煤的先決條件如下。

1)構(gòu)造形態(tài)應(yīng)為順層發(fā)育，傾角上陡下緩，斷層僅對(duì)淺部煤層切割，有利于下伏煤層的保存。

2)構(gòu)造發(fā)育地區(qū)，周緣有鉆孔或者是生產(chǎn)井，有利于判斷斷層形態(tài)，發(fā)育層位，為構(gòu)造下找煤的有利條件。

3)上覆系統(tǒng)為老地層，推覆體構(gòu)造規(guī)模較大，將下部老地層遠(yuǎn)距離推覆于煤系之上，有時(shí)形成飛來(lái)峰構(gòu)造，推覆構(gòu)造的原地系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)有含煤地層存在。

4)斷層形態(tài)一般為順層發(fā)育，傾角上陡下緩的犁形(犁鏟式)構(gòu)造，斷層傾角一般為20°～60°。斷層深部由于傾角變緩，與地層傾角相一致，對(duì)原地系統(tǒng)的含煤地層破壞較小。

5)構(gòu)造發(fā)育有明顯的層位性，發(fā)育于煤系中上部，且斷層與可采煤層有一定距離，有利于構(gòu)造下盤煤層相對(duì)完整的保存。

6)找煤區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度為簡(jiǎn)單、中等，若構(gòu)造復(fù)雜，則區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，煤系地層等被構(gòu)造破壞殆盡，不利于找煤。

3.2 紅層下找煤模式

通過(guò)對(duì)紅層下找煤勘查資料的分析研究，影響紅層下找煤的主要因素為蓋層厚度、不整合面的傾角、傾向以及隱伏的含煤巖系特征，總結(jié)出紅層找煤樣式如下。

(1)淺覆蓋平緩型

不整合面傾角小緩、紅層厚度小，使下伏煤巖系免于侵蝕，含煤向斜保存完成，是紅層下找煤最有利樣式。如韶山煤田楊家山礦區(qū)王家山井田17線，下伏賦煤構(gòu)造保存完好(圖12)。

1-白堊系；2-三疊系下統(tǒng)大冶組；3-二疊系中統(tǒng)長(zhǎng)興組；4-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；5-二疊系下統(tǒng)茅口組；6-煤層；7-不整合界線；8-鉆孔；9-斷層圖12 王家山詳查17線剖面示意圖Figure 12 Schematic diagram of line No.17 in Wangjiashan general exploration area

(2)同傾向低傾斜型

蓋層較厚，不整合面傾角小于含煤巖系傾角，對(duì)淺部煤層有一定影響，深部是找煤有利區(qū)。如街洞礦區(qū)茶山嶺區(qū)段，煤系位于滑脫構(gòu)造上覆系統(tǒng)，同時(shí)又被紅層完成掩蓋，受兩者雙重控制，但煤系保存較好(圖13)。

1-白堊系；2-侏羅系下統(tǒng)；3-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；4-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；5-斷層；6-煤層；7-不整合界線；8-鉆孔圖13 街洞礦區(qū)茶山嶺區(qū)段40線剖面圖Figure 13 Chashanling sector line No.40 section in Jiedong mine area

(3)同傾向高傾斜型

蓋層較厚，不整合面傾角大于含煤巖系傾角，下伏煤系地層被紅層侵蝕，僅淺部殘存。如韶山煤田石門口礦區(qū)，深部煤系被剝蝕(圖14)。

1-白堊系；2-三疊系上統(tǒng)張公嶺組；3-三疊系上統(tǒng)石門口組；4-石炭系上統(tǒng)壺天群；5-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M；6-斷層；7-煤層；8-不整合界線；9-鉆孔圖14 石門口礦區(qū)3線剖面圖Figure 14 Line No.3 section in Shimenkou mine area

(4)反傾斜型

紅層厚、不整合面與含煤巖系傾斜相反，淺部被紅層覆蓋，深部煤層保存較好，找煤難度較大。如韶山煤田楊家橋礦區(qū)王家山井田20線(圖15)。

1-白堊系；2-三疊系上統(tǒng)安源組；3-三疊系下統(tǒng)大冶組；4-二疊系中統(tǒng)大隆組；5-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M；6-二疊系下統(tǒng)茅口組；7-煤層；8-不整合界線；9-鉆孔圖15 楊家橋礦區(qū)王家山20線剖面圖Figure 15 Wangjiashan line No.20 section in Yangjiaqiao mine area

