龙潭煤矿构造控煤特征分析

刘复焜

（福建省196 地质大队 福建漳州 363007）

0 引言

福建是个贫煤的省份，研究煤矿地质构造对煤层厚度及形态的影响意义重大。龙潭煤矿是目前福建煤电公司仅有的两个在产煤矿之一，煤矿的经济效益和安全生产对公司的生存与发展关系非凡。多年来，前人对龙永煤田在构造成因、构造控煤等方面的研究取得一系列成果［1-4］，对矿井找煤及延长矿井服务年限贡献巨大，但对龙潭煤矿的构造控煤研究不多。本文在前人研究的基础上，对龙潭煤矿的构造特征进行分析，试图对其成因和控煤规律有个较为全面的总结，从而为煤矿生产和寻找富煤区提供理论依据。

1 矿井地质构造特征

龙潭煤矿位于龙岩山字型构造弧新华厦系第二隆起带，抚市向斜的北翼。矿井中井田总体为一向东南方向倾伏的复式背向斜构造，断层总体为倾向断层，井田内主要有F6、F10断层。其矿井构造概况如图1。

图1 龙潭煤矿构造纲要图

1.1 褶曲构造

矿井一号背斜轴向130°，轴面产状220°∠75°；延伸1 650 m，倾伏方向128°，倾伏角23°～25°。在一号背斜东翼为单斜，而在西翼又出现次一级的背斜，形态与一号背斜相近。由于次一级背向斜出现，造成1 号背斜轴部至次一级背斜轴之间煤层扭曲，断裂发育，对煤层破坏很大。

1.2 断裂构造

矿井内落差大于30 m 的断层有13 条，按其特征分四组：第一组F4、F6、F40、F58、F0、FⅡ-1等组成倾向南西，性质为正断层；第二组由F3、F9组成倾向南东，性质为平移逆断层，其成因与花岗岩浆上升中伴随的不均匀的侧向挤压力有关，在北东向挤压力作用之下，使矿井向西南推移，形成F3、F9剪性断层，矿井中F3、F9沿断层面相对于西井田的F4、F6来看有300 m～400 m的平距。在推移中，同时形成了一号背斜；第三组有F10及其分支F24、F39等组成，性质为逆断层，走向基本平行一号背斜轴。由于受到挤压，伴生有很小的倒转褶曲并且有辉绿岩脉、岩墙等；第四组由F11、F32等属于次一级构造，同时在F10、F9、F6以及一号背斜轴附近，断距小于10 m 的断裂相当发育。龙潭煤矿井田落差大于30 m 的主要断层见表1。

表1 龙潭煤矿主要断层特征表

（1）F0滑脱断层。F0断层出露于矿区西北部，走向延伸长度2 850 m。断层面起伏较大，靠西北地表倾角45°，中部变缓仅14°，往东南深部变陡至40°。断层的上盘地层发生了较强的褶曲，而靠西北部的一段地层，断层较为发育，断距大于30 m的断层达11 条，其中9 条为正断层。F0断层的下盘，构造简单，既无褶曲，断层亦较少。从地表控制的F0断层露头点来看，破碎带明显，一般宽50 cm～80 cm，破碎带中的灰岩、硅质岩、角砾和煤泥、构造泥混合组成，较松散，具强透水性。

（2）F9推覆断层。F9推覆构造发生在燕山晚期，断层面呈舒缓波状，具有压性断层的特征，走向大致南北、倾向南东，浅部断层面较陡，深部变缓。该断层使童子岩组一段覆于三段之上，在背斜处破坏了童子岩组一段下部地层，致使主要可采煤层断失。断层带上下界面清楚，且有波状起伏，上下地层均无明显的地层牵引及拖曳现象，说明其形成过程中的应力性质应属于压扭性的剪应力作用，断层带具备了上盘、下盘之间滚动和滑动运动的方式，进而促成了上盘、下盘产生较大规模的相对推覆运动，却没有显著的牵引和拖曳现象。

2 煤层特征

2.1 含煤地层

龙潭煤矿的含煤地层为童子岩组一段和三段，地层由老到新依次为栖霞组、文笔山组、童子岩组、翠屏山组及大隆组。童子岩组厚度892 m，三分性明显，自下而上划分为第一段、第二段及第三段。其中第一、三段含煤，第二段不含煤。

第一段：底界以Ⅰ标为界，下伏文笔山组，顶部以Ⅱ标为顶面，其上为二段。综合该段地层总厚279 m，含煤19 层，为本井田主要含煤段。该段内岩层分层厚度较大，比较稳定。岩层层次较少，煤层分布均匀，间距较大。可采煤层共2 层（37#、39#），局部可采煤层有2 层（38#、42#），集中分布在中部。主要以海相动物化石为主，局部有植物化石富集。

