芦河煤业矿井区域地质分析

张剑鸿

山西兰花集团芦河煤业有限公司，山西晋城 048114

区域大地构造位置处于我国东部新华夏构造体系第三隆起带的中段，即太行山隆起褶皱带。太行山隆起褶皱带为一西缓东陡的大型复背斜隆起，总体延伸方向为NE20°～30°。与其它隆起带、沉降带彼此平行，呈雁行排列。其二、三、四级的隆起与坳陷、褶皱与断裂也往往形成这种雁行式的多字排列。

1 区域地质

井田位于沁水盆地东南缘，地貌划属侵蚀山地，以低山为主，山梁沟谷发育。根据《山西省区域地质志》按断块构造学的划分方案，晋城矿区位于华北断块区吕梁—太行断块沁水块坳南缘。沁水块坳是山西省最大的三级构造单元，总体呈北北东向展布，沁水煤田的范围大致与沁水块坳范围相当，块坳主体部分出露二叠系和三叠系，周边翘起，出露下古生界地层。沁水块坳形成于中生代，是受水平挤压形成的凹陷。块坳主体部分发育开阔的北北东向短轴褶曲，两翼岩层倾角一般小于20°，边缘断层多为逆冲性质，尤其是东西两侧均向外侧逆冲，显示了水平挤压的特征。沁水块坳东侧以晋（城）—获（鹿）褶断带与太行山块隆相接，该褶断带是一条区域性的大断裂，山西省境内延伸超过320km，总体走向为NE20°～25°。有迹象表明，晋获褶断带形成于中生代燕山期，喜山期又有活动，形成了现在的格局。由于变形强度的差异，尤其是后期隆起剥蚀和改造的差异，晋获褶断带表现为分段特征。

2 区域含煤特征

本井田位于沁水煤田的东南部，区域内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。

2.1 太原组含煤地层

其主要岩性为石灰岩、砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤层等。据其岩石组合特征，本溪组和太原组分界划在铝土质泥岩之上的K1 砂岩之底。太原组与山西组分界划分在太原组最上一层灰岩（K6 灰岩）之上的第一层较稳定的砂岩（K7 砂岩）之底。

该套地层为典型的海陆交互相沉积，全面反映了海侵初期、高潮期及海退期的沉积特征，其地层井田内沉积稳定，横向上变化不大，归结其地层沉积规律可划分为两种基本层序：即由粗粒到细粒型和由细到粗粒再到细粒型。K2 灰岩往下以第一种为特征，由1～3 个基本层序组成，下部为中粗粒砂岩，往上渐变为细砂岩、粉砂岩、泥岩，顶部常有煤层赋存。

K2 灰岩往上以第二种层序为特征，海相石灰岩常位于层序底部，往上为泥岩、粉砂岩或中细粒砂岩，再往上则又变细为粉砂岩、泥岩，煤层多赋存于层序顶部，该层序体现出海侵作用频繁的特征，该段共含灰岩4～6 层，较稳定煤层5～6 层，其中15 号煤层为区域内稳定可采煤层。本组灰岩中普遍含有生物化石碎屑，其含量10～20%，主要为腕足类、腹足类、珊瑚类及蜓类等。泥岩中含大量的植物化石，其中包括有：尖芦木、楔叶、卵脉羊齿、脉羊齿、栉羊齿等。

2.2 山西组含煤地层

其岩石组合为砂岩、泥岩及煤层，本组岩石以颜色深、含煤系数高为特征，其顶界划在最上一层煤（1 号煤）往上的第一层段稳定砂岩（K8 砂岩）之底。

该套地层是由2～4 个由粗到细的基本层序组合而成，煤层常赋存于层序的顶部。根据钻探工程资料分析，其第一个沉积旋回极不稳定，相应该区沉积的4 号煤层极不稳定，而往上的2～3 个旋回沉积稳定。横向上变化不大，其下部沉积了稳定可采的3 号煤层。再往上其聚煤作用减弱，逐渐向石盒子组干旱环境过度。本组泥岩多为深灰色，含丰富的植物化石，其中包括：二叠系枝脉蕨、尖头带羊齿、多脉带羊齿、宽节羊齿、华北蕉叶、三角织羊齿星轮叶等，山西组沉积环境为三角洲平原—三角洲前缘。

总体上来说，该套含煤地层沉积稳定，岩石组合特征明显，研究程度较高。

3 地层与构造

3.1 地层

井田位于山西省沁水煤田晋城国家煤炭规划矿区阳城矿区的中部，上黄崖精查勘探区东南部，井田内二叠系上统上石盒子组（P2s）、下统下石盒子组（P1x）地层大面积出露，东南部，南部有二叠系下统山西组（P1s）地层小范围出露，石炭系太原组（C3 t）局部岀露，南部芦苇河河谷内出露第四系全新统（Q4）地层。根据矿井井筒实际揭露及施工钻孔资料，井田内赋存地层由老到新依次有：奥陶系中统下马家沟组（02x）, 奥陶系中统上马家沟组（02s），奥陶系中统峰峰组（02f），石炭系中统本溪组（C2b），石炭系上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1s），二叠系下统下石盒子组（P1x），二叠系上统上石盒子组（P2s），第四系中、上更新统（Q2+3），全新统（Q4）。

奥陶系中统下马家沟组（02x）：深灰色灰岩，厚层状，岩溶不发育，局部裂隙发育，岩体较完整，钻孔揭露厚度28.0m，未揭穿。石炭系中统本溪组（C2b）：平行不整合于下伏奥陶中统峰峰组地层之上，岩性、岩相及厚度变化较大，一般有灰色鲕状铝土岩、铝土质泥岩、灰黑色泥岩组成，偶有灰黑色粉砂岩、夹菱铁矿及硫铁矿等组成，底部有团块状、结核状硫铁矿，其层位通称“山西式铁矿”。二叠系上统上石盒子组（P2s）主要岩性为黄色、紫色泥岩与中粗粒砂岩互层，底部为灰白色含砾粗砂岩，保留最大厚度约100m。第四系全新统（Q4）分布于芦苇河河谷及井田内大的冲沟内，岩性为砂、砾、粘土等混合冲洪积物，厚度变化较大，一般厚0m～5.0m，平均厚2.0m。

3.2 构造

井田位于沁水复式向斜构造的南缘弧形转折部，晋获褶断带西侧，总体表现为一组轴向近南北、向北倾伏的宽缓背向斜构造，地层倾角较缓，为3°～15°，井田内未发现断层、陷落柱构造，总体构造属简单类型。

1）S1 向斜：向斜轴位于井田西部，呈近南北向展布，向北倾伏，两翼基本对称，地层倾角一般为3°～5°；2）S2 背斜：背斜轴位于井田中东部，为井田的控制性主体构造，沿五龙沟村东—张沟村西一线近南北向展布，与S1 向斜轴平行，向北倾伏。两翼不对称，西翼较缓，地层倾角一般为3°～5°，东翼较陡，地层倾角一般为5°～15°。井田内外无岩浆岩侵入，对本区地层、煤层无影响。