荊草坪井田推覆構造下煤層賦存情況及找煤方向分析

顏淼奇

摘 要：荊草坪煤礦隨著開采深度的增加，主采6煤層因深部受F1斷層截斷，資源儲量不明，因資源接替緊張，根據(jù)生產(chǎn)實踐資料，結合原勘探報告，對F1斷層特征及煤層賦存規(guī)律進行分析，提出該礦的探煤找煤方向。

關鍵詞：荊草坪井田 推覆構造 斷層 煤層賦存 預測

中圖分類號：P618.11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）006-026-03

1 引言

地質構造作用是控制含煤巖系和煤層形成、形變和賦存的首要因素，在煤炭地質勘探和礦山生產(chǎn)開拓中，分析井田中構造發(fā)育規(guī)律，有利于查明構造對煤層賦存狀態(tài)的控制和資源量預測，從而更好地進行綜合找礦勘探，提高礦產(chǎn)勘探效率，對于研究煤層構造成因及整個礦區(qū)構造預測也有著重要意義。

2 概況

荊草坪井田位于湖南省永興縣城西北，行政隸屬于永興縣塘門口鎮(zhèn)，礦區(qū)內出露地層從新至老有第四系（Q）、白堊系下統(tǒng)（K1）、三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d），二疊系上統(tǒng)大隆組（P2d），龍?zhí)督M（P2l），二疊系下統(tǒng)當沖組（P1d）、棲霞組（P1q）。含煤地層為龍?zhí)督M上段（P2l2），含煤3層，煤層總厚3.65m，其中6煤層為大部分可采煤層，煤厚1.48m，屬不穩(wěn)定煤層。

荊草坪煤礦是湖南省煤業(yè)集團湘永礦業(yè)有限公司下屬礦井，于1970年3月建井，1970年12月投產(chǎn)，設計能力15萬噸/年，2010年12月，礦井核定生產(chǎn)能力8萬噸/年。由于上部資源已近枯竭，而深部又尚未勘探，至2012年底礦井實際生產(chǎn)能力已降到4萬噸左右。因原補充勘探地質報告預測永耒礦區(qū)西翼大斷裂F1推覆斷層深部切割煤層，往下勘探已無必要。筆者在充分收集與分析以往礦井地質資料基礎上，對荊草坪礦井地質構造影響煤層的賦存情況做出初步分析與研究，給合永耒礦區(qū)西翼與之相鄰井田的勘查成果及對構造的重新認識，認為有必要對荊草坪井田深部的找煤前景進行重新評估與探討，以便為礦井接替延深探煤找煤提供判斷和決策。

3 F1推覆斷裂及井田構造特征

永耒向斜位于湘南印支褶皺帶攸蘭斷坳中部郴耒煤田中，屬耒臨南北向構造北段東緣的一個二級構造，該向斜走向近SN～NNE，為一軸線不同程度向西突出的弧形復式向斜構造，軸面向東，兩翼西緩東陡，局部倒轉，西翼總體呈單斜產(chǎn)出，斷裂發(fā)育，影響最大的即為永耒西翼大斷裂（F1）。

3.1 永耒向斜西翼大斷裂（F1）特征

（1）規(guī)模巨大，形跡明顯，斷裂多表現(xiàn)為地層缺失，亦有表現(xiàn)為地層重復。發(fā)育部位大體在軟弱層位，基本上是在龍?zhí)督M上下波動，切割部位具有定位性。

（2）斷層角度淺陡深緩，斷層面呈舒緩波狀，其露頭線則在平面呈“S”形或弧形，與永耒向斜軸線同步彎曲。

（3）斷層破碎帶寬度及形跡明顯程度不同，具壓扭性結構面力學性質，斷裂帶中心往兩側依次為斷層泥、糜棱巖、碎裂巖、構造透鏡體及節(jié)理裂隙帶。

（4）斷層帶附近巖石發(fā)生不同程度的硅化，帶內巖石中英顆粒常被壓裂，顯示壓溶后的齒狀顆粒邊緣及見呈透鏡狀的“壓力變形紋”，部分地段見斜沖擦痕和階步。

（5）斷層旁側的次級構造相當發(fā)育，表現(xiàn)為斜歪褶皺及逆沖斷層，常在平面及剖面上構成人字形構造。

3.2 F1斷層在井田構造特征

荊草坪井田處于永耒向斜西翼，（見圖1），煤系地層走向近南北，向東傾斜，呈單斜構造。

圖1 永耒礦區(qū)南段區(qū)域地質圖

1995年12月，我公司在該井田進行了生產(chǎn)補充勘探，提交《荊草坪井田補充勘探地質報告》，認為荊草坪井田含煤地層被F1逆斷層所切割，斷層縱貫南北，控制全區(qū)，與地層走向近于平行，傾向東，傾角一般為50～55埃怪倍暇？000米以上。在井田范圍內斷層由401等18條探槽和593等10個地質點控制，在深部有3701等20個鉆孔控制。斷層處于當沖組和龍?zhí)督M下段之間，上盤為當沖組硅質巖、硅質泥巖等，下盤為龍?zhí)督M煤系地層，由于斷層的傾角大于地層的傾角，因此當沖組的地層直接與龍?zhí)督M煤系地層各個層位接觸，預測斷層在-450m～-500m處截斷礦井主采6煤層。井田-500m以下無可采煤層。

