某礦井地層及構(gòu)造形態(tài)、煤系地層及開采煤層案例分析1.1區(qū)域地層淮南煤田處于黃淮平原的南部，煤系地層全部被古近系、新近系及第四系覆蓋，唯有煤田南北兩翼邊緣的低山殘丘出露震旦、寒武、奧陶系等古老地層（見表2）。區(qū)域地層簡表表2界系統(tǒng)組厚度(m)主要巖性新生界第四系全新統(tǒng)40～130淺黃、灰黃色粘土夾砂層。更新統(tǒng)新近系上新統(tǒng)0～1528灰綠色、淺棕黃色，固結(jié)粘土夾砂層。中新統(tǒng)古近系漸新統(tǒng)0～＞2057淺灰色、棕褐色砂泥巖及其互層，夾砂礫巖。始新統(tǒng)中生界白堊系上統(tǒng)＞647紫紅色粉、細(xì)砂巖，砂礫巖。下統(tǒng)1844棕紅色泥巖、粉砂巖，細(xì)～中粒砂巖。侏羅系上統(tǒng)＞637凝灰質(zhì)砂礫巖，凝灰?guī)r和安山巖。三疊系下統(tǒng)316～＞446紫紅色砂、泥巖。古生界二疊系上統(tǒng)石千峰組114～260紫紅、灰綠、雜色泥巖，細(xì)～粗砂巖，夾石英砂巖、砂礫巖。上石盒子組316～566深灰色泥巖，灰綠色、淺灰色砂巖，底含石英砂巖，含煤層。下統(tǒng)下石盒子組106～265灰色砂泥巖及其互層，底含粗砂巖，含煤層。山西組52～88上部細(xì)至粗砂巖，下部深灰色泥巖，含煤層。石炭系上統(tǒng)太原組102～148灰?guī)r為主，夾泥巖和砂巖，含薄煤層。中統(tǒng)本溪組0～10主要為淺灰綠色鋁鐵質(zhì)泥巖及泥巖，含較多黃鐵礦。奧陶系中下統(tǒng)400中厚層白云巖，白云質(zhì)灰?guī)r，夾灰?guī)r。寒武系上統(tǒng)土壩組170～220白云巖，硅質(zhì)結(jié)核白云巖，產(chǎn)Heleionellasp.化石。固山組9～78白云巖，竹葉狀灰?guī)r，鮞狀灰?guī)r。中統(tǒng)張夏組146鮞狀灰?guī)r，白云巖。產(chǎn)Dameselluasp.化石。徐莊組190棕黃色砂巖，夾頁巖及石灰?guī)r。產(chǎn)Manchuriellasp.化石。毛莊組152礫狀灰?guī)r，鮞狀灰?guī)r，頁巖。下統(tǒng)饅頭組215紫色頁巖夾灰?guī)r。產(chǎn)Redlichasp.化石。猴家山組100～150鮞狀灰?guī)r、白云巖、砂灰?guī)r、孔洞灰?guī)r。鳳臺組10～100頁巖、礫巖。上元古界震旦系徐淮群九頂山組117白云巖，底部夾竹葉狀灰?guī)r。倪園組92上部含泥白云巖，夾黃綠色鈣質(zhì)頁巖，下部硅質(zhì)條帶白云巖。四頂山組137厚層白云巖為主。產(chǎn)蠕形動物化石。九里橋組119泥灰?guī)r、砂灰?guī)r。四十里長山組93石英巖及鈣質(zhì)砂巖。1.2井田地層本井田煤系地層全部被古近系、新近系、第四系覆蓋，井田地層全系鉆孔揭露。新生界（Kz）新生界厚度為224.10m（十六19孔）～576.0(67-32孔),直接覆蓋在二疊系煤系上，厚度比差約350m,東南薄，西北厚，由上往下，由新到老敘述如下：1、第四系（Q）一般厚117m，上部25m以細(xì)粉砂為主，中部25m為砂質(zhì)粘土，下部67m以中細(xì)砂為主，夾透鏡狀砂質(zhì)粘土，是礦區(qū)主要供水水源。2、新近系（N）上新統(tǒng)N2：一般厚194m，全區(qū)發(fā)育，以淺灰、灰黃色粗中砂為主，夾薄層粘土，局部含鈣質(zhì)膠結(jié)成“砂盤”。中新統(tǒng)中段N12：埋藏深度由260～400m,在古地形隆起帶地層變薄或缺失，一般厚120m，巖性為灰綠色厚層狀固結(jié)粘土，上段夾多層中細(xì)砂，下段局部含石膏晶體塊和鈣質(zhì)。