淮北芦岭煤矿9号煤层厚度发育特征及主控因素

牛和海 詹北淮 徐昆 涂苏捷 周逃涛

（①淮北矿业股份有限公司芦岭煤矿地测科 宿州 234113；②中国矿业大学资源与地球科学学院 徐州 221116）

1 矿区地质概况

1.1 矿区概况

芦岭煤矿位于淮北煤田内，是一座设计能力为150万吨/年的大型矿井。淮北煤田位于华北板块东南缘，豫淮坳陷的东部。芦岭煤矿地质构造上位于宿东向斜西南翼的东南段，周边邻近朱仙庄煤矿和龙王庙煤矿。

1.2 地层含煤性

矿井均为新生界松散层所覆盖，经钻孔揭露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系。芦岭煤矿自下而上分为四个含煤岩系：上石炭统太原组、下二叠统山西组、下二叠统下石盒子组、上二叠统上石盒子组。其中二叠系含煤地层中，含1～10共十个煤层（组），煤层平均厚度为20.60m，9 号煤层为主采煤层之一。

1.3 矿区构造

矿井内主要以斜切断层为主，根据矿井构造的复杂程度，将矿井划分为西部、中部和东部拐头区三个部分。区内发育宿东向斜及宿东向斜的次级褶曲小史家背斜、松林王背斜、王格庄向斜四个主要褶曲，以及走向北西、北东及近南北向的三组断层。

1.4 沉积背景

9 号煤层位于下石盒子组底部。华北含煤沉积盆地南带在晚石炭世时期出现多次海侵和海退，沉积了一套浅海碳酸盐、潮坪和煤层互层的海陆交互相沉积[1]。在早二叠世晚期，盆地北部构造带上升，南北高差加大，浅海碳酸盐沉积盆地中注入大量陆源碎屑，形成一套以河流作用为主的建设性三角洲沉积。

2 研究区9号煤层厚度变化规律

2.1 研究区9号煤层发育概况

9 号煤层位于下石盒子组下部，距K2 标志层11m左右，为主要可采煤层之一。煤层结构简单，全区大部分可采。据359个见煤工程点资料统计，煤厚0-7.88m，平均2.91m。可采点平均煤厚3.16m。煤层结构简单，全区仅5 个钻孔见夹矸，单层夹矸0.05-0.63m，平均0.35m，生产中尚未发现有夹矸出现。通过全层选点计算，Km 值为0.88，γ 值为39%，为较稳定煤层。

2.2 9号煤层厚度变化

9号煤层在研究区总体呈东西部厚、中部薄的特征，煤层最厚点位于东部18-148 钻孔，厚度达20.5m，厚度最低点分别坐落于中南部2001-1孔和东南部98-3孔，为0.29m。整个矿区东部等值线密级，煤层厚度变化大，煤厚以11-2、81-14、79-17、83-12、11-12钻孔为中心向四周递减。其次为东部，东部煤层厚度除25-3、5-214-181-7钻孔外，其余绝大部分地区在4.0m 以下。中部煤层厚度最薄，厚度变化最小，煤层厚度大都在3.5m以下。

3 影响9号煤层厚度变化的因素

3.1 沉积相对煤层厚度的影响

沉积环境对煤层厚度发育具有控制作用[2]。研究区位于华北地台东南缘，地台基底属前震旦变质岩系。在寒武、奥陶纪，研究区缓慢下沉，并发生了大面积海侵，从而沉积了一套巨厚的碳酸盐岩与泥岩。中奥陶世末期，受加里东运动影响，全面上升为陆地，遭受长期风化剥蚀。中石炭世地壳开始下沉，海水逐渐侵入发育为陆表海，早二叠世早期，源区上升，陆源碎屑供应逐渐加强，内源沉积物除植物残体堆积物外均终止，自然环境过渡为河控三角洲。随着三角洲向南迁移，海水逐渐退出本区形成滨海冲积平原，二叠纪时，本区气候温暖湿润，高等植物生长繁盛，泥炭沼泽得以形成与发展，有良好的煤层形成。

