神东柳塔煤矿地质特征及地质构造研究

王磊

摘 要： 煤矿地质工作是煤矿生产建设重要的基础性技术工作，其成果是煤矿生产过程中必须依据的主要技术资料之一。为了适应煤矿企业发展的新要求，进一步规范矿井地质工作，为煤矿生产提供可靠的地质依据，本文结合神东柳塔煤矿的地质情况，对该矿的地质特征和地质构造进行了分析研究，希望能为在矿区工作的相关人员提供帮助。

关键词：神东柳塔煤矿 地质特征 构造 分析研究

柳塔煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇小柳塔村北西，北距鄂尔多斯市约 45km，西距伊金霍洛旗政府所在地阿勒腾席热镇 47km，南东距陕西省神木县大柳塔镇 25km。矿区交通位置优越，包（头）～神（木）铁路从矿井西南侧通过，并在矿区邻近设有巴图塔运输中转站。从巴图塔站沿包～神铁路向北 45km 和向南东 80km可分别到达鄂尔多斯市东胜站和陕西省神木站。鄂尔多斯机场位于柳塔煤矿西北 18km，有至北京、上海、西安、深圳、三亚、石家庄等地航班。

一、神东柳塔煤矿地质特征分析

柳塔煤矿位于鄂尔多斯高原东部，毛乌素沙漠北缘，总体为西南低东北高地形，东部井田边界为最高点，

海拔标高为1341.3m，西南部边界外乌兰木伦河岸边为最低点，海拔标高为1168.0m，最大海拔高差为 145.2m，

该地呈现侵蚀性山陵的地貌形态[1]。井田内沙漠遍布，由于毛素乌沙漠的影响，地表多被流动性或半固定波状沙丘覆盖，沙漠中主要地形形态为新月形沙丘、沙、沙丘链。地形呈波浪状起伏，平缓多变。

柳塔煤矿井田周边主要河流有乌兰木伦河及其支流公捏尔盖沟，乌兰木伦河流经井田西南部，年平均流量 3.37 亿 m?，历史最高洪水位标高 1185m；公涅尔盖沟位于井田的西北部，年平均流量 869.7 万/ m?。井田附近只有一条常年地表径流乌兰木伦河及其支流公捏尔蓋沟，根据大气降水的影响它的水量也呈变化趋势，夏季最大，冬季最少，据1988年7月地质填图时观测其流量为640～15000L/s，该河水自北向南流经陕西省汇入窟野河后注入黄河。目前乌兰木伦河为季节性河流，近 50 年最高洪水位标高为 1163m，近 100 年最高洪水位标高为 1185m。

柳塔煤矿所在区域气候属典型的半干旱、半沙漠的高原大陆性气候，其特点是：冬季严寒、夏季炎热、春季多风、秋季凉爽、全年少雨、无霜期短、冰冻期长。夏季最高气温达 36.6℃，冬季最低气温达-27.9℃；每年降雨量多集中在 7、8、9 三个月，降雨量为 194.7～745.2mm，平均为 399.3mm；年蒸发量 2297.4～2833.7mm，平均为 2457.4mm，是降雨量的 3～13 倍。其地表河流多为季节性河流，在干旱年份多发生断流。地下水的主要构成部分为第四纪含水层，地下水水量不丰；矿区水资源多依靠降雨和径流补给，但由于径流量具有时序性，且受降雨影响具有枯、丰水期，所以矿区水资源的主要补给来源为大气降水。含水层水资源的排泄途径则主要是径流排泄、泉泄、蒸发排泄和生活工业用水。神东煤矿主要是通过大气和地表径流与各含水层构成水循环，但其中各区的水循环模式有所不同。中心矿区地下水主要是第四系松散孔隙潜水与中生界碎屑岩类孔隙裂隙水，因该区主要覆盖黄土，降水易下渗，因此各潜水层均可直接接受大气降水补给，大气降水为补给的主要来源。

二、 神东柳塔煤矿地质构造分析

（一）矿井地层

该地层没有露出地表外，根据钻孔显示厚度为157.43～234.85m，平均为194.15m。上部为中粗砂砾岩，呈灰绿色；下部为粗粒砂岩，局部含细砾，呈黄绿色；中部为砂质泥岩，局部含粉砂岩，呈灰绿色。含有纤细枝脉蕨、卡勒莱新芦木、大叶似银杏等植物化石[2]。矿井的岩性大部分为浅灰色细砾级砂岩，局部为深灰色砂质泥岩和粉砂岩。根据矿井岩性的不同，又被分成5个矿井组，砂岩矿物是以长石、石英为主要成分，包含少量的矿物质和暗色岩屑，性质呈钙质胶状体，有很多不完整的动植物化石残留在泥岩和砂质泥岩中。矿井地层厚度随着季节的变化也在不断改变，上部和下部含矿较多，厚度变化大，中部含矿较少，厚度变化也比较小。下部含有的白色粗粒砂岩经常与边界呈平行状连接。

