朱集西煤矿地温分布特征及其影响因素

2014-12-13方亮亮武立虎

江西煤炭科技 2014年3期

方亮亮，武立虎

（皖北煤电集团朱集西煤矿，安徽淮南 232001）

1 井田概况

朱集西井田位于淮南煤田的北部，总体构造形态为一轴向北西西的背、向斜。背斜轴部附近两翼地层倾角较大，为20°～25°，南部宽缓向斜地层倾角平缓在5°～10°。井田上覆新生界厚度为200～500m。井田内未见岩浆岩侵入，只有在附近的丁集井田以及潘集背斜有少量的细晶岩脉，绝对年龄在1.1 亿年前后。井田内构造形态较清楚，断层较发育，构造复杂程度为中等。

2 井田地温分布特征

2.1 恒温带及地温梯度

根据观测资料显示，朱集西煤矿所在区域恒温带深度为30m，温度为16.8℃〔1〕。经计算得出，本区平均地温梯度为2.78℃，属于正常地温梯度区。区内存在正常地温梯度背景下的高温异常区。一级高温区（≥31℃）位于-504 m～-603m 以下，二级高温区（≥37℃）位于-701m～-880m 以下。

2.2 分水平地温特征

结合钻温孔数据统计分析，朱集西井田地温与埋藏深度呈正比关系，相关性较好，相关系数皆在0.9以上（见表1）。

表1 可采煤层底板温度与深度关系

井田内38个钻孔的数据表明，朱集西井田在-500m水平的平均温度为29.96℃；-800 m 水平的平均温度为37.1℃；-1000m 水平的平均温度为42.5℃（见图1、图2）。

由上述图件可知，同一水平下，朱集西煤矿地温分布整体特征为北高南低，在井田-800m 水平的东北角局部出现39℃高温异常区；在井田-1000 m 水平的中部局部出现45℃高温异常区。通过29勘探线显示的剖面图可以看出，在井田-800m 水平东北角处于小型背斜的核部（见图3）；39勘探线显示的剖面图表明，地温45℃异常区处于逆断层DF10的上盘位置（见图4）。

图1 朱集西煤矿-800m 水平地温等值线

图2 朱集西煤矿-1000m 水平地温等值线

图3 井田-800m 水平东北角剖面

图4 井田中部-1000m 水平剖面

3 地温分布规律分析

1）地温整体分布规律分析

由前所述，朱集西井田属于地温梯度正常区，地温的变化严格受埋深控制。较矿区东边的潘一、潘二煤矿，朱集西煤矿的地温梯度较小，这与井田的构造位置有关。朱集西井田整体构造位置处于潘集背斜的翼部，距离核部较远；潘一煤矿和潘二煤矿构造位置靠近潘集背斜的核部（见图5）。

图5 朱集西煤矿构造位置示意

一般情况下，隆起的区域较高的地温梯度和大地热流值，而在凹陷地带相对较低〔2〕。基底埋深浅，盖层和基底岩石热导率差异大，于隆起区上方形成的高温异常十分明显。基底抬高部位上部等温线为上凸曲线，等温线的轮廓基本反映基底隆起形态，基底隆起带较基底拗陷带的地温和地温梯度要高。从褶曲构造形态来看，在同一水平背斜部位比向斜部位地温及增温率要高，即背斜部位地温高、地温梯度大，向斜部位地温低、地温梯度小。其主要原因是岩石热导率具有各向异性，由于岩层结构的变化改变了热流方向，平行层面的热导性好、热阻小，垂直层里的热导性差、热阻大，垂直层理方向的导热性能小于沿层理方向的导热性能，这就造成了热量向着基底隆起部位和背斜轴部集中〔3〕。褶皱构造热流示意见图6。

此外，由于朱集西井田上覆松散层厚度属于正常范围，对温度的散失可以不考虑“盖层”的影响〔4〕。井田少见岩浆岩侵入，故而地温未受岩浆高温影响。