荆草坪井田推覆构造下煤层赋存情况及找煤方向分析

颜淼奇

摘 要：荆草坪煤矿随着开采深度的增加，主采6煤层因深部受F1断层截断，资源储量不明，因资源接替紧张，根据生产实践资料，结合原勘探报告，对F1断层特征及煤层赋存规律进行分析，提出该矿的探煤找煤方向。

关键词：荆草坪井田 推覆构造 断层 煤层赋存 预测

中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-026-03

1 引言

地质构造作用是控制含煤岩系和煤层形成、形变和赋存的首要因素，在煤炭地质勘探和矿山生产开拓中，分析井田中构造发育规律，有利于查明构造对煤层赋存状态的控制和资源量预测，从而更好地进行综合找矿勘探，提高矿产勘探效率，对于研究煤层构造成因及整个矿区构造预测也有着重要意义。

2 概况

荆草坪井田位于湖南省永兴县城西北，行政隶属于永兴县塘门口镇，矿区内出露地层从新至老有第四系（Q）、白垩系下统（K1）、三叠系下统大冶组（T1d），二叠系上统大隆组（P2d），龙潭组（P2l），二叠系下统当冲组（P1d）、栖霞组（P1q）。含煤地层为龙潭组上段（P2l2），含煤3层，煤层总厚3.65m，其中6煤层为大部分可采煤层，煤厚1.48m，属不稳定煤层。

荆草坪煤矿是湖南省煤业集团湘永矿业有限公司下属矿井，于1970年3月建井，1970年12月投产，设计能力15万吨/年，2010年12月，矿井核定生产能力8万吨/年。由于上部资源已近枯竭，而深部又尚未勘探，至2012年底矿井实际生产能力已降到4万吨左右。因原补充勘探地质报告预测永耒矿区西翼大断裂F1推覆断层深部切割煤层，往下勘探已无必要。笔者在充分收集与分析以往矿井地质资料基础上，对荆草坪矿井地质构造影响煤层的赋存情况做出初步分析与研究，给合永耒矿区西翼与之相邻井田的勘查成果及对构造的重新认识，认为有必要对荆草坪井田深部的找煤前景进行重新评估与探讨，以便为矿井接替延深探煤找煤提供判断和决策。

3 F1推覆断裂及井田构造特征

永耒向斜位于湘南印支褶皱带攸兰断坳中部郴耒煤田中，属耒临南北向构造北段东缘的一个二级构造，该向斜走向近SN～NNE，为一轴线不同程度向西突出的弧形复式向斜构造，轴面向东，两翼西缓东陡，局部倒转，西翼总体呈单斜产出，断裂发育，影响最大的即为永耒西翼大断裂（F1）。

3.1 永耒向斜西翼大断裂（F1）特征

（1）规模巨大，形迹明显，断裂多表现为地层缺失，亦有表现为地层重复。发育部位大体在软弱层位，基本上是在龙潭组上下波动，切割部位具有定位性。

（2）断层角度浅陡深缓，断层面呈舒缓波状，其露头线则在平面呈“S”形或弧形，与永耒向斜轴线同步弯曲。

（3）断层破碎带宽度及形迹明显程度不同，具压扭性结构面力学性质，断裂带中心往两侧依次为断层泥、糜棱岩、碎裂岩、构造透镜体及节理裂隙带。

（4）断层带附近岩石发生不同程度的硅化，带内岩石中英颗粒常被压裂，显示压溶后的齿状颗粒边缘及见呈透镜状的“压力变形纹”，部分地段见斜冲擦痕和阶步。

（5）断层旁侧的次级构造相当发育，表现为斜歪褶皱及逆冲断层，常在平面及剖面上构成人字形构造。

3.2 F1断层在井田构造特征

荆草坪井田处于永耒向斜西翼，（见图1），煤系地层走向近南北，向东倾斜，呈单斜构造。

图1 永耒矿区南段区域地质图

1995年12月，我公司在该井田进行了生产补充勘探，提交《荆草坪井田补充勘探地质报告》，认为荆草坪井田含煤地层被F1逆断层所切割，断层纵贯南北，控制全区，与地层走向近于平行，倾向东，倾角一般为50～55埃怪倍暇？000米以上。在井田范围内断层由401等18条探槽和593等10个地质点控制，在深部有3701等20个钻孔控制。断层处于当冲组和龙潭组下段之间，上盘为当冲组硅质岩、硅质泥岩等，下盘为龙潭组煤系地层，由于断层的倾角大于地层的倾角，因此当冲组的地层直接与龙潭组煤系地层各个层位接触，预测断层在-450m～-500m处截断矿井主采6煤层。井田-500m以下无可采煤层。

