新集一矿6-1煤层构造煤分布及成因分析

郭鹏飞,沈雨浩

（安徽理工大学地球与环境学院,安徽 淮南 232001）

新集一矿6-1煤层构造煤分布及成因分析

郭鹏飞,沈雨浩

（安徽理工大学地球与环境学院,安徽 淮南 232001）

结合钻孔揭露情况，运用钻孔测井曲线技术，对揭露新集一矿6-1煤层的各钻孔煤类分别进行识别、统计，并绘制6-1煤层构造煤煤层厚度等值线图，在此基础上研究该煤层构造煤的分布及成因。结果表明：6-1煤层中构造煤普遍发育，呈南厚北薄的分布规律；该煤层构造煤的发育主要受断层、小构造和褶皱的影响。

构造煤;测井曲线;断层;新集一矿

0 引言

煤与瓦斯突出是我国煤矿生产中严重的自然灾害之一，且占有很大比例，严重影响煤矿的安全生产，因此，预测和防治煤与瓦斯突出，在煤矿安全生产中具有重大意义[1]。煤与瓦斯突出研究者认为，构造煤组成的煤层是煤与瓦斯突出的高发地带，煤体结构破坏是煤与瓦斯突出的必要条件[2-4]。为了更好的防治煤与瓦斯突出，本文以淮南新集一矿6-1煤层为例，结合钻孔揭露资料，运用测井曲线技术，研究了该煤层构造煤的发育分布情况，并分析了构造煤发育的可能原因，为该煤层瓦斯突出的预测提供有力支持。

1 矿区概况

新集一矿位于淮南复向斜之谢桥向斜南翼，颖凤阜凤推覆构造的中段。井田内推覆构造主断层为阜凤逆冲断层，位于淮南坳陷南缘逆冲推覆构造的中段，为逆冲断层的前锋主断层，隐伏于第四系之下[5]。阜凤逆冲断层走向上在7勘探线附近凸起最高，向东西两侧倾伏，且在704孔与708孔间形成一个面积约1.5km2的剥蚀天窗（图1）；倾向上有时为断坡断坪式，有时断坪后部抬起形成勺状，总趋势倾向南，内部发育1～3个次级断层[6]。

6-1煤层以亮煤和暗煤为主，煤层厚度0.29～7.53m，平均厚度2.60m，一般含1～2层，个别点（L42、Z7）含3层，夹矸岩性为泥岩、炭质泥岩。煤层厚度变化大致为：F16断层以南3.50m左右，F16-F11断层间1.50-2.00m左右，F11断层以北2.50-3.00m左右。

图1 新集矿区7勘探线剖面图

2 煤体结构类型及判别

2.1 煤体结构类型划分

煤体结构指煤层在地质历史演化过程中经受各种地质作用后表现的结构特征，故各煤体结构间存在着物性差异，按《防治煤与瓦斯突出细则》规定，煤的破坏类型划分为5类。但是，利用测井曲线定性判识煤层结构相对比较概略，无法划分出5类，只能划分出3类，即Ⅰ正常结构煤、Ⅱ过渡性结构煤和Ⅲ构造煤，见表1。

表1 煤体结构类型

2.2 构造煤的判别及分层

本文根据构造煤与正常煤的的导电性、密度等物理性质的差异，运用视电阻率（DLW）和伽玛-伽玛（HGG）来对研究区的构造煤进行判定。在同一煤层内，构造煤结构破碎，孔隙增多，含水性相对增强，其导电性增强，故在视电阻率曲线上反映为幅值降低；同时，正常煤的结构相对均一，其峰顶较圆，而构造煤的视电阻率曲线则呈现小的波动。煤的密度与其被测定的散射伽玛线强度密切相关，在同一煤层内，构造煤密度显然小于正常煤密度，故在伽玛伽玛曲线上反映为幅值相对增高[7-9]。因此，这两条曲线可用来判别构造煤。此外根据两条曲线相对明显的节点变化，即以发生变化的始、未点作为分层界线点，两点之间的煤厚为该结构类型煤分层厚度。以新集一矿706钻孔为例，其构造煤厚度确定为1.92m，正常煤厚度确定为0.8m，过渡性煤确定为1.29m，如图2。

图2 煤层 DLW HGG 曲线图

3 构造煤的分布特征

通过对新集一矿6-1煤层62个钻孔采集数据和测井曲线进行处理解释，并结合编制的6-1煤层构造煤厚度等值线图（图3），得出构造煤的分布情况：6-1煤层的62个钻孔测井曲线中，27个显示有I类煤，22个钻孔显Ⅱ类煤，47个钻孔显Ⅲ类煤，占识别钻孔的75.81%左右。在47个含Ⅲ类煤的钻孔中，Ⅲ类煤平均厚度在0.31～6.98m之间，平均1.97m（表2），Ⅲ类煤占全层煤厚度的百分比在12.97%～100%，平均73.06%（表3），其中全层均为Ⅲ类煤的钻孔21个。由图3可以看出，6-1煤层构造煤总体上呈现南厚北薄的分布特征，以F10断层和刘卡背斜为界，研究区南北部构造煤发育差别较大，北部构造煤欠发育，南部构造煤发育，且在小构造发育区域构造煤十分发育，局部厚度可达5m以上。