通過(guò)對(duì)湖南省紅層下找煤實(shí)例的詳細(xì)分析，研究紅層周緣煤層發(fā)育規(guī)律、紅層分布形態(tài)、紅層分布的深度等因素，確定了紅層找煤的先決條件。

1)紅層形成后，未受到強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓運(yùn)動(dòng)的影響，內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，基本上層面為近水平狀或單斜構(gòu)造，偶爾為褶曲構(gòu)造。

2)紅層不整合面呈平緩狀，或傾角小于等于下伏煤系地層同向傾斜，有利于對(duì)紅層下的煤系地層的賦存，是實(shí)現(xiàn)紅層下找煤的有利條件。傾角較大或反向傾斜，容易對(duì)紅層深部煤系地層造成不同程度的破壞，不利于找煤。

3)由于紅層覆蓋的厚度一般較大，單純的進(jìn)行鉆孔施工，既造成不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，又未必能找到含煤地層。因此在紅層覆蓋層周緣有相應(yīng)的煤系地層出露，是紅層下找煤的有利條件。未見煤系地層出露，但出露煤系地層的相鄰地層，或位于聚煤中心周邊，亦是紅層下找煤的有利條件。

4)在紅層覆蓋區(qū)周緣，有相應(yīng)的生產(chǎn)礦井或者施工鉆孔，通過(guò)分析煤層厚度，煤系地層傾角，走向等資料，可以推測(cè)紅層下含煤地層的走向，便于鉆孔的布置施工，增加紅層下找煤成功的概率。

4 “三下”找煤區(qū)遠(yuǎn)景靶區(qū)優(yōu)選

通過(guò)對(duì)湖南“三下”找煤的成功范例及控煤樣式研究分析，總結(jié)出逆沖順層型構(gòu)造樣式、逆沖前鋒型構(gòu)造樣式為構(gòu)造下、老地層下有利找煤樣式。在紅層下找煤樣式中，不整合面與含煤巖系接觸關(guān)系為淺覆蓋平緩型為有利找煤樣式。根據(jù)以上依據(jù)，提出了渣渡礦區(qū)東段推覆構(gòu)造下找煤靶區(qū)、寒婆坳區(qū)段老地層下找煤靶區(qū)、永紅礦區(qū)深部紅層下找煤靶區(qū)。

4.1 構(gòu)造下找煤靶區(qū)

渣渡礦區(qū)東段含煤巖系為測(cè)水組下段，含可采煤層2層，總體呈一紡錘形復(fù)式向斜，向斜軸向北東35°左右，東段構(gòu)造較復(fù)雜，有金盤侖、大成坪等順走向的多期次滑脫構(gòu)造。以往認(rèn)為該區(qū)淺部為一次級(jí)褶皺，中深部急傾斜，深部逐漸趨平緩的單斜構(gòu)造，經(jīng)分析認(rèn)為金盤侖斷層為先在伸展構(gòu)造系統(tǒng)中的正斷層及其構(gòu)造組合，在受擠壓，形成逆沖斷層為典型的有利控煤構(gòu)造，上盤強(qiáng)烈擠壓褶皺；下盤構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層呈一單斜向深部延伸，煤層保存完好(圖16)，在鄰區(qū)中深部勘查施工少量鉆孔在金盤侖滑脫構(gòu)造下盤均揭露了可采煤層，驗(yàn)證了金盤侖滑脫構(gòu)造下盤可采煤層的存在。按照走向長(zhǎng)35km，傾向?qū)?km，含煤面積約150km2，根據(jù)淺部鉆孔煤厚資料，5煤層厚1.1m，視密度1.4 t/m3，可采系數(shù)取0.8，預(yù)算-100～-800m水平5煤層煤炭資源量約1.8億t。

1-三疊系下統(tǒng)大冶組；2-二疊系上統(tǒng)大隆組；3-二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M；4-二疊系下統(tǒng)茅口組；5-二疊系下統(tǒng)棲霞組；6-石炭系上統(tǒng)壺天群；7-石炭系下統(tǒng)梓門橋組；8-石炭系下統(tǒng)測(cè)水組；9-石炭系下統(tǒng)石凳子組；10-斷層；11-推覆構(gòu)造；12-煤層；13-設(shè)計(jì)鉆孔圖16 渣渡礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及剖面圖Figure 16 Geological sketch map and section of Zhadu mine area

4.2 老地層下找煤(石墨)靶區(qū)