4 煤层赋存情况分析

4.1 构造理论分析

在构造较复杂区的地层划分对比和构造研究表明，推覆断裂构造一般具有主滑脱面倾角浅部陡往深部变缓的趋势，显示“犁式”或“铲式”断层的特点。推覆断裂的下伏系统为含煤地层，原有上覆老地层覆于其上，起着护煤作用。

一般来说，在推覆构造发育地区，原地系统地层倾角较缓，呈波状起伏，在断裂前缘有直立倒转现象。而下部接触面会平缓光滑，且因其推覆距离的大小而变缓陡，断距越大，倾角越缓。因此，只要下伏系统确定为煤系地层，则推覆体下极有可能赋存含煤地层，只是埋藏深度不同而已。

4.2 荆草坪井田F1推覆断裂的推测及煤层赋存情况预测

矿井内煤系地层呈向东倾斜的单斜构造，倾向向东，倾角40啊？0埃诳缶晒讨校锏拦こ探衣队幸恍┓炔淮蟮南颉⒈承保陨跋觳淮蟆O侄杂跋炜缶翰愀炒娴腇1断层作重点分析。

（1）1990年3月至1994年6月，原湖南省白沙矿务局勘探队对该区进行生产补充勘探，施工钻孔10个，工程量5788.13m，提交了《湖南省永兴县湘永煤矿荆草坪井田补充勘探地质报告》，该报告认为井田发育的4煤、5煤及主采6煤层在-400m左右被F1断层截断，矿井-400m以下没有煤层发育。但实际揭露情况是，荆草坪煤矿大多开采至-350m，局部已开采至-400m，没有见到F1断层痕迹，因此主采6煤层完全有向深部延伸的可能性。

（2）矿井在-350m水平延伸巷掘进时见有4煤层位，原勘探报告资料显示已为F1断层断失，因此这与原勘探报告对F1断层位置的判断不一致，而4煤层6煤层层间距达85～110m，因此，可以预测，F1断层在矿井深部倾角变缓，煤层变陡，断煤交线要往下延深，深部（-400m以下）完全有6煤层赋存的可能性。

（3）根据永耒向斜西翼多个井田对F1推覆构造深部发育情况的分析，F1推覆断裂在深部均出现变缓的现象，大多数井田推覆断裂下的煤层在深部保存较好，如西翼中段的雷家冲井田，6煤层少部分被保留，7煤层保存较好；田心勘查区F1推覆断裂下5、6、7煤层全区发育，2008年煤勘一队又在大湾里区段施工钻孔证实了F1断层下煤层赋存的可能性。又如同为永耒向斜南段的向阳井田、石里山井田及马家湾井田，通过勘查施工，证实了F1推覆断裂在深部变缓，可采煤层赋存，因此荆草坪井田主采6煤层也完全有可能在深部保存完好。

（4）根据井下资料实际揭露情况，通过综合分析，对典型剖面进行了修改。

原《补充勘探报告》57勘探线F1断层倾角用64埃？煤层倾角-350m水平以下用30埃現1截断6煤层在-570m水平。

经井下实测资料，综合研究后，预测F1断层倾角可以采用56埃？煤层-350m水平以下倾角采用34埃げ釬1断层截断6煤层在-700m水平。（见图2）

同理，综合研究后，推断53线F1断层倾角从原来的56爸？3埃？煤层-350m水平以下倾角从原来的22靶薷闹？6埃げ釬1断层截断6煤层从原来的-500m到现在的-750m水平。其他剖面均作相应修改，断煤交线往深部延深，不再详叙。

