涿鹿胡庄矿区构造对无煤区赋煤区成因影响分析

杨建军 李振

【摘要】本文通过对涿鹿煤田胡庄矿区地质构造特征的研究，找出煤层缺失原因，为矿井开拓开采提供参考依据。

【关键词】胡庄矿区；控煤构造；无煤区；赋煤区

0引言

2009年肥矿集团将涿鹿县原胡庄煤矿和牛家窑煤矿整合，并进行扩界，整合后更名为肥矿集团涿鹿安泰煤业有限责任公司胡庄煤矿，矿井面积5.2099km2。主采8、9号煤层，矿井保有储量2135万吨，可采1426万吨，设计年生产能力45万吨，服务年限22年。整合后矿井进行技改施工并进行地面补勘，通过实际揭露控制，扩界区范围出现大面积无煤区，造成技改设计无法按原方案进行，现从构造与成煤关系来研究煤层缺失原因。

１区域构造

该区在大地构造位置上属于中朝准地台（Ⅰ）燕山沉陷带（Ⅱ）冀西陷褶带（Ⅲ）宣龙复向斜（Ⅳ）宣后向斜（Ⅴ）的南部。

在区域上武家溝煤田受水泉—洗马林断裂（武家沟—榆树林大断裂及黄羊山—鸡鸣山断裂）的控制，以断裂为主，伴有褶皱及岩浆活动。褶曲构造以武家沟向斜为主，该向斜基本轴向近北东—南西向，中部向南东突出的弧形不对称褶曲，全长约6km。

２矿区构造

胡庄煤矿位于武家沟煤田的西南部，武家沟向斜的西南端。基本构造形态为向北东倾伏的北东—南西向的牛家窑向斜。地层走向呈北东—南西向，向斜两翼倾角一般8°～38°，轴部平缓，约5°左右。主要褶曲、断裂有褶曲构造（牛家窑向斜、牛家窑波状起伏构造）、断裂构造（F1断层）、广布喷发岩。

３地层情况

涿鹿煤矿区地层区划属华北地层区冀北地层分区宣化—蔚县地层小区，地层层序由下至上依次为：蓟县系雾迷山组(Jxw)白云岩，铁岭组(Jxt)白云质灰岩；元古界青白口系下马岭组(Qnx)页岩；中生界三叠系上统杏石口组砂砾岩(T3x)；中生界侏罗系下统南大岭组玄武岩(J1n)；中生界侏罗系中—下统下花园组(J1-2x)含煤地层；中生界侏罗系中统髫髻山组(J2t)安山岩、安山集块岩、凝灰质砂岩、泥岩、砂砾岩；新生界第三系(R)；新生界第四系(Q)。

４煤层情况

8号煤层：厚度平均1.19m，为局部可采煤层，结构简单，一般不含夹石；煤层倾角平均18°左右。煤层顶板岩性为砂质泥岩、粉砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩。

9号煤层：厚度平均2.43m，为大部可采煤层，结构复杂，含1—2层夹石，夹石厚度0.5～0.65m，岩性为炭质泥岩；煤层倾角18°左右。煤层直接顶板岩性多为粉砂岩，直接底板为泥岩、砂质泥岩或泥岩，偶见粉砂岩。

10号煤层：厚度平均1.40m，为局部可采煤层，仅在井筒附近可采，其它位置均不可采；结构简单，一般不含夹石，煤层倾角平均16°左右。煤层直接顶板岩性多为粉砂岩，直接底板为泥岩。

５勘查成果分析及问题讨论

５.１地面补勘情况

2011-2012年胡庄煤矿共施工地面补勘钻孔87个，其中HZ-1、HZ-4号钻孔位于F1断层西侧的一采区范围，分别见3个和4个可采煤层，钻探煤层厚度1.5～2.0m；HZ-2、HZ-3、HZ-5、HZ-6四个钻孔位于F1断层东部，工程量分别为662m、592m、722m和602m，穿过煤系后进入煤系基底未见煤； HZ-7终孔深度868.13m，在783m处钻探见煤1.84m，电测厚度2.61（1.82）2.4m；后在HZ-6和HZ-7钻孔之间补打HZ-8号钻孔，工程量728m，见0.7m厚煤层，未达到煤层最低可采厚度0.8m。根据地面补勘钻孔揭露，胡庄煤矿F1断层以东存在大面积无煤区。

