云南省瀘西縣者白北溝煤礦地質(zhì)特征及煤層特征淺析

曹軍 張華川

摘要：本文通過對研究區(qū)進行地質(zhì)工作研究，查明了礦區(qū)可采煤層的層數(shù)、層位、厚度、結構和可采范圍，控制主要可采煤層。礦區(qū)的構造形態(tài)及斷層，控制可能影響開采的構造情況，評價礦區(qū)構造復雜的程度。礦區(qū)可采煤層的煤類、煤質(zhì)特征和工藝性能。對研究區(qū)內(nèi)其他礦產(chǎn)進行了簡單評價。

關鍵詞：瀘西縣；煤礦；構造形態(tài)；煤層特征

1.區(qū)域地質(zhì)特征

者白北溝煤礦區(qū)域內(nèi)出露之最老地層為元古界昆陽群淺變質(zhì)巖，并組成區(qū)內(nèi)褶皺基底，蓋層沉積有震旦系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系及第四系地層。其中震旦系、泥盆系的各組地層展布在背斜軸部，三疊系地層分布于向斜軸部，二疊系及石炭系系展布于背向斜兩翼，第四系地層零星分布于河流兩岸及山間凹地與山麓地帶。

者白北溝煤礦所處區(qū)域地質(zhì)構造位置在華南褶皺系、滇東南褶皺帶、羅平—師宗褶皺束內(nèi)、富源—彌勒斷裂與師宗—彌勒斷裂相交的北東狹長條帶，位于南盤江復向斜隙緣。由于本區(qū)處于師宗—彌勒深大斷裂帶附近，區(qū)內(nèi)構造線呈北東—南西向展布，眾多的北東向斷裂構造極其發(fā)育；由于受斷層的切割和破壞，致使煤系地層產(chǎn)狀局部近于直立；除局部殘存的背斜、向斜構造跡象外，總體呈單斜構造。較大斷裂構造以南北—北北西向壓性走向斷裂及北北東-北東向壓扭性斜交斷裂為主。壓性走向斷裂多出現(xiàn)在褶皺構造軸部或陡傾斜的翼部，斷裂面一般北西或向北傾斜。壓扭性斜交斷裂，切割走向斷裂，致使兩盤地層順時針扭動的特點，平面牽引現(xiàn)象特別明顯，并伴有晚二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖巖漿活動。區(qū)內(nèi)主體構造線走向與地層走向基本一致，總體為北東—南西。區(qū)內(nèi)斷裂構造異常發(fā)育，大小斷層數(shù)以百計，對煤層造成不同程度的破壞，褶皺構造不甚發(fā)育，且其規(guī)模較小，主要表現(xiàn)為地表柔皺及深部“S”形褶曲，對煤層的影響較小。

區(qū)域巖漿活動較弱，有少量的火山噴發(fā)，主要由晚二疊世峨眉山玄武巖、凝灰?guī)r、火山集塊巖、角礫巖及少量與玄武巖同源異相的綠巖侵入巖體組成，由于巖漿巖噴發(fā)時間早于煤系地層形成時間，對礦床的開采及煤質(zhì)的變化無影響。

2.礦區(qū)地質(zhì)

2.1礦區(qū)地層

礦區(qū)范圍內(nèi)地層有二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組、宣威組，三疊系下統(tǒng)卡以頭組及第四系。

（1）二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組。該地層出露于礦區(qū)外圍西北部為深綠、灰綠、墨綠色玄武巖，具氣孔狀、杏仁狀構造，致密塊狀結構；頂部為層狀玄武質(zhì)凝灰?guī)r。地層一般厚200m，與下伏地層假整合接觸。

（2）二疊系上統(tǒng)宣威組。是區(qū)域性含煤地層，呈帶狀北東向分布，南起彌勒縣拖白，北東至圭山并延至富源煤田。巖性由細粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)巖及煤組成，含較多菱鐵質(zhì)條帶和結核，層理清晰，產(chǎn)動物化石。含煤20層～30層，一般25層，煤層總厚4.81m～13.16m，含煤系數(shù)為4.37%～ 11.96%，其中礦區(qū)內(nèi)可采煤層為K7a、K91、K93，其余均為不可采煤層和煤線，根據(jù)巖性組合、含煤性將宣威組劃分為三段。地層總厚100m～120m，平均厚110m，與下伏地層整合接觸。

（3）三疊系下統(tǒng)卡以頭組。下部以灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，薄至中厚層狀，水平層理及波狀層理，產(chǎn)海豆牙化石。底部巖石漸變?yōu)闇\灰綠色至灰色，含植物碎片化石，夾較多鈣質(zhì)條帶，當鈣質(zhì)條帶終止即為與下伏地層的分界。中部以灰綠色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，中至厚層狀、水平層理，局部波狀層理，地表球狀風化較明顯。上部以灰綠色細粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，夾少量薄至中厚層狀泥巖。具斜層理和水平層理，地層厚度60m～ 110m，平均厚80m。與下伏地層呈整合接觸。

