安徽萧县河头煤田地质特征分析

刘清风

（安徽省地质矿产勘查局325 地质队，安徽 淮北 235000）

1 概况

萧县河头煤田矿位于萧县县城南3 km，属萧县丁里镇所辖，面积5.33 km2。萧县河头煤田矿位于闸河复式向斜中段东翼，闸河煤田北部，矿层赋存于下二叠统山西组和下石盒子组中，区内辉绿岩、花岗斑岩分布广泛，主要对G 煤层破坏影响较大。估算了煤炭的资源量，此次共估算资源/储量36.3 万t，另有预测的内蕴经济资源量80.0 万t，天然焦363.6 万t。

2 矿区地质

萧县河头煤田隶属华北地层大区—晋冀鲁豫地层区—徐淮地层分区—淮北地层小区，为标准的北相地层。区内出露地层主要有新元古界青白口系—下古生界奥陶系，以海相碳酸盐建造为主；石炭系—二叠系，为滨海—海陆交互相含煤碎屑岩和红色碎屑岩建造，出露极少。三叠系、侏罗系、白垩系、古近系为陆相红色碎屑岩建造，均被第四系松散层掩盖。

区域范围所处大地构造单元属中朝准地台淮河台坳，淮北陷褶带，宿州凹断褶东。总的构造线方向为北北东，构造较为复杂，除褶皱断裂外，尚有岩浆岩侵入。区内自东向西有皇藏峪复背斜、闸河复向斜、萧县复背斜、蒋河向斜等。矿区位于闸河复向斜中段东翼，总体上呈一向西倾斜的单斜构造，浅部陡，深部缓。含煤地层为二叠系下统山西组和下石盒子组。

2.1 二叠系中统山西组（P2s）

该组厚110～150 m，平均130 m 左右，沉积物以碎屑岩沉积为主。

上段：粉砂岩、细砂岩、泥岩及砂岩交替成层，下部有较稳定发育的中细粉砂岩。粉砂岩，灰—深灰色，常带有少量紫斑或绿色，致密均一；泥岩，浅灰—灰色，断口光滑，微含铝土质；底部中细粉砂岩，灰—灰绿色，硅质胶结，含少量泥质包体，可见斜层理，层面含煤屑。

中段：粉砂岩、砂岩互层，薄层泥岩与煤层（D 煤层） 组成，底部为中粒砂岩或细粒砂岩，浅灰—灰色，含炭屑和植物化石碎片，可见不连续斜层理及菱铁质矿物。

下段：以砂岩、粉砂岩互层为主，夹有1～3层薄煤（C 煤组）；互层中见波状层理、透镜状层理、云雾状层理，常含炭屑、菱铁矿等，亦可见底栖动物通道遗痕。

2.2 二叠系中统下石盒子组（P2x）

该组一般厚度厚140～260 m，平均210 m 左右，可划分3 个岩性段。

上部：以砂岩为主夹杂色泥岩与粉砂岩，砂岩颜色较浅，浅灰、灰白色，常有菱铁物质及菱铁结核，分选较差，具斜层理。

中部：由砂岩、粉砂岩、泥岩与煤组成。

底部：泥岩夹砂岩、粉砂岩及薄煤1～2 层（G、F 煤层），砂岩细粒或中粒，灰白色，成分以石英为主，钙质胶结，分选、滚圆较好，常有炭屑及粉砂质包体，显水平层理。底部为耐火粘土。

3 煤层分析

3.1 含煤性

该区含煤岩系为二叠系下统山西组和下石盒子组。各组从沉积特征、聚煤环境到煤层本身特征都具有明显差别。山西组含煤3 煤组，1～4 层，总厚度0.28～2.22 m。E、C 煤层不发育，不可采，10 煤层大部分受辉绿岩穿插有2 个分层，大部分不可采，为较稳定煤层。下石盒子组含煤3 组，1～4 层，总厚度0.41～5.86 m，F、H 两个煤组为极不稳定的不可采煤层，G 煤组由于受辉绿岩穿插，常出现有2 个分层，多变质为天然焦，其中G2 煤层为该区主要的可采煤层之一，为大部分较稳定煤层。

3.2 可采煤层

矿区内主要可采煤层为G2，主要分布在勘查区的东部（DF3 断层以东），呈层状、似层状产出，产状较陡，倾角40°～55°，平均45°，煤层赋存标高为-50—-450 m，煤质大部分为天然焦、无烟煤，位于K2 铝土泥岩上45 m 左右，厚度0.00～3.16 m，平均1.71 m，可采厚度0.70～3.16 m，平均1.86 m，煤层厚度变异系数50.78%，煤层变化中等，煤层结构简单，局部见1 层辉绿岩夹矸。全区11 个钻孔揭露该煤层，1 点不可采，可采面积0.94 km2，面积可采指数79%，属大部分可采较稳定煤层，如图1所示。

图1 G煤底板等高线图Fig.1 No.G coal floor contour diagram

3.3 煤质

3.3.1 煤的物理性质

D 煤组是早二叠世早期，形成于滨海—三角洲泥炭沼泽环境，G 煤组形成于三角洲平原的河流湖泊及泥炭沼泽沉积，沉积环境相近。后期成煤阶段的物理性质，一般随着煤的变质程度不同而发生变化。