中新統(tǒng)下段N11：埋藏在400m以深，在古地形隆起帶缺失，上部70m以中粗砂為主，局部含礫：下部20m為灰綠、棕紅色固結(jié)粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核，局部為泥灰?guī)r。3、古近系（E）埋藏深在574.06m以下,厚度大于39.87m（區(qū)內(nèi)只有三十一2孔揭露）,基本上分布在礦井以北的外圍，巖性為紫紅色砂巖、含礫粗砂巖，礫巖、偶夾薄層固結(jié)粘土。二疊系（P）底部以海相泥巖與太原組分界，厚度大于954m，分上、下統(tǒng)四個組，其中山西組、上、下石盒子組含煤地層厚734m，含煤33層，總厚30.08m，含煤系數(shù)為4.10%，可分七個含煤段。上石炭統(tǒng)（Ｃ３）平均厚度103.6m。主要由灰?guī)r、頁巖、砂巖和薄煤層組成。太原組中淺海相薄層灰?guī)r共13層，總厚86.25～113.05m；頁巖為灰?guī)r至深灰色，一般位于煤層下部或夾于灰?guī)r或砂巖中，占本組總厚的20%左右；砂巖為灰色、中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，以石英為主，泥質(zhì)膠結(jié)，不穩(wěn)定,有時被砂質(zhì)頁巖所代替，占總厚的10～20%；富含蜓化石，主要有：似紡綞蜓（Quasifusulinasp）；希瓦格蜓（Schwagerinasp）；皺壁蜓（Rugusofusulinasp）；東方輪葉（AnnulariacfOrientalis）；卵形脈羊齒（Neuropterisovata）。奧陶系（O）本系僅發(fā)育下奧陶統(tǒng)（Ｏ１）馬家溝組（Ｏ１m）,厚19.2～76.6m,平均厚度65.4m：下部為灰色白云質(zhì)灰?guī)r，夾泥質(zhì)條帶和泥灰?guī)r，局部含燧石結(jié)核，泥灰?guī)r之上為灰色中厚層致密白云質(zhì)灰?guī)r，局部夾泥灰?guī)r；中上部為棕灰、灰褐色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，頂部有時為角礫狀灰?guī)r，夾灰綠色鋁土團塊，性致密，未見溶蝕。井田內(nèi)揭露最大厚度109.16m。本系與上覆石炭系呈平行不整合接觸。1.3構(gòu)造形態(tài)（1）、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造淮南煤田位于華北板塊東南緣，北鄰蚌埠隆起，南靠合肥坳陷，東起郯廬斷裂，西止商丘-麻城斷裂，東西長180km，南北寬15～25km，面積約3200km2。煤田呈復(fù)向斜形態(tài)，主體構(gòu)造線呈北西西走向，兩翼有低山出露太古界五河群、下元古界鳳陽群、上元古界青白口系八公山群和震旦系徐淮群、古生界寒武系、奧陶系?；茨厦禾餅橐粡?fù)向斜構(gòu)造，主體構(gòu)造形跡呈東西向展布。其幾何配置和組合形式顯示了由南向北的推擠作用，并構(gòu)成兩翼對沖推覆構(gòu)造格局。南翼的舜耕山斷層、阜鳳斷層組成了舜耕山、八公山、口孜集由南向北的推覆體，北翼的上窯-明龍山-尚塘斷層組成了上窯、明龍山由北向南的推覆體。推覆體構(gòu)成疊瓦扇；南翼斷夾塊內(nèi)，地層傾角陡立倒轉(zhuǎn)，褶皺發(fā)育。由于新華夏系構(gòu)造復(fù)合干擾，而使主體構(gòu)造形跡稍有變動，呈北西西-南東東向展布。這一緯向構(gòu)造帶經(jīng)過燕山運動的改造，形成了現(xiàn)在的構(gòu)造輪廓。