（4）第四系。由雜色坡積、殘積、沖積物組成，厚度變化較大。分布在溝邊、緩坡和低洼地帶，厚度0～10m。

2.2礦區(qū)構造

礦區(qū)處于南盤江復向斜邊緣，位于圭山煤田18井田的北東端，具體位于圭山礦區(qū)18井田1011～1031勘探線之間，構造為較簡單區(qū)段，為一向南南東傾斜的單斜構造，地層走向及構造線方向為北東—南西。構造以斷裂為主，次為褶皺。斷裂發(fā)育，對煤層造成不同程度的破壞，給開采帶來一定影響。

礦區(qū)位于師宗彌勒斷裂帶和富源彌勒斷裂帶之間，以與地層走向近一致或呈銳角相交的走向斷層為主，橫斷層少見。礦區(qū)范圍內(nèi)主要發(fā)育斷層1條，現(xiàn)就斷層特征簡述如下：

F89走向正斷層：該斷層由北東向南西貫通礦區(qū)，橫穿18井田，往北伸入16井田，往南延至19井田。走向長度大于7.5km，斷層落差為250m～700m，斷層傾向109°～133°，傾角38°～79°。主要表現(xiàn)為上盤上升，下盤下降，致使上盤宣威組煤系地層缺失大部，故對下盤深部的各主要可采煤層在傾向上的連續(xù)性破壞程度高。地表有38個觀測點控制，斷層深部有45個鉆孔控制，斷層已查明，對礦區(qū)可采煤層開采影響較大。

綜上所述，者白北溝煤礦總體為南南東傾斜的單斜構造，含煤地層沿走向和傾向有一定變化，地質(zhì)構造復雜程度屬中等類型。

3.煤層

3.1含煤性

礦區(qū)主要含煤地層為二疊系上統(tǒng)宣威組。

宣威組地層一般厚100m～120m，平均厚110m，含煤層30余層，煤層由上而下有編號煤層K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7a、K8、K91、K92、K93共11層，煤層總厚4.81m～13.16m，含煤系數(shù)為4.37%～11.96%。

3.2可采煤層

根據(jù)礦區(qū)以往地質(zhì)資料、礦區(qū)相鄰鉆孔資料及本次工作情況，采礦權內(nèi)確定全區(qū)可采煤層2層，由上至下編號為K7a、K91煤層。各煤層情況分述如下：

（1）K7a煤層：位于宣威組地層中部，下距K91煤層7.46m～ 16.35m，一般厚13.16m。礦區(qū)內(nèi)煤層共有控制點10個，其中巷道控制點有8個，鉆孔控制點2個，全部可采。一般煤厚1.22m～4.50m，平均2.24m。含1～2層細薄的泥巖夾矸，夾矸厚度0.02m～0.05m。煤層結構簡單，屬全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層。（2）K91煤層：位于宣威組地層下部，下距K93煤層7.68m～ 17.83m，一般厚14.24m。礦區(qū)內(nèi)煤層共有控制點7個，其中巷道控制點有2個，鉆孔控制點5個，4個點可采。一般煤厚0.39m～2.00m，平均0.81m。常夾有1～3層高嶺石泥巖夾矸。煤層結構復雜，屬局部可采的不穩(wěn)定煤層。

4.煤質(zhì)

4.1煤的物理性質(zhì)及煤巖特征

（1）煤的物理性質(zhì)：礦區(qū)煤的條痕為黑色，以玻璃光澤為主，瀝青光澤次之，呈粉狀或鱗片狀，性脆，易破碎，內(nèi)生裂隙發(fā)育，充填有薄膜狀、網(wǎng)格狀方解石，斷口主要為參差狀、不規(guī)則的棱角狀，硬度中等，性脆，易破碎。（2）宏觀煤巖特征：礦區(qū)可采煤層的宏觀煤巖類型為暗淡至半亮型煤，各煤層均夾有少量絲炭與鏡煤條帶，條帶狀、線理狀結構。

4.2煤的化學性質(zhì)

根據(jù)礦區(qū)的煤質(zhì)化驗資料，對礦區(qū)內(nèi)可采煤層的煤質(zhì)進行評價?；炠Y料敘述如下：

（1）工業(yè)分析。

①水分（Mad）：K7a煤層：原煤水分為1.32%；浮煤水分為1.07%；原煤屬特低水分煤；K91煤層：原煤水分為0.88%～ 1.18%，平均0.98%；浮煤水分為0.97%～1.09%，平均1.03%；原煤屬特低水分煤。