从以上四点可以分析得出，矿井的生产实际揭露与原补勘地质报告有出入，受构造影响，深部煤层倾角要变陡，断层倾角变缓，荆草坪煤矿深部煤层赋存情况比原报告预测要好。因此，进行边深部勘探工作是矿井获得可持续发展的资源基础的重中之重。

5 煤层赋存形态及规律

本区受印支运动、燕山运动影响，岩层发生褶皱、断裂，煤层发生塑性变形，使原本形态复杂的煤层变得更为复杂，呈典型的“瓜藤状”、“串珠状”、“鸡窝状”产出。各类煤包展布大小不一，形状多变。

笔者通过对矿区沉积环境和构造变动进行细致和深入分析后，认识到在勘探报告认定的薄煤区或不可采区的范围内，可能存在着尚未发现的“煤包”，而煤包的赋存有如下规律：

（1）倒转构造的直立翼部分易赋存较大的“煤包”。

（2）由直立倒转变为平缓的单斜，一般倾角小于20埃蛐》鹊南颉⒈承瘪耷课唬炒嬗？“煤包”。

（3）底板等高线弯曲的地段，易赋存“煤包”。

（4）浅部出现大部分不可采区域其深部易赋存“煤包”。

6 找煤前景分析

通过前面分析，笔者勾绘出荆矿深部6煤层底板等高线图并作出资源预测。因为有矿井井下采掘资料作保障，可以断定，F1断层下煤层赋存情况要较浅部要好，且易成片分布。依图3，分析如下：

图3 荆草坪煤矿深部煤层赋存分析及资源前景预测图

（1）因矿井浅部资源已近枯竭，要保证矿井生产的连续性，首采区应经济可靠，因矿井延深巷已接近57线附近，且该区煤层赋存相对稳定，因此，首先应把勘探重点放在57线一带，然后遵循从南北往中心的顺序逐步推进勘探，这样成功的可性性增大，并大大降低工程费用。

（2）矿井51线附近-250～-400m区段及57线以北有大区域不可采带，预测这两个块段-400m以下存在“煤包”。

（3）53～55线区间6煤层底板等高线弯曲大，可以预测-400～-600m有较厚煤层赋存。

（4）进行深部勘探有一定的风险性，应遵循从浅到深，由稀到密的原则，先期进行普查，并利用现有矿井探硐工程，进一步探明F1断层的特征。

（5）通过计算，保守估计，荆草坪煤矿深部6煤层资源储量在400万吨以上，若能勘探查明，将大大缓解矿井资源接替紧张状况。

（6）与荆草坪煤矿毗邻的荆南煤矿同样面临资源枯竭的情况，原补勘报告预测F1推覆断层切割6煤层，致使其深部煤层不可采。因此，建议荆草坪煤矿与荆南煤矿两井田边深部合并成一个项目进行勘查，以便综合开发利用。

7 结束语

荆草坪煤矿煤层赋存情况因受构造影响，比较复杂，但只要根据认真分析构造的特征和煤层赋存规律，选择有把握的含煤地段先做电法或地震勘探，初步圈出含煤岩系的分布范围，然后在此基础上有目标地投放一定的井下硐探，配合地面勘探工作，预计可以取得很好的探煤找煤效果，使矿区资源严重不足的紧张局面得到缓解。

湘永矿区荆草坪煤矿面临着采矿权范围内资源严重不足，资源接替紧张的巨大压力，矿井地质构造程度复杂，主采煤层不稳定等，因此，利用自身优势，挖掘自身潜力，盘活深部资源成为矿井目前工作的首要任务，尽快开发F1断层下盘的深部煤层，现有的生产系统、管理、市场营销等方面均较完备，进行开发利用，成本低，成效快，资源潜力大，可以保证矿山可持续发展。

参考资料：

[1] 白沙矿务局地质勘探队.湖南省永兴县湘永煤矿荆草坪井田补充勘探地质报告[R].1994.

[2] 史振亚.寻找隐伏煤层的地质依据及方法特点[J].煤田地质与勘探，1993（03）.

[3] 王志文，李昭容.永耒矿区大湾里区段找煤前景浅析[J].西部探矿工程，2010（03）.

[4] 旷佩林，肖金成.推覆构造理论在马家湾井田中的应用[J].西部探矿工程，2008（02）.