復(fù)向斜內(nèi)部傾角平緩，一般10～20°，為一系列寬緩褶皺，由南向北有謝橋～古溝向斜、陳橋～潘集背斜，尚塘-耿村集向斜和朱集-唐集背斜，其中陳橋-潘集背斜隆起幅度最大，是復(fù)向斜內(nèi)的主要構(gòu)造，區(qū)域性走向逆斷層也較發(fā)育。同時，北北東向斜切正斷層亦很發(fā)育，主要有武店斷層、新城口-蔡城塘斷層、穎上-陳橋斷層、口孜集-南照集斷層、阜陽斷層等，是一組大致平行于郯廬斷裂，向西傾斜的階梯式構(gòu)造。（2）、井田地質(zhì)構(gòu)造顧橋井田位于潘集與陳橋兩個背斜的銜接地帶，總體構(gòu)造呈南北走向的單斜形態(tài)，地層向東傾斜，傾角一般5°～10°。沿地層走向有寬緩起伏,使煤層等高線呈不規(guī)則波狀形態(tài)，斷層發(fā)育不均,全區(qū)構(gòu)造屬簡單～中等,可分三段五區(qū),各區(qū)段構(gòu)造復(fù)雜程度有顯著差異:（1）北段:F86斷層以北，地層平緩，次一級褶曲比較發(fā)育，地層走向變化顯著，有較多斷層，構(gòu)造中等。（2）中段北區(qū)：位于F86～F92、F116斷層之間，地層平緩，走向相對穩(wěn)定，斷層稀少，構(gòu)造簡單。（3）中段剪切擠壓帶：位于F92至F105斷層之間，是一組北西方向的正、逆斷層組，伴隨同方向的褶曲，地層產(chǎn)狀變化較大，斷層發(fā)育，構(gòu)造屬中等，局部偏復(fù)雜。在大致相當(dāng)于13-1煤層-780～-900m水平，北西向剪切帶與北東向的張集斷裂構(gòu)成了完整的“X”交叉斷裂系統(tǒng)，其交叉部位，構(gòu)造中等。（4）南段北區(qū)：F114斷層以西，F(xiàn)105～F110斷層之間區(qū)段，地層產(chǎn)狀穩(wěn)定，斷層較發(fā)育，構(gòu)造中等。（5）南段南區(qū)：F110～F211之間，斷層比較發(fā)育，對煤層切割破壞較強烈，張集王莊精查報告劃定為構(gòu)造中等。全區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等。1.4煤系地層及開采煤層簡述(1)煤系地層井田含煤地層為石炭～二疊系。其上石炭統(tǒng)太原組厚104m左右，含煤6～9層，煤薄、極不穩(wěn)定，無開采價值。二疊系為本井田主要的含煤地層，總厚度735.85m，含煤30余層。自下而上分為A、B、C、D、E五個含煤組，七個含煤段。D、E組煤因煤層薄，煤質(zhì)差，加之賦存狀態(tài)不穩(wěn)定，所以一般不采。第一含煤段：含1、3煤層，本采區(qū)內(nèi)一般合并為1煤，1、3煤層間距小、層數(shù)少為該煤組特征。下部以粉砂巖為主，互層狀，色深，沿層面富含大云母片及含菱鐵結(jié)核，常見腕足、瓣鰓類化石及蟲跡，下距17m左右的太原組頂部灰?guī)r及下石盒子組底部的鋁質(zhì)泥巖，是確定3煤層的標(biāo)志。第二含煤段：含4-1、4-2、5-1、5-2、6-2、7-2、8、9煤層，該段以含多層煤，并經(jīng)常兩兩成組出現(xiàn)為特征。4-1煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層發(fā)育較好，煤厚0.00～2.90m，平均煤厚0.66m，4-1煤層底13-18m處發(fā)育的鋁質(zhì)泥巖是區(qū)域性對比標(biāo)志層。4-2煤煤厚0.00～3.37m，平均煤厚0.48m，煤厚變化大，發(fā)育不穩(wěn)定為不可采煤層。4-2煤層與上部5-1煤層間，砂泥巖互層為主，具混濁層理及底棲動物通道。下石盒子組底部分界的鋁質(zhì)泥巖或花斑狀泥巖，均為可靠的對比依據(jù)，對比可靠。4-1、4-2煤層在區(qū)內(nèi)顯示為“上薄下厚”，5-1、5-2煤大多為炭質(zhì)泥巖，尖滅點較多，5-1煤煤厚0～1.50m，平均煤厚0.10m，5-2煤煤厚0.00～2.80m，平均煤厚0.11m。