江西萍乡大江边地区煤矿地质特征与聚煤规律

姜智东 饶玉彬 李昌龙

（江西省煤田地质勘察研究院，江西 南昌 330001）

大江边研究区位于江西省萍乡市城区正西方向，直线距离约9km，其行政区隶属萍乡市湘东区管辖，研究区范围为大江边普查探矿权及周边地区，面积约15km2（图1）。2011～2016年，江西省煤田地质勘察研究院在本区实施了中央地质勘查基金管理中心项目—“江西省萍乡市湘东区大江边勘查区煤炭普查（2011361001）”，并提交了《江西省萍乡市湘东区大江边勘查区煤炭普查成果报告》，主要成果为探矿证范围内F0下伏系统8、9、10、11号煤层保有资源量1600余万吨，合并上覆系统的天山煤矿、黄塘煤矿远景资源量可达3000余万吨，可考虑作为一处煤炭资源接替基地。

1 区域地质概况

1.1 区域地层

区内出露地层为南华系上统下坊组（Nh2x），泥盆系中统棋子桥组（D2q），泥盆系上统佘田桥组（D3s）、锡矿山组（D3x），石炭系下统杨家源组（C1y）、大埔组（C1d），石炭系上统黄龙组（C2h），二叠系中统栖霞组（P2q）、小江边组（P2x）、茅口组（P2m），二叠系上统乐平组（P3l）、长兴组（P3c），三叠系下统大冶组（T1d），三叠系上统安源组（T3a），侏罗系下统水北组（J1s），白垩系下统石溪组（K1s），白垩系上统南雄组（K2s），以及第四系（Q）。

其中安源组（T3a）为区域内主要含煤地层，总厚度大于827m，自下而上可细分为紫家冲段、三家冲段、三丘田段。下段紫家冲段（T3a1）岩性为灰色厚层状燧石砾岩，往上为砂岩、粉砂岩、泥岩炭质泥岩夹煤层；中段三家冲段（T3a2）岩性为灰黑色泥岩、页岩和粉砂质泥岩，夹薄层粉砂岩和细砂岩，产大量海相瓣鳃类化石；上段三丘田段（T3a3）岩性为燧石砾岩、石英砂岩、泥岩和粉砂岩构成的韵律层，间夹煤（层）线。

1.2 区域构造

该区位于扬子板块与华南板块结合部之萍乐坳陷带西南端，毗连武功隆起。区内遭受了多期次构造活动，区域构造十分复杂，构造形态总体呈北东～南西向展布。自加里东运动以来，区内受到强烈褶皱作用，断层发育，并伴随岩浆侵入活动；印支运动时期，构造运动更为强烈，从而使区域构造呈现极为复杂的景观；后期以重力滑脱作用为主，伸展滑覆构造发育，并形成多期叠加复式构造（图1）。区内褶皱构造主要有黄塘背斜、胡家坊向斜、仙峰崖向斜、大屋坪向斜、芭蕉岭向斜等，主要断裂构造有龙塘断裂、马脑断裂等。

图1 研究区区域地质简图

1.3 区域岩浆岩

区域内岩浆岩活动不发育，仅在青山、焦宝煤矿见有少量的辉绿玢岩脉，厚2.08～66.32m。岩脉顶部发育一层耐火粘土层。

2 煤层地质特征

2.1 含煤地层特征

研究区含煤地层为三叠系上统安源组，紫家冲段为主要含煤段，三家冲段含煤性差，并缺失三丘田段。紫家冲段下部为灰色、深灰色粉砂岩与砂岩、砾岩互层，局部夹黑色泥岩，含煤性较差，仅含1个煤组，即5号煤组（层），未见揭露；上部以灰黑色薄层状泥岩和粉砂岩为主，夹薄层细粒砂岩或砂质条带，可划分为7个旋回，各旋回以砂岩为起点，由砂岩-粉砂岩-泥岩-煤-泥岩组成韵律系列。含7个煤组，自下而上编号为6～12号煤组（层），每个煤组的煤分层数变化大，多者达10余层，少者仅1层，煤层厚度变化大，结构复杂，产较多植物化石，含菱铁矿和黄铁矿结核。如图2所示。

2.2 煤层对比与可采性

研究区以三家冲段底界下的12号煤层作为对比基线。岩性以厚层状灰黑色粉砂岩及泥岩为主，夹多层灰色细粒砂岩，显微波状水平层理，含菱铁矿及黄铁矿结核，富产海相瓣鳃类动物化石，全区发育，层位稳定，易于识别。

图2 研究区含煤地层柱状图

区内F0下伏系统含煤地层的11～8号煤组为大部分可采煤组，12、7号煤组为局部可采煤组，6号煤组为零星可采煤组，5号煤组未见。F0上覆系统12～9号煤组为大部分可采煤组。

