关于郯庐断裂带影响下的煤层赋存规律研究与应用的探讨

于同聚

（临矿集团株柏煤矿，山东 临沂 276112）

株柏煤矿位于山东省郯城县城北约25km，位于郯庐大断裂西侧的鄌郚-葛沟大断裂以东，南北长5.00km，东西宽0.95 ～1.92km，面积7.5842km2。矿井主采二叠系山西组2、3 煤层。

井田内地势平坦，以平原为主，地表绝对标高+50m，西北略高于东南。井田内地表水系属沂河水系，沂河全长520多km。井田东距黄海76km，西北倚泰沂山区，属暖温带季风区半湿润大陆性气候。本井田位于我国东部的地震带—郯庐断裂带上，该断裂带曾于1668年7月25日发生过8.5 级地震，震中位于莒县—郯城之间（35.30N，118.60）,震中裂度12°。

通过查阅一系列的资料、分析、现场调查、仪器仪表的测量等工作，将矿井内部的地质构造形成机理、岩浆岩侵蚀煤层的变化机理及分布规律、地层倾角的变化规律与断层分布的关系、岩浆岩侵蚀煤层与断层的关系作为本次项目的研究课题，为下一步矿井的安全生产做出基础性指导意见。

1 郯庐断裂带的影响

从古至今，郯庐断裂带及其附近两侧，大大小小的地震活动从未间断过，说明它是处于活动状态的断裂，是一条地震活动带。1668年7月28日，山东郯城发生8.5 级大地震，波及大半个中国，是我国东部千年罕遇的一次特大地震事件。郯庐断裂带内，矿产资源丰富，种类繁多。有内生矿和外生矿，有金属矿和非金属矿，有沉积、变质热液矿产约几十种之多。这些矿产都受控于构造地层，岩性和岩浆活动等条件。

2 矿井受郯庐断裂带影响下的地质构造

临沂煤田基本上处于“鲁西系”东南缘和新华夏式构造体系第二隆起带交叉处。地质构造复杂。临沂煤田所处的构造位置决定了它的构造形态。地层走向在临沂城附近发生偏转，城北走向北西，倾向东，倾角10°～30°；城南走向近南北，倾向东，倾角20°～45°。从断裂组合形态上看，临沂煤田主要受四条北北东向断层控制，自西向东依次为苍山断层、青云山断层、后村断层和中坦断层，构成两堑一垒；罗庄—褚墩和东高都—黑虎墩地堑，青云山地垒。煤系地层赋存于两个地堑之中，形成南北向展布的两大含煤带，该井田位于临沂煤田东含煤带的南端，其东侧为鄌郚—葛沟大断裂。

株柏井田内的构造受郯庐断裂带活动影响，直接控制了该井田近南北向构造，因此，近南北向走向断层受区域性断裂所控制，大多以张性正断裂为主，它切割了井田南北两侧北东和北西向以压扭性为主的断裂构造，同时，派生了次一级的构造如井田南部的F25、F26、F29断裂。因此，可知该井田存在多期次的构造。本井田地层产状基本上为一单斜构造形态，地层走向近于南北，倾向东，倾角20°～60°，平均倾角40°，断裂构造极为发育，以低角度正断层为主，地层倾角受构造影响大，随构造性质的不同而变化。

3 郯庐断裂带对临沂煤田的影响

3.1 临沂煤田成煤之前的地质活动

临沂煤田基本上处于“鲁西系”东南缘。鲁西地块在古生代处于构造稳定阶段。印支运动西伯利亚、华北、华南板块逐渐完成拼接、聚合，对本区影响早期表现为差异升降和宽缓褶皱作用，晚期为断块作用，在近南北向挤压力的作用下，产生了鲁西古生界的近东西走向的宽缓褶皱。

临沂煤田在早古生代奥陶纪之前地层不清。其中，晚奥陶纪至晚泥盆纪之间的地层缺失，表明在这一时期地层向上抬升，地层被剥蚀。自中石炭纪至晚二叠纪，地层通过不断的缓慢抬升、下降，为煤层沉积创造了较好的环境。其后三叠纪至中侏罗纪地层缺失表明地层被剥蚀。相应的，从临沂煤田株柏井田的揭露来看，基本符合实际情况。

3.2 中生代时期对临沂煤田的影响

郯庐断裂带是西北环太平洋边缘大陆内侧的剪切构造，是在这一北东30°走向大陆边缘转换边界内侧产生的大型平移断层，其位移达数百km，该断裂带形成的动力学背景是太平洋中大洋板块向大陆的斜向运动。其左行平移断裂运动的主要时间为晚侏罗世至早白垩世。陈丕基（1989）从白垩纪古生物及地层的对比，认为其最大平移出现在早白垩世末的Hauterivian 期。根据郯庐断裂带在山东地区展布规律以及滑移的性质来看，临沂煤田内的断层与郯庐断裂带（沂沭断裂带）关系密切，由于临沂煤田位于鄌郚-葛沟断层的西盘，煤田范围内的青云山断层、后村断层、中坦断层为沂沭断裂带的次一级断层，其走向基本与鄌郚-葛沟断层一致。其中中坦断层与葛沟断层的性质一致，后村断层倾向与葛沟断层相反。其中，后村断层位于株柏井田的西部，对井田影响不大。中坦断层在株柏井田的延伸为F5、F6、F8 等断层等。

