浅谈山西省朔州市梵王寺井田9号煤层赋存特征及含煤岩系沉积环境

【摘 要】本文利用已有资料，对山西省朔州市梵王寺井田含煤岩系太原组中9号煤层的赋存特征进行了研究，对9号煤层分岔的范围和规律以及成因进行了研究，同时对含煤岩系的沉积环境进行了分析和探讨。

【关键词】井田；煤层赋存：沉积环境

梵王寺井田位于朔州市的西南部，东西宽约8.5km，南北长约9.3 km，面积64.13km2。主要含煤地层为石炭二叠系含煤地层，构造简单，断层稀少，无岩浆岩侵入，井田内共含可采煤层7层，主要可采煤层为4号、9号煤层，4号煤层平均厚度4.44m，9号煤层平均厚度11.30m，煤类均为长焰煤。

1 井田地层

井田内地层由下到上依次有下古生界奥陶系马家沟组；上古生界石炭系中统本溪组、上统太原组；二叠系下统山西组下石盒子组、上统上石盒子组石千峰组及新生界地层组成。其中太原组和山西组为主要含煤地层。

2 9号煤层赋存特征

9号煤层位于太原组下部，为本井田主采煤层之一，厚度2.49～19.01m，平均11.30m，可采系数100%。煤层层位稳定，厚度变化较小，属全井田可采的稳定煤层。

赋存规律及厚度变化原因：总体呈北厚南薄的变化趋势，平面上呈北东向薄厚相间条带状变化

9号煤层厚而稳定的主要原因，是它形成于泻湖潮坪为基础的泥炭沼泽环境，由于聚煤环境比较稳定，故形成了厚而稳定的煤层。但其厚度亦有一定变化，即呈南部较薄而北部较厚的变化趋势，这是因为煤层首先在北部较高地区聚集，其后逐步向南部扩展。造成北厚南薄的重要原因是南部和西部9号煤层的分岔，分成了9号和9下两层煤，致使9号煤层变薄。

9号煤层的夹矸是全井田可采煤层中最多的。以4～6层夹矸最多，且下部多于上部，造成这种现象的主要原因是受聚煤环境的制约。9号煤层在泥炭沼泽发育的早期，聚煤环境还不是十分稳定的情况下，发生聚煤作用的泥炭沼泽往往被覆水较深的沼泽环境短暂替代，发生沉积作用而形成夹矸，但随着9号煤层的聚煤环境逐渐趋于稳定，泥炭沼泽被沼泽环境替代的现象越来越少，故煤层的夹矸亦随之而相对减少。9号煤层聚煤环境自下向上是逐渐趋于成熟的变化规律。

9下煤层是9号煤层的分岔煤层，在利用的61个钻孔中，共有29个钻孔发生了分岔。分岔区内最小厚度1.75m，最大厚度9.83m，平均厚度3.47m。其分岔范围北起3137孔，南至井田边界，为一北西向展布的条带，在井田的东南部分岔区进入相连的麻家梁井田南部。分岔间距南大北小，最小1.20m，最大达36.92m，呈东南大西北小的变化趋势。

3 含煤岩系沉积环境

本井田的主要含煤岩系为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组的沉积，聚煤期的古地理背景为多物源区，多河系围绕的浅陆表海。当时我国北方的古大陆是陆表海的主要物源，稳定的大地构造条件，形成了宽缓的浅陆表海，致使沉积速率低的多河系冲积平原，以及宽缓的滨海平原，依次向海展布。本区自本溪组沉积，经太原组，山西组直到石盒子组形成一总体海退系列。成煤期的沉积体系自太原组底至山西组顶，分别为滨海弱障壁泻湖潮坪体系，有潮汐影响的浅水三角洲体系，多河系浅水三角洲体系以及曲流河为主的冲积平原体系，现简述如下：

