豫西陕渑煤田二1煤层变质规律研究

豫西陕渑煤田二 1 煤层变质规律研究

刘俊生

义马煤业集团股份有限公司 ， 河南 义马 472300

摘要：豫西陕渑煤田是河南省内的主要煤田之一，经过多年的勘探和生产发现煤田内部有焦煤、瘦煤、肥煤等多个煤种，通过对周边矿井地质资料收集整理，开展区域地层赋存、煤层形成过程研究，对二₁煤层变质的规律进行了系统性分析。

关键词：陕渑煤田；煤层；变质规律；研究

引言

陕渑煤田二₁煤层变质演化经历了稳定期、活化早期、活化晚期三个阶段，由于含煤岩系的形成、发展史和受热的地质因素比较复杂，在温度、压力和时间的影响下，形成了比较具备特例的焦煤、瘦煤、肥煤多煤种煤田。

1 开发现状

陕渑煤田位于河南省西部，行政隶属三门峡和洛阳。煤田范围西起陕州区大营乡一带，东至新安县铁门镇附近，南始菜园-大延洼-天池一线，北止黄河南岸煤层露头，东西长87～102km，南北宽15～25km，面积约514km²。陕渑煤田以往有多个矿井进行过生产建设，现在主要有观音堂煤矿、石壕煤矿、龙王庄煤矿、梁家洼煤矿、阳光煤矿等生产建设矿井，矿井开采方式为地下开采，开拓方式有双斜井、双立井、混合开拓，采煤方法主要为走向长壁后退式采煤法，跨落式顶板管理。

2 煤层赋存

陕渑煤田煤层主要由晚古生代煤系地层由晚石炭世太原组、早二叠世早期山西组和早二叠世晚期～晚二叠世早期石盒子群所组成。^[1]煤田内石炭、二叠系含煤地层共分八个煤段24层煤，煤层总厚度8.40m，含煤系数1.54%。二₁煤层赋存在山西组下部，为全区主要可采煤层；太原组的一₁煤层在东部局部可采，西部为偶尔可采；一₂、一₃、一₅、二₂、二₃、四₂、七₃煤层均为偶尔可采，其它为不可采煤层。^[2-3]

二₁煤层赋存于山西组下部，大占砂岩之下，上距砂锅窑砂岩约75m、香炭砂岩39m，下距L₃厚层灰岩一般32m，层位稳定。二₁煤层结构较简单，含矸0-8层，一般1-2层，夹矸厚0.04-2.57m，一般0.10-0.30m。夹矸岩性多为炭质泥岩、泥岩，其次为砂质泥岩、粉砂岩。

3 顶底板特征

煤层底板以深灰-黑灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主，仅在东部45线深部地段有深灰色细粒长石石英砂岩分布，底板与煤层呈过渡型接触。

煤层顶板主要为深灰色泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩，偶见石灰岩透镜体。由于受分流河道的冲刷作用，煤田西部有大面积的厚层中粗粒砂岩（大占砂岩）直接覆盖于煤层之上，致使煤层变薄或缺失。根据煤层与顶板的接触关系，可分为三类：①过渡接触（顶板为炭质泥岩）；②明显接触（顶板为泥岩、砂质泥岩）；③冲刷接触（顶板为砂岩）。煤层与顶板的接触关系见图1。

图
1二1煤层与顶底板接触关系

4 煤厚变化

二₁煤层厚度大，层位稳定，但厚度变化较大，据区内562个钻孔资料统计，二₁煤层厚0-30.42m（观音堂井田7—13号孔），平均2.86m。煤厚自西向东有变薄趋势，在东部煤厚为2.40m，西部为3.31m。实际资料显示，煤层沿走向和倾向在短距离内有骤然变薄或增厚的现象，如39—1孔和3904孔两孔相距不足100m，煤层由0m增厚到4.90m，4503孔和45-1孔，两孔相距210m，煤层厚度由0.29m变为8.66m。煤田内石壕、观音堂、曹跃、曹跃东井等矿井在井下生产期间曾经揭露多个不可采带，煤厚变化大，影响矿井生产。