G2 煤层由于受岩浆岩侵入影响，部分变为天然焦，天然焦的一般物理性质为钢灰色，粒状、柱状至块状，金刚光泽，轻微染手，节理发育，燃烧有轻微的响声，无烟，仅发红。

煤的物理性质：一般为黑色，条痕黑色，煤的视比重大，一般为1.60～2.00 t/m3，似金属光泽，煤多为粉沫、粒状至片状。宏观煤岩类型，煤是半光亮煤。

视密度：依据测试分析结果，采用算术平均法对视密度测试结果进行平均处理，结果见表1。

表1 视密度测试结果Table 1 Test results of visual density

3.3.2 煤的化学性质

对G2 煤层的水分、灰分、挥发分、硫分、元素分析、干燥基高位发热量进行测定，原煤水分两极值为0.75%～7.65%，平均2.72%，属特低水分煤。原煤灰分两极值为20.52%～24.90%，平均23.21%，属中灰分煤。原煤挥发分两极值为6.06%～11.21%，平均8.79%。原煤全硫两极值为0.32%～0.91%，平均0.54%，属低硫分煤。煤中各种硫以硫铁矿硫为主。原煤的C.daf 两极值为91.01%～91.81%，平均91.41%；H.daf 两极值为1.49%～1.75%，平均1.59%。原煤发热量两极值为22.88%～26.61%，平均24.07%，属高热值煤。

4 区内地质构造特征

4.1 断层

据二维地震及钻孔揭露区内断裂构造比较发育，见断距0～30 m 的断层1 条，见断距0～50 m的断层1 条，落差＜50 m 而≥30 m 的断层1 条，落差＜30 m 而≥10 m 的断层2 条，断层的走向多为近南北向，详见表2。

表2 断层控制程度一览表Table 2 Overviewof fault control degree

4.2 岩浆岩

矿区内岩浆岩较发育，属丁里岩体的南端，多呈层状侵入于二叠系地层中。据二维地震和钻孔揭露矿区西部、南部大部分地区均不同程度受岩浆岩侵蚀。

矿区岩浆主要侵入煤系地层之中，其中尤以煤层层位为主，在主要可采煤层中，以G 煤层被侵蚀最严重，其侵入面积占可采面积的68.9%。就整个矿区而言，岩浆侵入浅部较深部严重，西部较东部严重。

岩浆侵入到煤系地层以后，常沿一些“软弱”岩层延展，煤层正具有这种特征，岩浆沿煤层侵入以后形成岩床、岩株，破坏了煤层的连续性、完整性。河头矿区岩浆岩在煤层中的产状以岩床为主，岩株也较为发育，如图2所示。

图2 岩浆岩呈岩床状侵入图Fig.2 Magmatic rock intruding in the form of rock bed

5 区内水文地质条件

5.1 矿区水文地质条件

矿区地势开阔，地形平坦，地面标高一般+32.0—+37.0 m，相对高差不超过5.0 m。

矿区内均被第四纪冲击层覆盖，矿区东侧为寒武、奥陶系灰岩所组成的低山矮丘，海拔高度100～200 m，成为地下水与地表水的天然分水岭。闸河从矿区内由北向南穿过，冬季干涸、夏季有水，属季节性河流，对矿区开采无明显影响。

5.2 充水因素分析

勘查区矿床的直接充水含水层为煤层直接顶底板基岩裂隙水及煤层露头附近第四系底含水。地表水不存在对矿井充水的直接威胁。天然状态下断层导水性差，二叠系中煤层顶底板直接充水含水层组富水性弱，据附近郭庄煤矿资料，该含水岩组q 为0.000 238 5～0.001 081 L/s·m。第四系底含水虽对浅部煤层露头开采有一定威胁，但只要保留好保安煤柱，第四系水不会大量灌入井下，因此，矿区水文地质类型应为裂隙充水类水文地质条件简单型矿床。

6 矿区工程地质条件

矿层赋存于二迭系下石盒子组中，围岩主要由泥岩、粉砂岩、砂岩组成。此次勘探工作期间对矿体顶、底板的岩石取样进行力学测试，结果见表3。

从表3中看出，矿体顶底板相同岩性的物理力学性质差异不大，力学试验指针平均值有所波动，不同岩石承载力的大小亦有所不同，一般是砂岩大于粉砂岩，粉砂岩大于泥岩，多属坚硬—半坚硬岩类、次为软岩类。而浅部岩石受风化的影响，其强度均明显降低。

表3 矿体顶、底板岩石力学测试检测结果Table 3 Rock mechanics test results of roof and floor of orebody

按煤层顶底板岩性指针分类，砂岩属中等稳定型，粉砂岩属中等—不稳定型，泥岩属不稳定型。工程地质条件属简单—中等的层状矿床。

7 结论

（1） 矿区为二叠系含煤区，闸河煤田为一轴向北北东的向斜盆地，东西两边分别为皇藏峪复背斜和肖县背斜，总体上呈一向西倾斜的单斜构造，浅部陡，深部可能变缓，矿区的构造格局和展布规律受区域构造控制，矿区内断层构造发育，断层的走向多为近南北向。矿区岩浆岩发育，对G 煤层侵蚀最严重。

（2） 矿区地层产状总体上有一定的规律，测区西部地层较缓，基本水平，东部地层倾角较大基本大于50°，构造复杂程度为中等，地层倾角较大。

（3） 矿区水文地质条件，属水文地质条件简单—中等的裂隙水充水矿床；工程地质条件属简单—中等的层状矿床；矿区环境地质条件为中等。综上所述，该矿山属于中等复杂的矿床。