3.1 太原组沉积环境

太原组沉积是在本溪组沉积环境的基础上演化而来。本溪组按陆源物质的多少，可分为下部含较多碳酸盐岩的旋回和上部以陆源物质为主的旋回，后者的出现构成太原组早期沉积的先驱，彼此的继承性极为突出，所差异之处不过是太原组出现了较好的成煤环境而已。太原组主要由两种沉积体系构成两个旋回：

第一个旋回：从太原组底到9号煤层顶，为由滨海弱障壁泻湖潮坪体系形成的旋回。主要沉积相有泻湖相、潮坪和潮道相、沼泽相。该旋回可以11号煤层顶为界，分为下部以潮坪潮道环境为主的亚旋回，和以泻湖，潮坪为主的上部亚旋回。太原组底部的K1砂岩为受潮汐影响的潮坪、潮道沉积的席状砂体。其上发育沼泽并演化为泥炭沼泽，聚积了本井田的11号煤层。之后又一次的海浸，使本井田变为泻湖环境，海侵方向由南向北，因而，井田内大部分地段沉积了一套泥灰岩，根据本井田泻湖相往往缺少或有极少量的砂岩层，显示了弱障壁乃至无障壁泻湖的特征。之后海水退出本井田，在泻湖之上发育了潮坪及泥炭沼泽相，形成了10号煤层，并在此沉积环境基础上，聚集了厚度最大而又稳定的9号煤层。就本井田而言，沉积9号煤时，地壳振荡频繁，沉降不均匀，使9号煤层分岔。从井田东南部开始，由于地壳沉降过快，砂体侵入，形成了一个砂体东南厚西北薄的煤层分岔带。

第二旋回：从9号煤层顶开始，本井田进入水下三角洲环境，至太原组顶，构成由潮汐影响的浅水三角洲体系。主要沉积相有分流河道相、支流间湾相、沼泽相以及水下天然堤相和河口砂坝相。垂向上的组合为：底部为三角洲前缘的泥质沉积，向上发育河口砂坝，再向上为支流间湾，其上发育天然堤，分流河道滞留沉积，边滩，最后由于河道的废弃而被充填，再在上面发育煤层。

3.2 山西组沉积环境

山西组由两种沉积体系构成两个旋回：

第一旋回：从山西组底部K4砂岩至4号煤层顶板，为浅水三角洲体系的水上平原环境。主要沉积相有：分流河道相、天然堤相、泛滥盆地相、决口扇相以及沼泽相，垂向上，底部为砾质沉积的滞留相，向上为边滩，天然堤环境的粗、中、细粒砂岩，再向上为泛滥盆地沉积，顶部为煤层，为一典型的分流河道沉积序列。4号煤层即是在此环境基础上聚集的，由于成煤环境比较稳定，故形成了厚度大而又稳定的4号煤层。

第二旋回：从4号煤层顶至山西组顶部，为由内陆多曲流河冲积平原体系构成。多为三个以上正粒序旋回层序，旋回层序较大，层序构造丰富多彩，沉积相以分流河道相，泛滥盆地相为主。

4 结论

梵王寺井田9号煤层位于太原组下部，厚度2.49～19.01m，平均11.30m，可采系数100%。一般含夹矸4～6层，夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主，厚度变化不大，多在0.30 m以下。煤层层位稳定，厚度变化较小。属全井田可采的稳定煤层。9下煤层是9号煤层的分岔煤层，分岔区内最小厚度1.75m，最大厚度9.83m，平均厚度3.47m。9号与9下分岔的间距最小1.20m，最大达36.92m，呈东南大西北小的变化趋势。合理的圈定了分岔的范围和规律，对煤矿生产具有很好的指导作用。结合地层特点，对含煤岩系的沉积环境进行了分析，对恢复古地理和古环境进行了有益的尝试和探讨。

【参考文献】

[1]吴桂义.山西省宁武煤田朔南矿区梵王寺井田煤炭勘探报告[R].中国煤炭地质总局一七三勘探队，2008，10.

[责任编辑：杨玉洁]