芦岭矿区下二叠统下石盒子组从9 号煤层下铝质泥岩底界面向上至3煤组下中细粒砂岩（K3）底界面为止，平均厚度280m。底部为铝质泥岩，平均厚度3m 左右，黏土矿物为高岭石，在显微镜下见有碳酸钙结核，为湖泊相化学沉积。本层为9煤下部的标志层，即K2。向上逐渐过渡为泥炭沼泽相沉积物，9煤底板及8 煤顶板富含植物化石。煤层底板主要为泥岩，局部为粉砂岩。顶板为薄层状砂质泥岩或泥岩，局部为细砂岩。该层上部以砂岩、泥岩和煤层互层为特征，表现为细砂岩和煤层之间的突然过渡，此类层序特征往往反映水动力条件突然变化，河流改道而留下废弃的分流河道、分流间湾，或发育呈泥炭沼泽沉积。

3.2 地质构造对煤层厚度的影响

地质构造容易引起煤层厚度变薄[2]。淮北煤田区内构造受东西向构造、北东向构造、徐宿弧形构造所控制，东西向和北东向构造为主要格局。主要表现为北北东向构造改造早期的东西向构造。由于多期构造运动叠加的结果，区内东西向大断裂和北北东向大断裂纵横交错，形成了许多近网状的断块构造。芦岭矿区内断层可分为北东、北西及近南北向三组，落差≥100m 的断层有7 条，包括4 条正断层：F16、F32、F7-1、F7；3 条逆断层：F35、F34、F4。从矿区构造分区来看，中部构造复杂，两侧采区构造复杂，西部采区断层走向变化较大，规律性较差。9 号煤层在西北部、中部以及东北部受断层控制，出现局部尖灭，9 煤层部分顶板呈“豆腐状”，但总体上受构造运动影响较小。局部地区的滑动构造对9 号煤层厚度产生较小的影响。

3.3 岩浆岩对煤层厚度的影响

勘探资料显示井田内岩浆岩并不发育，在井田西部八采区F14 断层以西局部有岩浆岩侵入。目前发现的岩浆岩仅以下四处：第一处是-400m 水平附近的76-1钻孔，岩浆侵入5煤层中上部，孔内岩浆岩厚1.0m；第二处靠近F14 断层，实见岩浆岩厚度0.2m；第三处位于881-1 工作面收作线，造成8 煤层底部与9 煤层局部变质，生成天然焦，此处所见到的岩浆岩为浅灰-灰绿色闪长玢岩，风化严重。第四处在8810、Ⅱ882、Ⅱ884、Ⅱ886 四个工作面西翼，8810F5、Ⅱ882F5 两条断层之间有大面积火成岩侵入，侵入层位位于8 煤层中上部，厚度0.6～4.2m，火成岩上下部均有0.8～2.4m厚天然焦，岩浆岩为浅灰～灰白色。区内岩浆岩总体上不发育，只对局部煤层产生影响，对9 号煤层只有局部变质生成天然焦，影响并不大。

3.4 其他因素对煤层厚度的影响

矿井煤系地层沉积过程中曾经历过古河床冲刷，但是在9 煤层没有新发现古河床冲刷带，因此可以不用考虑。异常陷落柱也可能会造成煤层厚度改变，通过对时间剖面、地震属性进行分析，未发现明显的陷落柱地震波反射异常，仅在边界外发现并解释了2 个煤层反射波振幅异常区。此两个反射波异常振幅区异常，对区内9煤层厚度无显著影响。

3.5 煤层厚主控因素分析

综合本次研究对研究区沉积环境、地质构造、冲刷带、岩浆岩以及物探异常区等印象因素进行分析，发现9号煤层厚度受原生沉积影响最大，在西北部和东部少部分地区受断层影响，岩浆岩的侵入导致了9号煤发生少量变质，产生天然焦，而冲刷带和物探异常区均对9号煤层没有影响。

4 结论及建议

（1）可采点平均煤厚3.16m，矿区东部煤厚变化较大，其次是东部，中部煤层最薄，厚度变化较小。研究区9 号煤层结构简单，夹矸较少，全区大部分可采。

（2）9 号煤层厚度受原生沉积影响最大，在西北部和东部少部分地区受断层影响，岩浆岩的侵入导致了9 号煤发生少量变质，产生天然焦，而冲刷带和物探异常区均对9号煤层没有影响。