临沂煤田内的近EW 走向断层多为逆断层，主要受沂沭断裂带逆掩作用影响，由于受板块挤压作用形成以F16、F18、F19为代表的逆断层。由于鄌郚-葛沟在株柏井田范围内基本处于NS 走向，但是，受太平洋板块向NNE 向滑移，造成井田范围内呈现基本与NS 向相垂直的EW 向走向的逆断层。

由上可知，井田范围内的断层在走向上大体可分为两类。

（1）近南北走向的正断层，主要形成于早白垩纪及以前，在白垩纪以后继续发育，受板块张拉作用影响，形成一系列的低倾角的正断层。

（2）EW 走向的逆断层，主要受滑移挤压作用影响，正是这种挤压作用将井田范围内的区域通过逆断层挤压形成一个个封闭的岩浆岩不能导通的集煤区。例如，矿井储量较好的四采区、八采区、十采区、以及十采区下部全部位于逆断层F18和F17之间，受逆断层之间充填物在应力较高的情况下阻碍了岩浆岩的侵蚀。

（3）岩浆岩侵蚀煤层。岩浆岩侵入时期主要在寒武纪和燕山时期，其中寒武纪时期的侵入位于煤层形成之前，变质严重，对煤层基本无影响。侵入煤层的岩浆岩主要是燕山时期的青山组岩浆岩。岩浆岩侵入通道主要为受郯庐断裂带影响下的一系列张拉性质的正断层，相对对受挤压作用的逆断层侵入较轻。例如，F8、F9断层两侧煤层受岩浆岩侵蚀严重。若侵入通道理想则可达到大面积侵入，形成岩盖，这种情形主要集中的煤层厚度较大的3 煤，如九采区的3 煤受岩浆岩侵蚀仅有局部残留。若侵蚀通道较好，但是，煤层较薄，侵蚀后扩散能力不足，造成出现岩墙等构造，如九采区北翼2910 运巷完全被侵蚀，而2908 运巷以上和2912 运巷以下则煤层未被侵蚀。

4 受郯庐断裂带影响下的找煤工作

4.1 大范围的找煤工作

首先，在煤层赋存规律上，依据郯庐断裂带的滑移现象而得出的结论。

（1）临沂煤田以西煤层被剥蚀，临沂以东为鄌郚-葛沟断层，即为郯庐断裂带，其断层东盘为地堑，可能赋存煤层，但是，受滑移影响，东盘煤层肯定不会位于临沂煤田以东部位，根据徐嘉炜教授提出的模型，临沂煤田所在的地层与辽宁省的煤田所在的地层对应，煤层赋存状态也相似。这也从间接方面验证了郯庐断裂带的滑移模型。

（2）株柏井田位于临沂煤田南端，其北端与黄山煤矿（安泰能源有限公司）相接，但是，株柏煤矿井田边界距黄山煤矿边界还有近1000m，故在这段范围内找煤工作仍需要继续。矿井边界南部也是一个方向。

4.2 受断层影响下的找煤工作

由于矿井受郯庐大断裂的影响，地质构造复杂多变，矿井找煤工作十分困难，在矿井生产过程中，遇到多次因煤炭资源即将枯竭面的窘境，然而，通过矿井地质部门技术人员艰难的奋斗，又再次发现了储量丰富的采区。

（1）2007年株柏煤矿八采区临近结束，十采区虽然主副下山延伸至-650m 水平，但是，-500m 以下并没有找到煤层，矿井面临严重的接续不协调的局面，矿掘进工作面掘进的-535m 石门由于掘进前期始终处于断层带中，掘进信心不大，后来，终于进入正规的煤层底板层位中，在即将揭露煤层的情况下，再次遇见断层后，终于在石门掘进接近200m的时候揭露煤层，对于掘进200m 石门来说，株柏煤矿是首次，也是成功的一次，更是对地质找煤工作的肯定。-535m 石门找煤工作，为矿井储量增加了130 万吨，增加矿井服务年限8年。-535m 石门成功的找煤工作，也从侧面验证了临沂煤田近南北走向的正断层，在同一水平上盘有煤层，下盘也有煤层。

5 结论与前景展望

5.1 成果总结

临沂煤田株柏井田深受郯庐断裂带影响，通过深层次的了解郯庐断裂带形成机理，以及形成过程中对临沂煤田株柏井田的影响，初步探明株柏井田内的煤层赋存规律，总结如下。

（1）井田内分布近南北走向的正断层，断层倾角低，落差较大，倾向西，若断层在两个逆断层之间且在同一水平上盘赋存煤层，在下盘一般也赋存煤层。岩浆岩侵蚀一般较发育。

（2）EW 向断层或近EW 向断层一般为逆断层，断层倾角大，落差不大，倾向不固定，断层处应力较集中，岩浆岩侵蚀通道不发育。

（3）岩浆岩一般沿近南北走向的正断层侵蚀，在与逆断层相交处受阻。煤层受侵蚀一般存在侵蚀单一煤层的现象，即若侵蚀三煤层，则二煤保留较好，若侵蚀而煤层，三煤保留较好。

5.2 经济效益分析

在矿井内的找煤工作，其中，十采区-535m 石门找煤130 万吨，可采储量70 万吨，按照每吨700 元计算，共计49000 万元。减掉成本，矿井累计盈利不少于7400 万元。

5.3 前景展望

郯庐断裂带是切割我国东部的一条重要的断裂带，对我国矿产分布、找矿工作、地震分析具有较强的指导意义。

临沂煤田内的其他矿井均不同程度地受到郯庐断裂带影响，可以根据本次科技项目，对其他矿井的煤层赋存规律有借鉴意义。

通过郯庐断裂带的走滑运动模式，对找矿工作具有较强的指导意义。