4 煤層賦存情況分析

4.1 構造理論分析

在構造較復雜區(qū)的地層劃分對比和構造研究表明，推覆斷裂構造一般具有主滑脫面傾角淺部陡往深部變緩的趨勢，顯示“犁式”或“鏟式”斷層的特點。推覆斷裂的下伏系統(tǒng)為含煤地層，原有上覆老地層覆于其上，起著護煤作用。

一般來說，在推覆構造發(fā)育地區(qū)，原地系統(tǒng)地層傾角較緩，呈波狀起伏，在斷裂前緣有直立倒轉現(xiàn)象。而下部接觸面會平緩光滑，且因其推覆距離的大小而變緩陡，斷距越大，傾角越緩。因此，只要下伏系統(tǒng)確定為煤系地層，則推覆體下極有可能賦存含煤地層，只是埋藏深度不同而已。

4.2 荊草坪井田F1推覆斷裂的推測及煤層賦存情況預測

礦井內煤系地層呈向東傾斜的單斜構造，傾向向東，傾角40??？0埃誑缶曬討校锏攔こ探衣隊幸恍┓炔淮蟮南頡⒈承保隕跋觳淮蟆O侄雜跋煒缶翰愀炒嫻腇1斷層作重點分析。

（1）1990年3月至1994年6月，原湖南省白沙礦務局勘探隊對該區(qū)進行生產(chǎn)補充勘探，施工鉆孔10個，工程量5788.13m，提交了《湖南省永興縣湘永煤礦荊草坪井田補充勘探地質報告》，該報告認為井田發(fā)育的4煤、5煤及主采6煤層在-400m左右被F1斷層截斷，礦井-400m以下沒有煤層發(fā)育。但實際揭露情況是，荊草坪煤礦大多開采至-350m，局部已開采至-400m，沒有見到F1斷層痕跡，因此主采6煤層完全有向深部延伸的可能性。

（2）礦井在-350m水平延伸巷掘進時見有4煤層位，原勘探報告資料顯示已為F1斷層斷失，因此這與原勘探報告對F1斷層位置的判斷不一致，而4煤層6煤層層間距達85～110m，因此，可以預測，F(xiàn)1斷層在礦井深部傾角變緩，煤層變陡，斷煤交線要往下延深，深部（-400m以下）完全有6煤層賦存的可能性。

（3）根據(jù)永耒向斜西翼多個井田對F1推覆構造深部發(fā)育情況的分析，F(xiàn)1推覆斷裂在深部均出現(xiàn)變緩的現(xiàn)象，大多數(shù)井田推覆斷裂下的煤層在深部保存較好，如西翼中段的雷家沖井田，6煤層少部分被保留，7煤層保存較好；田心勘查區(qū)F1推覆斷裂下5、6、7煤層全區(qū)發(fā)育，2008年煤勘一隊又在大灣里區(qū)段施工鉆孔證實了F1斷層下煤層賦存的可能性。又如同為永耒向斜南段的向陽井田、石里山井田及馬家灣井田，通過勘查施工，證實了F1推覆斷裂在深部變緩，可采煤層賦存，因此荊草坪井田主采6煤層也完全有可能在深部保存完好。

（4）根據(jù)井下資料實際揭露情況，通過綜合分析，對典型剖面進行了修改。

原《補充勘探報告》57勘探線F1斷層傾角用64埃？煤層傾角-350m水平以下用30埃現(xiàn)1截斷6煤層在-570m水平。

經(jīng)井下實測資料，綜合研究后，預測F1斷層傾角可以采用56埃？煤層-350m水平以下傾角采用34埃げ釬1斷層截斷6煤層在-700m水平。（見圖2）

同理，綜合研究后，推斷53線F1斷層傾角從原來的56爸？3埃？煤層-350m水平以下傾角從原來的22靶薷鬧？6埃げ釬1斷層截斷6煤層從原來的-500m到現(xiàn)在的-750m水平。其他剖面均作相應修改，斷煤交線往深部延深，不再詳敘。