②灰分（Ad）：K7a煤層：原煤灰分為26.62%；浮煤灰分為8.12%；原煤屬中灰煤；K91煤層：原煤灰分為13.80%～ 20.75%，平均16.36%；浮煤灰分為8.01%～9.58%，平均8.64%；原煤屬低灰煤。

③揮發(fā)分（Vdaf）：K7a煤層：浮煤揮發(fā)分為23.92%；屬中等揮發(fā)分煤；K91煤層：原煤揮發(fā)分為16.77%～24.00%，平均20.54%；浮煤揮發(fā)分為16.07%～23.60%，平均20.88%；屬中等揮發(fā)分煤。

（2）元素分析。K7a煤層：浮煤炭元素含量為81.87%；氫元素含量為4.53%；氮元素含量為1.57%；硫+氧元素含量為3.91%；全硫含量為1.83%；浮煤為0.84%；屬中硫煤。K91煤層：浮煤炭元素含量為81.12%；氫元素含量為4.58%；氮元素含量為1.56%；硫+氧元素含量為3.16%；全硫含量為0.49%～1.96%，平均為0.89%；浮煤為0.14%～1.01%，平均為0.45%；原煤屬低硫煤。

（3）有害元素。K7a煤層：原煤磷含量為0.034%，屬低磷煤，砷含量為2μg/g，屬特低砷煤；K91煤層：原煤磷含量為0.019%，屬低磷煤，砷含量為3μg/g，屬特低砷煤。

4.3煤的工業(yè)用途

K7a煤層為特低水分、中灰、中揮發(fā)分、低固定碳、中硫、低磷、特低砷、中等軟化溫度灰、中等流動溫度灰、強黏結、中高發(fā)熱量煤。

K91煤層為特低水分、低灰、中揮發(fā)分、中固定碳、低硫、低磷、特低砷、中等軟化溫度灰、中等流動溫度灰、強黏結、高發(fā)熱量煤。

4.4煤的可選性能

（1）K7a煤層可選性評價：K7a煤層的原煤灰分為13.92%，用-1.4小比重液回收的精煤灰分為8.05%，原煤灰分下降幅度為33.0%，原煤全硫含量為0.41%，洗后為0.31%，略有下降，說明原煤的全硫成分是以有機硫為主的低硫煤。

大的篩分浮沉試驗樣的測試成果表明，采用中煤含量法評定，用-1.4比重液回收的理論精煤數(shù)量為67.15%，精煤灰分為8.32%，中煤含量為29.80%，屬難選煤，用-1.8比重液回收的理論精煤數(shù)量為96.95%，精煤灰分為11.85%，中煤含量為0，屬易選煤。根據(jù)K7a煤層50mm～0.5mm浮沉試驗成果繪制可選性曲線見圖1。綜上所述：礦區(qū)K7a煤層的洗選性屬易選至難選。

（2）K91煤層可選性評價。K91煤層的原煤灰分為15.82%，用-1.4小比重液回收的精煤灰分為7.81%，原煤灰分下降幅度為53.0%，原煤全硫含量為1.58%，洗后為1.02%，略有下降，說明原煤的全硫成分是以有機硫為主的低硫煤。

簡易篩分浮沉試驗樣的測試成果表明，中煤含量法評定，用-1.4比重液回收的理論精煤數(shù)量為64.84%，精煤灰分為7.97%，中煤含量為27.28%，屬難選煤，用-1.8比重液回收的理論精煤數(shù)量為92.12%，精煤灰分為11.59%，中煤含量為0，屬易選煤。

5.研究區(qū)其他礦產(chǎn)評價

5.1煤層氣

（1）瓦斯分帶。根據(jù)瓦斯成分測試資料，礦區(qū)二氧化碳—氮氣帶、氮氣帶、氮氣—沼氣帶與沼氣帶并存。（2）瓦斯含量。本次勘探未進行煤層瓦斯基礎參數(shù)測定，但收集到2015年中國礦業(yè)大學對者白北溝煤礦K7a、K91煤層作的瓦斯基礎參數(shù)測定資料。K7a為2.75m3/t；K91為4.88m3/t。

煤層氣的富集受煤層厚度、結構、構造、埋深等因素控制，僅用以往所測煤層瓦斯含量對整個礦區(qū)瓦斯總含量預測會產(chǎn)生一定的誤差而欠準確性，待在今后的勘查或開采中，積累經(jīng)驗加以確定其開采價值，本次初步確定勘查區(qū)煤層氣資源開采價值不大。

5.2非金屬礦

礦區(qū)外內(nèi)廣泛分布石灰?guī)r，當?shù)囟嘤糜跓一蚣庸ぷ鹘ㄖ牧?，礦區(qū)外圍建有數(shù)個采石場，其產(chǎn)品用于修建公路或作建筑材料。

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