５.２问题探讨及煤层缺失原因分析

根据地面补勘钻孔，结合原地面钻孔牛2、西5、西6及胡庄煤矿西部张矿集团牛西井实际揭露煤层情况，将胡庄煤矿划分为4个块段，即胡庄煤矿北部沉积无煤区、F1断层东侧构造无煤区、胡庄煤矿赋煤区、胡庄煤矿扩界区赋煤区。

通过胡庄煤矿井下巷探实际揭露，在牛家窑向斜以南虽受构造影响煤层起伏严重，但煤层没有缺失；牛家窑向斜以北煤层逐渐尖灭，只赋存几个连续完整的薄层煤线，说明煤层缺失不是构造影响而是沉积造成。

根据成煤环境分析，沉积无煤区形成主要是当时沉积环境的不稳定性，煤层基底几经起浮沉降，造成煤层局部沉降形成或抬升缺失，即牛家窑向斜以南赋煤区当时处于沉降成煤期，向斜以北无煤区处于起伏抬升期。

F1断层东侧构造无煤区形成原因，主要受F1断层控煤构造影响，

６煤层、褶曲、断层形成过程复原

该区域自太古代—早元古代结晶基底形成以后，基本上处于迭次沉降的负性状态。中元古代—晚元古代早期的海侵期间，具有轴缘坳陷的性质，形成近东西向的带状海槽，普遍接受了中上元古界海相碳酸盐岩及碎屑岩沉积。古生代又沉积了海相及海陆交互相地层，西部因后期剥蚀而缺失。三叠世末的印支运动，引发了规模不大的岩浆活动，形成了早侏罗世南大龄期的中、基性火山岩建造。在此之后，地壳运动进入了相对平静期，并在山间坳陷中形成了较厚的陆相含煤建造。中侏罗世燕山运动兴起，终结了含煤地层的沉积，随着燕山运动强度的不断加大，导致了大规模的岩浆活动，形成了髫髻山期火山岩及火山碎屑岩建造。中侏罗世，强烈的构造运动首先使地层发生褶皱变形，并伴有同生断裂，进而又形成自南向北逆冲的同方向逆掩断层和飞来峰构造。晚侏罗世的地壳运动主要表现为较强烈的酸性火山喷发和岩体侵入。白垩纪以后，该区域基本处于上升剥蚀状态。燕山运动奠定了该地区现今的基本构造格架。

该区成煤期为侏罗系下花园组，下花园组下段地层沉积在由印支运动形成的古基底之上，组成煤系基底的地层为元古界铁岭组白云岩、下马岭组页岩及中生界南大龄组玄武岩、安山岩等。不同的地质时代和不同的抗风化能力，造就了古基底的高低错落、凹凸不平的古地貌景观，在基底的相对低洼处首先开始了下花园一段下部的冲、洪积相的砂、砾岩的沉积，随着均衡沉降作用的不断进行，高低起伏的古基底被填平补齐，形成了统一的湖泊，在大量涌入的粘土物质的填充下湖泊被迅速的淤塞填平，粘土沉积物经过一系列物理、化学变化及成岩作用后，便形成了分布广泛、层位稳定特征明显的鲕状粘土岩标志层，从而结束了下花园下段的沉积。

下花园组上段地层的沉积，继承了下花园组下段晚期的沉积环境，连续沉积在下花园组下段晚期所形成的淤浅的湖泊之上，此时的被於浅的湖泊上，河流纵横，水介质显示出碱性还原条件，地壳缓慢沉降，河流侧向改道频繁，古气候开始由原来的干旱氧化环境向温湿的还原环境转变，沉积了下花园组二段底部的灰白色砂岩、粉砂岩及灰色泥岩、砂质泥岩。随着沉积作用的不断进行，盆地内植物繁茂、森林广布，沼泽或泥炭沼泽广泛发育，潜水面适中，盆地均匀缓慢沉降，为泥炭的聚积提供了良好的有利场所和雄厚的物质条件，因而形成了全区普遍发育且厚度较大的9号煤层，煤层积聚后，盆地基底开始不均衡的沉降，局部地段发生了几次短暂的聚煤作用，形成了9号煤层上部的几层薄煤层。

【参考文献】

［１］河北省张家口地区中生代含煤盆地沉积环境研究报告[R].河北省煤田地质局第四地质队,1992.

［责任编辑：曹明明］