從以上四點可以分析得出，礦井的生產(chǎn)實際揭露與原補勘地質報告有出入，受構造影響，深部煤層傾角要變陡，斷層傾角變緩，荊草坪煤礦深部煤層賦存情況比原報告預測要好。因此，進行邊深部勘探工作是礦井獲得可持續(xù)發(fā)展的資源基礎的重中之重。

5 煤層賦存形態(tài)及規(guī)律

本區(qū)受印支運動、燕山運動影響，巖層發(fā)生褶皺、斷裂，煤層發(fā)生塑性變形，使原本形態(tài)復雜的煤層變得更為復雜，呈典型的“瓜藤狀”、“串珠狀”、“雞窩狀”產(chǎn)出。各類煤包展布大小不一，形狀多變。

筆者通過對礦區(qū)沉積環(huán)境和構造變動進行細致和深入分析后，認識到在勘探報告認定的薄煤區(qū)或不可采區(qū)的范圍內，可能存在著尚未發(fā)現(xiàn)的“煤包”，而煤包的賦存有如下規(guī)律：

（1）倒轉構造的直立翼部分易賦存較大的“煤包”。

（2）由直立倒轉變?yōu)槠骄彽膯涡保话銉A角小于20埃蛐》鵲南頡⒈承癟耷課唬炒嬗？“煤包”。

（3）底板等高線彎曲的地段，易賦存“煤包”。

（4）淺部出現(xiàn)大部分不可采區(qū)域其深部易賦存“煤包”。

6 找煤前景分析

通過前面分析，筆者勾繪出荊礦深部6煤層底板等高線圖并作出資源預測。因為有礦井井下采掘資料作保障，可以斷定，F(xiàn)1斷層下煤層賦存情況要較淺部要好，且易成片分布。依圖3，分析如下：

圖3 荊草坪煤礦深部煤層賦存分析及資源前景預測圖

（1）因礦井淺部資源已近枯竭，要保證礦井生產(chǎn)的連續(xù)性，首采區(qū)應經(jīng)濟可靠，因礦井延深巷已接近57線附近，且該區(qū)煤層賦存相對穩(wěn)定，因此，首先應把勘探重點放在57線一帶，然后遵循從南北往中心的順序逐步推進勘探，這樣成功的可性性增大，并大大降低工程費用。

（2）礦井51線附近-250～-400m區(qū)段及57線以北有大區(qū)域不可采帶，預測這兩個塊段-400m以下存在“煤包”。

（3）53～55線區(qū)間6煤層底板等高線彎曲大，可以預測-400～-600m有較厚煤層賦存。

（4）進行深部勘探有一定的風險性，應遵循從淺到深，由稀到密的原則，先期進行普查，并利用現(xiàn)有礦井探硐工程，進一步探明F1斷層的特征。

（5）通過計算，保守估計，荊草坪煤礦深部6煤層資源儲量在400萬噸以上，若能勘探查明，將大大緩解礦井資源接替緊張狀況。

（6）與荊草坪煤礦毗鄰的荊南煤礦同樣面臨資源枯竭的情況，原補勘報告預測F1推覆斷層切割6煤層，致使其深部煤層不可采。因此，建議荊草坪煤礦與荊南煤礦兩井田邊深部合并成一個項目進行勘查，以便綜合開發(fā)利用。

7 結束語

荊草坪煤礦煤層賦存情況因受構造影響，比較復雜，但只要根據(jù)認真分析構造的特征和煤層賦存規(guī)律，選擇有把握的含煤地段先做電法或地震勘探，初步圈出含煤巖系的分布范圍，然后在此基礎上有目標地投放一定的井下硐探，配合地面勘探工作，預計可以取得很好的探煤找煤效果，使礦區(qū)資源嚴重不足的緊張局面得到緩解。

湘永礦區(qū)荊草坪煤礦面臨著采礦權范圍內資源嚴重不足，資源接替緊張的巨大壓力，礦井地質構造程度復雜，主采煤層不穩(wěn)定等，因此，利用自身優(yōu)勢，挖掘自身潛力，盤活深部資源成為礦井目前工作的首要任務，盡快開發(fā)F1斷層下盤的深部煤層，現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)、管理、市場營銷等方面均較完備，進行開發(fā)利用，成本低，成效快，資源潛力大，可以保證礦山可持續(xù)發(fā)展。

參考資料：

[1] 白沙礦務局地質勘探隊.湖南省永興縣湘永煤礦荊草坪井田補充勘探地質報告[R].1994.

[2] 史振亞.尋找隱伏煤層的地質依據(jù)及方法特點[J].煤田地質與勘探，1993（03）.

[3] 王志文，李昭容.永耒礦區(qū)大灣里區(qū)段找煤前景淺析[J].西部探礦工程，2010（03）.

[4] 曠佩林，肖金成.推覆構造理論在馬家灣井田中的應用[J].西部探礦工程，2008（02）.