图3 6-1煤层构造煤厚度等值线图

表2 6-1煤不同煤厚的构造煤个数及厚度

表3 6-1煤层构造煤厚度所占比例

研究区域内在F10断层和刘卡背斜南北构造煤发育程度差异很大，因此可以以此为分界线，对南北区域构造煤发育分别经行分析研究。⑴、在此分界线北部，南北走向上总体上构造煤呈“厚—薄—厚”的分布特征，但总体厚度较薄。其中南部接近F10断层等构造带地区时，构造煤较发育（603钻孔2.04m），而当临近谢桥向斜轴心部位时，构造煤发育程度又变大（L8钻孔1.89m），在该区域中部构造煤较少发育；⑵、从F10断层和刘卡背斜向南，整片区域构造煤都比较发育，构造煤层厚度集中在1.0m～6.98m，只有极少部分小于0.5m。由钻孔分布位置和构造煤煤厚等值线图可知，构造煤厚度由F10等断层向南逐渐加厚，到F02断层、前大刘家向斜和阜凤逆冲断层中间的小构造带区域，煤层厚度达到最高峰（707钻孔的6.45m），构造煤最为发育，而由此向东南延伸，构造煤逐渐变薄，等到F02等断层区域（413钻孔的2.73m），煤层厚度逐渐加厚，构造煤发育良好。由以上可知，构造煤发育程度跟断层密度以及褶皱枢纽所在呈正相关关系。

4 构造煤分布控制因素分析

从上述测井曲线得出的构造煤分布特征可知，6-1煤层中构造煤的发育和其所处地质构造的分布呈现正相关的关系，井田构造对该煤层构造煤的发育程度有着重要的影响。

4.1 主要断层对构造煤的影响

阜凤逆冲断层将外来地层由南向北推覆在原地层之上，产生由南向北的强大的挤压高应变去，是该部位岩体（含煤地层）常出现产状紊乱，从而使6-1煤层中煤体发生破碎、层间滑动，煤体结构发生破坏，在不同断层区域产生不同类型的构造煤。如分布在阜凤逆冲断层区域的L47和L24钻孔揭露的构造煤部分发育，在1311和603钻孔揭露的全为构造煤。

4.2 小构造对构造煤的影响

6-1煤层所在地区由于断层和褶皱的分布，出现很多挤压高应变区，是岩石和煤体发生破碎、变形，形成高发育的小构造带。小构造的出现破坏了煤的原始结构，产生不同类型的构造煤。小构造的密度严重影响构造煤的发育程度，位于F02断层、前大刘家向斜和阜凤逆冲断层中间的小构造高度发育，此处构造煤非常发育，并出现了高厚度的构造煤。

4.3 褶皱发育对构造煤的影响

矿井内比较明显的褶皱有谢桥向斜和前大刘家向斜，并沿倾向发育一些次级小褶皱。因煤层的力学强度显著低于围岩的力学强度，弯滑作用形成层间差异性运动，小向斜轴部煤层厚度较两翼大，从而造成构造煤加厚；另外在这些褶皱的枢纽中心，地应力集中，从而是枢纽区域的煤破裂，破坏煤的原始结构，如前大刘家向斜核部306孔构造煤厚为3.1m，而向斜的南翼906孔构造煤厚度仅为0.67m。

5 结论

（1）有测井曲线可知，研究区内结构煤较为发育，厚度变化较大，约在0.31～6.98m。构造煤占煤厚比例较高，全层为Ⅲ类的钻孔达21个。在整个研究区里面构造煤呈现南厚北薄，与地质构造密度呈正相关的关系。（2）研究区内构造煤的发育受断层、小构造和褶皱等地质构造的影响，主要分布在前大刘家向斜和阜凤逆冲断层间的小构造带区域，另外在阜凤逆冲断层前锋和谢桥向斜带也有构造煤发育。（3）测井曲线判别构造煤的有效程度与钻孔的分布密度密切相关，因本次所用钻孔数据有限，得到的信息相对粗略，但是对构造煤的分布和成因有了初步了解，为后期这些区域开采中煤与瓦斯突出的预测提供了有效的理论支持。

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[2]窦仲四.构造煤判识及其在预测矿井瓦斯突出中的应用[D].安徽淮南：安徽理工大学,2008：12-17.

[3]窦仲四,鲁玉芬,开明等.构造煤特征及其与瓦斯突出危险性的关系[J].煤炭技术,2006,25(10)：97-98.

[4]邵强,王恩营,王红卫等.构造煤分布规律对煤与瓦斯突出的控制[J].煤炭学报,2010,35(02)：250-252.

[5]熊晓英,胡宝林.新集一矿13-1煤层瓦斯赋存特征研究[J].煤炭工程,2009(12)：55-57.

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.052

郭鹏飞（1990-）,男,河北邯郸人,在读研究生,主要从事矿井地质方面研究工作。