寒婆坳礦區(qū)含煤地層為測(cè)水組下段，含煤可采煤層2層，天龍山花崗巖體位于該區(qū)西側(cè)，巖體附近煤層在巖漿作用下變質(zhì)為石墨。該區(qū)東翼泥盆系中統(tǒng)與壺天群呈斷層接觸，以往認(rèn)為寒婆坳向斜東翼被高角度大斷距斷層切割破壞，東翼無(wú)煤系保留，依據(jù)推覆構(gòu)造理論，結(jié)合野外調(diào)查分析認(rèn)為寒婆坳斷層實(shí)為由西向東逆沖的推覆構(gòu)造，造成寒婆坳向斜東翼推覆體由東向西推移1km以上，老地層掩蓋在煤系地層之上，切割不深，東翼煤系深部保存較好(圖17)，根據(jù)西翼煤層特征及分布，推斷東翼-100～-800m水平含煤面積約30km2，根據(jù)淺部礦山揭露煤厚，預(yù)算-200～-800m，3煤層厚度1.54m，視密度1.97t/m3，5煤層厚度0.96m，視密度1.97t/m3，可采系數(shù)0.8，煤炭資源量1 180萬(wàn)t。

1-石炭系上統(tǒng)壺天群；2-石炭系下統(tǒng)梓門橋組；3-石炭系下統(tǒng)測(cè)水組；4-石炭系下統(tǒng)石凳子組；5-泥盆系上統(tǒng)；6-泥盆系中統(tǒng)；7-斷層；8-煤層；9-設(shè)計(jì)鉆孔；10-花崗巖體圖17 寒婆坳礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及剖面圖Figure 17 Geological sketch map and section of Hanpoao mine area

4.3 紅層下找煤靶區(qū)

永紅礦區(qū)含煤地層為龍?zhí)督M上段，含煤7層，其中6煤層主要可采，5煤層局部可采。礦區(qū)淺部(西部)出露有含煤地層龍?zhí)督M，白堊系下統(tǒng)主要分布在區(qū)內(nèi)東部，地層厚度最大達(dá)700m，一般厚度為300m，深部煤層被侵蝕。據(jù)野外調(diào)查及物探資料，推斷不整合面傾向與地層相同，且紅層不整合面傾角小于含煤地層傾角，為同向低傾斜紅層找煤樣式，深部煤層保存較好(圖18)，按照走向長(zhǎng)17km，平均傾向?qū)?km，含煤面積約34km2。采用淺部勘查區(qū)內(nèi)鉆孔資料，2煤層平均厚2.3m，容重1.62t/m3，可采系數(shù)為0.8，初步預(yù)測(cè)資源量1 180萬(wàn)t。

1-白堊系；2-三疊系大冶組；3-二疊系中統(tǒng)大隆組；4-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M上段；5-二疊系中統(tǒng)龍?zhí)督M下段；6-煤層；7-不整合邊界；8-設(shè)計(jì)鉆孔圖18 永紅礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及剖面圖Figure 18 Geological sketch map and section of Yonghong mine area

5 結(jié)論

1)湖南滑脫構(gòu)造主要構(gòu)造控煤樣式為擠壓構(gòu)造樣式，可分為逆沖順層型、逆沖前鋒型、雙沖構(gòu)造型、對(duì)沖斷夾塊型、逆沖褶皺型及飛來(lái)峰構(gòu)造型6種類型。其中逆沖順層構(gòu)造控煤樣式、對(duì)沖夾塊型是湖南主要控煤構(gòu)造樣式。

2)紅層控煤樣式可為紅層淺覆蓋平緩型，同傾向低傾斜型，同傾向高傾斜型，反傾斜型4類，其中淺覆蓋平緩型為最有利型。

3)通過(guò)剖析構(gòu)造下、老地層下、紅層下找煤成果實(shí)例，總結(jié)了湖南“三下”找煤先決條件。其中構(gòu)造下找煤以逆沖順層式構(gòu)造樣式最為有利，多表現(xiàn)為順層發(fā)育，斷裂面多呈緩波狀在含煤地層中穿過(guò)，在平面上表現(xiàn)為沿地層延伸，剖面上多為上陡下緩的犁(鏟)式或疊瓦式，斷層下盤構(gòu)造較簡(jiǎn)單，多為單斜構(gòu)造，少見斷層，為良好的構(gòu)造下找煤靶區(qū)。老地層下找煤，以順層或低角度推覆構(gòu)造最為有利，上覆老地層或飛來(lái)峰下，煤層保存較好。紅層下找煤以淺覆蓋平緩型最為有利，在聚煤中心附近，煤系或相鄰地層與紅層接觸區(qū)域，采用地調(diào)先行、物探跟進(jìn)、鉆探驗(yàn)證的方法，有望取得較好找煤成果。