第二段：底以II 标顶面为界，顶至Ⅲ标底界。二段俗称无煤段或海相动物泥岩段。由下向上以泥岩、细粉沙岩、粗粉沙岩、细砂岩连续序列变化，不含煤，总厚127 m。井田内岩性及厚度均较稳定，主要含海相动物化石，上部则有植物碎屑、碎片。

第三段：该段地层分三个亚段，为碎屑岩沉积，主要以细粉砂岩、粗粉砂岩、细砂岩为主。综合三段地层总厚486 m，含煤67 层，其中可采和局部可采煤层分别为6#、20#、23#、28#、29#煤层，局部可采煤层有5#、13#、15#、16#。含动、植物化石很丰富，但分布极不均匀。

2.2 煤层

龙潭煤矿的含煤地层为下二叠统的童子岩组的一段地层和三段地层，一段含煤19 层，总厚7.87 m，其中可采煤层为37#、39#，煤层局部可采煤层为38#、42#。三段含煤67 层，总厚18.9 m，其中可采煤层为6#、20#、23#、28#、29#煤层，局部可采煤层为5#、13#、15#、16#煤层。主要煤层主要特征如表2。

表2 主采煤层主要特征表

2.3 煤质

井田内各可采煤层的煤质特征比较稳定，在水平或垂向上均无明显的变化，都属低灰低硫、高发热量、中低变质程度的优质无烟煤，可作为火力发电、气化用煤的原料，也是较好的民用煤。

龙永煤田各煤层因受东南沿海燕山期大规模岩浆岩侵入的影响，煤变质程度较高。童子岩组一段煤层的原煤灰分产率平均为16%，原煤挥发份平均为4%，原煤全硫含量l% 左右，磷含量为0.017%，发热量平均为27 MJ／kg，属低硫、低磷、中上发热量的中高变质程度的无烟煤。

3 构造控煤作用

构造变动引起的煤厚变化属于后生变化，褶皱和断层构造是引起煤厚变化的主要影响因素。由于煤层本身比较松软，在构造应力作用下容易发生塑性流变，产生煤层局部加厚、变薄、尖灭或煤层和顶底板互相穿插等现象。本井田的构造以断裂构造为主，井田内的煤厚变化主要受断裂构造的影响。由于井田内的断裂构造大部分为张性或张扭性正断层，所以在正断层的引张拖曳作用下，出现煤层变薄带的现象。

3.1 褶皱引起的煤厚变化

背向斜轴部由于在形成过程中压力小，是煤层集中的地方，因而煤层厚度较大，在两翼煤层厚度较小，煤层结构遭受破坏，块煤率低，往往可见光滑的挤压面和不规则的褶曲［6］。一号背斜引起的煤厚变化主要为轴部增厚，两翼变薄，有时可形成串珠状或藕节状煤层。二采区主要采37#、39#煤层，局部开采38#煤层，目前开采至+245 水平。由于一号背斜西翼，次级向背斜构造发育，受到F32断层影响，造成37#、39#煤层200 m走向压薄不可采，损失储量3.6 万t。褶皱构造引起煤厚的变化，如图2 所示。

图2 在侧压力作用下煤炭物质向轴部集中、向两翼变薄

3.2 断层构造引起煤厚的变化

断层直接破坏了煤层的连续性，增加了井下开采的难度。一般压性断层常使煤层局部增厚，张性断层常使煤层变薄，井下所揭露的断层大部分是张性断层，并且中小断层较发育。37#、38#、39#煤层的厚度在不同采区均受断层的影响而使厚度变薄，断层附近成为不可采区域。

F0断层为中井田的第二滑动面，其滑动剪切伊始于西北部，所以北部及西北部的一段主要可采煤层37#、39#煤层几乎被切割得支离破碎。而在北偏西38 线，童子岩组地层全部切割，出现无煤带往深部至东南，断层产状变陡，对可采煤层破坏不大，可采煤层受破坏的为F0断层上盘的次级滑面F1、F6等断层造成的。

二采区-195 水平西受走向断层F7影响，煤层挤压，厚度变薄，顶底板围岩非常破碎，致使煤层无法开采，损失储量约1.6 万t，如图3。

图3 正断层附近煤层变薄素描图

34 线以西至34 线半，煤层走向形态为一宽缓的向背斜，倾伏角为15°。受走向断层F7影响，伴生小断层发育，岩层破碎，煤层断失，找煤困难，构造损失储量0.8 万t。这些是由于一号背斜的影响，在形成背斜的同时伴生着断层和次一级褶皱。

4 结论

（1）该井田构造复杂，以断裂构造为主，主要断层有F0、F4、F6和F9。井田构造格局的形成是多成因、多期次的，是旋扭和隆起应力场及隆起所造成的重心偏移而发生的侧向伸展运动，生成重力滑动而成的。

（2）影响该井田煤层厚度变化的主要因素是褶皱和断裂构造，其中褶皱主要为纵弯褶皱，造成权核部煤层变厚而翼部变薄；而断裂构造主要为正断层，由于拉张应力的作用使得煤层在断层附近厚度变薄。