5 煤层变质规律

根据矿井揭露和勘探地质资料，陕渑煤田有焦煤、瘦煤、肥煤等多个煤种，其中焦煤赋存于煤田的大部分地段，瘦煤仅分布于曹跃东井、曹窑和阳光矿局部地段，无烟煤分布在侯村～柴洼受岩浆岩影响的北部边缘，弱粘煤在侯村井田零星出现。但在焦煤区的范围内，观音堂和石壕井田南部有少许肥煤点。

影响煤变质的主要因素是温度、压力和时间，其中温度尤为重要。根据导致煤变质的热源及作用方式和变质特征，基本可以分为三大类型，即深成变质、岩浆（区域热和接触）变质、动力变质，并以前两种类型为主。从地质发展史，可将本区二₁煤层变质演化分为三个时期。^[4-6]

1）稳定期（C-T）：陕渑煤田位于华北板块的西南部。在稳定期内，石炭—二叠系煤层经受了成煤后至中生代早期阶段的深成变质作用，由济源到三门峡晚古生代上覆岩系厚度逐渐减薄，煤的变质程度也依次由高变低。陕渑地区二叠系山西组二₁煤层顶板到孙家沟组顶部沉积厚度为819.58m，三叠系厚度2519m，上覆岩系总厚度3340m，若按恒温带深度30m，恒温带温度15℃，地温梯度2.4℃/100m计算，当时煤层受热温度在105℃左右，煤的变质程度仅能达到肥煤阶段。

2）活化早期（J-K）：三叠纪末期的印支运动，使煤田遭受隆起剥蚀，并有微弱的岩浆活动。燕山运动，改变了煤田的稳定状态，岩浆活动进一步加剧，由于在济源地下深处有较大的隐伏岩浆岩体和周边中小型岩浆岩体的断续出露，其热力影响范围较大，波及本煤田，煤层又经受了区域热和接触变质作用，在深成变质作用的基础上，煤的变质程度进一步提高，达到现今以焦煤为主，并有少量瘦煤和无烟煤分布的格局。

3）活化晚期（E-Q）：喜马拉雅运动早期是继承燕山运动的基本特征，断块差异运动加剧，同时伴有拗褶运动，煤田西部抬升较高，外围有较强的断裂活动，据构造附近观察，煤质略有变化，但煤类不变。动力变质影响范围甚小，且多不明显。

6 结语

陕渑煤田二₁煤层变质演化，是先经稳定期的深成变质作用达到肥煤阶段，再受活化早期区域热力变质和接触变质作用的叠加，形成了现在煤类分布的格局。活化晚期煤的变质甚微，达不到提高煤级的程度。

参考文献：

[1]周慧堂, 杨起, 李宝芳. 豫西陕渑煤田太原组一₃煤形成环境和聚煤特征[J]. 现代地质, 1987, (003):80-91.

[2]宁超, 杨振宁. 陕渑煤田二₁煤层厚度变化规律及影响分析[J]. 煤, 2011, 20(2):3.

[3]李国胜, 杨锐. 陕渑煤田山西组的穿时现象[J]. 中国煤田地质, 1991(1):12-14.

[4]卫学忠, 汤振清, 朱鲁. 巨野煤田岩浆岩侵入煤层变质规律研究[J]. 山东科技大学学报：自然科学版, 2001, 20(3):5.

[5]姜翠莹. 双鸭山盆地煤变质规律研究[J]. 煤炭技术, 2011, 30(4):2.

[6]吕贵友. 鹤岗矿区煤变质特征及变质规律[J]. 中国煤炭地质, 2005, 17(003):15-16.

作者简介：刘俊生（1985-），高级工程师，毕业于河南理工大学地理信息系统专业，长期从事煤矿地质防治水技术管理工作。

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