6-2煤層一般為單層，為厚煤層，煤厚0.00～6.45m，平均煤厚2.90m，常位于含煤段中部，6-2煤層頂板可見個體較小的舌形貝化石。7-2煤層與8煤層間距?。ㄆ骄?0m左右），8、9煤層間距稍大（20m左右），9煤常為一至兩層薄煤層，煤厚0.00-2.59m，平均0.45m。7-2煤層煤厚0.00～2.94m，平均厚度0.99m，8煤層煤厚0.00～5.01m，平均厚度3.15m，煤層厚度及間距的差異可對比7-2、8、9煤層。第三含煤段：含10、11-1、11-2、11-3煤層。煤層成組出現(xiàn)于含煤段中上部，10煤層本區(qū)不發(fā)育，多為炭質(zhì)泥巖或薄煤線，煤厚0.00～0.50m，平均0.03m。11-2煤上部約40m處的石英砂巖；本段下部分界砂巖是明顯的對比標(biāo)志，11-2煤層厚度較穩(wěn)定，煤厚0.40～6.33m，平均2.79m，下與8煤，上與13-1煤之間，相距甚遠(yuǎn)，間距穩(wěn)定，易于對比。煤層頂板為一豐富的化石帶，尤以瓣輪葉富集為其特征，煤層頂板泥巖中亦含菱鐵結(jié)核或似層狀菱鐵條帶，是對比該煤層的輔助依據(jù)。11-1煤層依附于11-2煤層，煤厚0.00～1.20m，平均煤厚0.22m，底部可見鮞狀粘土巖，對比可靠。第四含煤段：含主要可采煤層13-1煤層，含不可采的12、13-1下、14、15煤層。13-1煤層厚度大而穩(wěn)定，本身就是對比標(biāo)志，其下約12m有全區(qū)發(fā)育的花斑狀泥巖，其上有多層花斑泥巖，為本區(qū)標(biāo)志層，13-1煤下6m左右的薄煤層，煤層上部的植物化石帶，可作為對比依據(jù)。本區(qū)13-1下煤大部分與13-1煤層合并，局部為單一薄煤層，煤厚0.00～2.25m，平均煤厚0.22m，14、15煤層位于13-1煤上，煤層附近發(fā)育薄層菱鐵砂巖數(shù)層，14煤層厚度0.00～1.69m，平均0.24m，15煤層煤厚0.00～0.75m，平均0.09m，對比依附于13-1煤層。第五含煤段：含16、17煤組。本區(qū)16-2、17-1為不可采煤層，17-2煤層大部分可采，該煤組煤層間距較小，16-2煤下常發(fā)育厚層泥巖，16-1煤層不發(fā)育，16煤組煤厚0.00～3.00m，平均煤厚0.42m；17-2煤煤厚0.00～4.14m，平均0.95m，附近可見砂泥巖互層；17-1煤層煤厚0.00～2.04m，平均0.39m，上部常有薄煤層。本含煤段巖石顏色以灰綠色為其特征以區(qū)別于下部煤段。16煤組下有2層花斑泥巖（俗稱“小花斑”），系本區(qū)標(biāo)志層。對比較可靠。第六含煤段：發(fā)育有18、19、20、21煤組。本段巖性多由灰綠色、灰色泥巖組成，底板發(fā)育薄層鋁質(zhì)泥巖。18煤厚0.00～2.65m，平均0.43m；19煤厚0.00～0.77m，平均0.12m；20煤厚0.00～2.70m，平均0.58m；21煤厚0.00～0.60m，平均0.04m。18煤附近夾1～3層薄層的硅質(zhì)海綿巖，海綿骨針含量達(dá)50%～80%，可作為該煤組特征，18、20煤層厚度較大，結(jié)合18～16煤組間距對比，對比較可靠。第七含煤段：含有22～25煤組，均極不穩(wěn)定，單層厚度變化較大，多相變?yōu)樘抠|(zhì)頁巖或尖滅，常發(fā)育厚層炭質(zhì)泥巖。22煤厚0.00～1.15m，平均0.27m；23煤厚0.00～1.26m，平均0.39m；24煤煤厚0.00～1.80m，平均0.51m；25煤厚0.00～0.35m，平均0.03m。本段巖性以淺灰色灰綠色砂巖為主。