2.3 煤质特征

2.3.1 煤岩特征

据煤岩鉴定资料，煤岩组分以亮煤为主，次为镜煤及暗煤；煤岩类型以光亮型为主，次为半亮型及半暗型，燃烧时微烟、微熔、微胀。煤中有机组分从53.90%～97.00%，平均为90.3%，无机组分从3.0%～46.1%，平均9.7%。无机组分含量越高，煤的矿化程度越高。煤中镜质组最大反射率为1.418%～1.865%，平均为1.641%，煤变质程度多为瘦煤，少见贫煤阶段。

2.3.2 物理性质

研究区煤层颜色为黑色、深灰色；条痕为深黑色；断口有贝壳状、棱角粒状或参差状；光泽为强玻璃光泽至金刚光泽；易碎呈粉末状或粒状，块粒径一般为2～30mm，大者可达50mm；结构以条带状为主，另有均一状、透镜状等。

2.3.3 化学性质

空气干燥基水分（Mad）原煤平均值在0.91%～0.98%，浮煤1.09%～1.52%；灰分（Ad）原煤12号煤层为高灰煤、11～9煤层为中高灰煤、8煤层为低灰煤，浮煤均属特低灰煤；浮煤挥发分（Vdaf）均为低挥发分煤；原煤碳含量（Cdaf）83.96%～87.87%，氢含量（Hdaf）4.56%～5.02%，氮 含 量（Ndaf）1.32%～1.97%； 硫 分（St,d） 在0.57%～0.71%的范围之内，均属低硫煤；发热量（Qgr,d）原煤12、10号煤层属中低热值煤，11、9号煤层属中热值煤，8号煤层属高热值煤。洗选后，各煤层的平均发热量在33.76～34.67MJ/kg之间，为特高发热量煤。

3 聚煤规律

3.1 聚煤期的大地构造条件

研究区地处萍乐坳陷的西南端，属三叠系安源煤系。晚三叠世含煤岩系是在强烈的印支运动之后开始沉积，含煤岩系与下伏地层一般都呈角度不整合接触，并覆盖于不同时代的地层之上。晚三叠世含煤岩系沉积在强烈褶皱而又未被充分夷平的基地之上，聚煤前基底古地形比较复杂，构造面貌特殊，并受北东向断裂构造控制，为一系列以北东向为主的狭长坳陷，这为煤层富集提供了有利的场所。

3.2 古构造和古地理条件

区内晚三叠世安源组沉积受古构造与古地理因素控制，含煤盆地为断陷盆地。煤盆地的同沉积构造对煤系的沉积具控制作用，萍乐海湾泻湖区内的古蒙山背斜在晚三叠世继续隆起，对煤系厚度产生较大影响。超覆扩张现象明显，古背斜以北的白源亦向古背斜方向超覆。盆地内的古隆起、同沉积背斜、同沉积断裂对煤系及煤层厚度的控制作用。

3.3 聚煤期后的构造变动

聚煤期后，本区主要受到武功山滑覆构造系统的影响，改变了区内原始聚煤沉积面貌。武功山滑覆构造系统前期是重力滑覆构造，后期为逆冲推覆构造。构造变形不仅改变了煤大分子结构，而且改变了构造煤的微孔结构。武功山滑覆构造对矿区构造控煤主要是以切层滑覆构造控煤为主，如邻近井田巨源煤矿被其形成“三层楼”式构造，黄塘井田为“二层楼”式构造，而本区呈现“三层楼”式构造，如图3所示。顶层由茅口组灰岩构成（F34推覆断裂上覆系统），底层即为胡家坊向斜的主体部分（F0滑覆断裂下伏系统，由茅口组和安源组地层组成），中间层为漆家湾向斜部分（F0上覆系统，由茅口组和安源组地层组成）。

图3 研究区第7勘探线剖面图

4 结语

区内含煤地层为三叠系上统安源组紫家冲段地层，共含5～12号8个煤组。存在7个沉积旋回，各旋回以砂岩为起点，由砂岩-粉砂岩-泥岩-煤-泥岩组成韵律系列；煤岩组分以亮煤为主，次有镜煤及暗煤；煤岩类型以光亮型为主，煤变质程度多为瘦煤，少见贫煤阶段。

区内经历了多期次的沉积、构造作用。聚煤期前的印支运动，使区内形成了北东向为主的狭长坳陷——断陷盆地，为含煤地层沉积与煤层富集提供了有利的场所；聚煤期沉积环境为海湾泻湖型，盆地内的古隆起、同沉积背斜、同沉积断裂对含煤地层及煤层厚度具有控制作用；聚煤期后，受武功山滑覆构造系统的影响，改变了区内原始聚煤沉积面貌，形成“三层楼”式构造。