（二）含煤地层

该地层地表无出露，据钻孔揭露厚度平均 193.14m，依据岩性组合及及沉积旋回特征可划分为五个岩段。每段的位置大体与矿组吻合。自下而上分述如下：

（1）第一岩段

主要岩性为粉砂质泥岩、砂岩。下部是一层透镜状紫色、土褐色粉砂质泥岩及泥岩，厚度变化较大，有些地段还过渡为灰黑色、杂色砂砾岩。岩石中孔隙发育，长石类矿物基本都高岭土化，类似于风化壳的产物。中上部为灰白色砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩夹薄层泥岩和泥灰岩透镜体。含煤3～4层，属5煤组，平均厚度35.21m。本段与下伏三叠系地层呈不整合接触。

（2）第二岩段

下部以浅灰色、灰白色泥质粉砂岩、细砂岩为主，含2～3层薄煤。上部主要为灰色、浅灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及煤层2～3层，岩层中含植物残片化石。煤层属4煤组，岩层厚度稳定，平均36.48m。

（3）第三岩段

下部为灰色粉砂质泥岩、泥岩及透镜状泥灰岩，中部为灰白色中、细粒砂岩，钙质胶结。上部主要为薄层状泥岩、粉砂质泥岩，含煤2～3层，属3煤组。该段层平均厚36.43m。

（4）第四岩段

下部为灰色、深灰色粉砂质泥岩、泥岩；中部为灰白色砂岩，细砂岩；上部为灰黑色泥质粉砂岩，含2～3层煤层，属2煤组。岩层中可见有植物化石残片。全段平均厚27.82m。

（5）第五岩段

下部以灰白色砂岩、细砂岩和灰色泥质粉砂岩为主，横向相变较大；中部为灰色、灰黑色泥质粉砂岩，细砂岩及煤层。上部为灰绿色、灰白色砂岩，局部夹粗砂岩，该层砂岩比较稳定，厚度达十几米。本段含煤层数5～8层，分岔现象普遍，其中有2层为井田中最主要可采煤层，煤层属1煤组，全段厚57.20m。

（三）地质构造

井田地质构造简单，总体构造形态为一向南西倾斜的单斜构造，地层及煤层产状平缓，倾角 1～3°，井田内无较大断层及明显褶皱，煤层顶底板岩性分布较连续，局部有凹凸，裂隙不发育，但在断层发育地段顶底板裂隙发育，较破碎。其东部煤系地层极平缓，而向西侧倾角变化为 3°度左右。实际生产过程中主要地质构造以断层为主，局部区域揭露冲刷体，褶曲不明显，只有微小波状起伏。井田内断裂构造不发育，多见岩层的层间滑动，在生产过程中，在井田中部发现一条（F11）落差15～25m，倾角70°的正断层，断层走向大致与地层走向一致，在井田内延伸长度约为3600m。该断层由于断距较大，对工作面的布置和开采影响很大。矿井开采过程中共揭露 82 条断层，皆为正断层，揭露落差在 1～3m 之间的断层 32 条，落差在 3～5m 之間的断层 8 条，其中落差大于等于 5m 的断层 18 条，落差较大的断层会对矿井的生产以及工作布置产生较大的影响。

开采前和开采过程中一定要认真调查分析所在区域地质运动所形成的断层、裂隙发育规律、规模和断层性质、导水性。断层、裂隙往往是承压水的涌出通道，如果忽视，将给矿井带来灾难性后果，特别是开采承压水水头高度高于工作面标高时更要十分谨慎，一定要有足够的排水设施、设备和封堵材料，提前制定防治水预案，确保安全。另外，要特别注意打穿煤层底板至承压含水层钻孔的封孔质量，防止因封孔质量不合格，将承压水与工作面导通，淹没工作面等重、特大事故的发生。

三、结语

根据地质构造分析，柳塔煤矿煤层产状有一定变化，褶皱不明显，井田内无岩浆岩活动，小断层较为发育，性质皆为正断层，落差大部分小于5m，少部分落差较大的断层对工作面布置和连续推进有一定的影响。具有走向迥异，规模较小，分布不均匀，组合复杂，难以预测等特点。断层附近顶板破碎，局部出现冒顶情况，片帮严重，需加强支护。断层面附近煤层及顶板岩层裂隙发育，对煤层的破坏程度较大，对矿井工作面布置和综采面的正常生产产生一定影响。

参考文献：

[1] 吴基荣，毛红艳.浅埋煤层长壁开采顶板结构及岩层控制研究[J].中国矿业大学出版社， 2017， 31（5）：99-102.

[2] 王睿，石岗，魏伟胜，鲍晓军.建设高产效矿的若干问题[J]. 2017， 19 （3）：84-90.

[3] 王开岳.缓斜煤层采场压力分布规律与合理布置[J]. 西安矿业学院， 2017， 11 （6） ：60-67.

[4] 祁贵生，刘有智.浅埋煤层矿压显现与岩层控制的研究[J].2017， 27（9）：35-37.