24煤層上、下巖層以砂巖為主，并見互層。石千峰組底界為中砂巖，其上是雜色巖層，本段煤層極不穩(wěn)定，對比困難，但確定含煤段比較容易，煤組對比比較可靠。(2)開采煤層井田含煤地層為石炭二疊紀(jì)含煤煤系，煤系地層的沉積環(huán)境為多旋回的近海型三角洲相，煤層多、煤層間距小，含煤性高。石炭系太原組含煤6～9層，總厚2.04～4.65m。煤層最大厚度1.11m，極不穩(wěn)定，無開采價值。二疊系含煤段總厚735.85m，含煤30余層，煤層總厚30.24m?？刹擅簩蛹蟹植荚诿合档闹?、下部，厚度約450m的地層中，共有7層，平均可采總厚度21.12m。井田內(nèi)全區(qū)可采的主要煤層4層：13-1、11-2、6-2、1煤，平均總厚16.83m，占可采總厚的79.7%；大部分可采煤層1層：8煤，平均煤厚2.68m，占可采總厚的12.7%；局部可采煤層2層：17-2、4-1煤，平均總厚1.61m，占可采總厚的7.6%，單層平均厚度0.66～0.95m，煤厚變異系數(shù)49.5～72.8%，均為不穩(wěn)定煤層。17-2煤層：上距石千峰組平均282m。兩極厚度0.00～4.14m，平均厚度0.95m，煤層單一，結(jié)構(gòu)簡單，局部可采。頂板為泥巖、中砂巖，變化較大，底板多泥質(zhì)巖。煤厚變異系數(shù)為43%，可采指數(shù)58％，煤層較穩(wěn)定。13-1煤層：上距17-2煤層平均106m。兩極厚度0.70～9.84m，平均厚度4.68m，五線以北厚度多低于平均值，十一線以南高于平均值。結(jié)構(gòu)簡單～復(fù)雜，局部含1～2層夾矸，煤層頂?shù)装宥酁槟鄮r。煤厚變異系數(shù)24.58%，可采指數(shù)100%，煤層穩(wěn)定。11-2煤層：上距13-1煤層平均70m。兩極厚度0.40～6.33m，平均厚2.79m，結(jié)構(gòu)簡單～復(fù)雜，局部含1層夾矸煤層，上部砂體發(fā)育，淺部頂部多為中細(xì)石英砂巖，其余地區(qū)為泥巖，底板以泥巖為主。煤厚變異系數(shù)24.3%，可采指數(shù)99.4%，煤層穩(wěn)定。8煤層：上距11-2煤層平均90m。兩極厚度0.00～5.01m，平均厚2.68m，結(jié)構(gòu)簡單～復(fù)雜，局部含1層夾矸煤層，煤層上部至9煤間砂體發(fā)育。煤厚變異系數(shù)32.3%，可采指數(shù)91.1%，煤層較穩(wěn)定。6-2煤層：上距8煤層平均39m。兩極厚度0.00～6.45m，平均厚2.90m，煤層單一，結(jié)構(gòu)簡單。頂?shù)装宥酁槟鄮r。變異系數(shù)24.6%，可采指數(shù)98.6%，煤層穩(wěn)定。4-1煤層：上距6-2煤層平均34m。兩極厚度0.00～2.90m，平均厚0.66m，厚度變化大，局部可采。常有4-2煤伴生，偶爾合并出現(xiàn)厚煤。結(jié)構(gòu)簡單，頂?shù)装宥酁槟噘|(zhì)巖。變異系數(shù)49.5%，可采指數(shù)46％，煤層不穩(wěn)定。1煤層：上距4-1煤層平均78m，下距太灰17m。兩極厚度1.05～10.30m，平均厚6.46m，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具1～3層夾矸，局部夾矸厚達(dá)4.64m，使1、3煤層分層出現(xiàn)。煤層頂?shù)装宥酁樯百|(zhì)泥巖。煤厚變異系數(shù)24.5%，可采指數(shù)100%，煤層穩(wěn)定?？刹擅簩訕?biāo)高/m煤層可采儲量/萬噸總儲量/萬噸區(qū)段總儲量/萬噸‘-400~-50017-2煤層11.863620.454420.4544‘-5