宁乡县煤炭坝矿区地质特征及龙花逆断层下、红层下找煤探讨

张贻舟 资柏忠 陈宇鹏

（湖南省地质调查院 湖南长沙 410000）

宁乡县煤炭坝矿区地质特征及龙花逆断层下、红层下找煤探讨

张贻舟 资柏忠 陈宇鹏

（湖南省地质调查院 湖南长沙 410000）

湖南宁乡县煤炭坝煤矿发育于煤炭坝复式向斜中，含矿地层为二叠系龙潭组，龙花逆断层是矿区最重要的控煤构造。结合煤层特征、控矿构造及矿区地球物理资料，提出了“龙花逆断层下”、“红层下”存在隐伏煤矿的可能，具有较好的找矿前景。

接替资源找矿；隐伏煤矿；龙花逆断层；红层；煤炭坝矿区

“三下”（火山岩下、新地层下、推覆体下）找煤是目前湖南省煤炭地质找矿的重要方向，特别近些年“三下”找煤取得了重大突破，如湘南宜章县杨梅山煤田在早石炭世地层逆掩断层面下找到晚三叠世的煤层，扩大了煤田范围；永兴高亭司在白垩纪红层之下发现晚二叠世的煤层；湘南宜章梅田矿区石子岭区段红层及构造下新发现储量超亿吨级大型煤炭矿产地。本文在对宁乡县煤炭坝矿区地质特征、煤层特征基础分析，认为矿区龙花逆断层下、红层下存在隐伏煤矿的可能，具有较好的找矿前景。

1 区域地质概况

煤炭坝矿区位于长沙市宁乡县以西15km，属煤炭坝镇管辖。矿区大地构造位于华南准地台（一级），赣湘桂古台坳（二级）湘东拱褶束（三级）潭宁折断束（四级）的宁乡大向斜。宁乡大向斜位于宁乡、桃江、益阳三县交界处。北以江南地轴、南以沩水大断裂为界（图1），轴向近东西向，核部在煤炭坝复式向斜附近，主要由二叠系组成，外缘分布有次级褶曲。区域内出露的地层主要有上元古界的板溪群、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、白垩系及第四系，以泥盆、石炭系分布最为广泛。上元古界板溪群、寒武系、奥陶系、志留系主要为一套浅变质的碎屑岩。泥盆系、石炭系、二叠系以海相碳酸盐岩为主。

图1 煤炭坝区域地质略图

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

煤炭坝矿区第四系分布很广，露头较差，除矿区中西部少量壶天群（C2+）3、栖霞组（P1q）、长兴组（P2ch）露头，南部大部分被白垩纪（K）“红层”、第四系（Q）掩盖。根据钻孔及矿井揭露的情况，矿区出露的地层由老至新有石炭系中上统壶天群（C2+3）、二叠系下统栖霞组（P1q）、二叠系下统茅口组（P1m）、二叠系上统龙潭组（P2l）、二叠系上统长兴组（P2ch）以及白垩系（K）及第四系（Q）。其中龙潭组（P2l）由砂质泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩、炭质泥岩及煤层组成，含煤两层，其中1煤不可采，可采2煤层层位稳定，厚度在0～11.75m，平均2.77m。

2.2 矿区构造

区内比较大的褶皱构造有白石庵背斜、煤炭坝背斜、五贺背斜、竹山塘背斜等。此外，次级褶皱构造也相当发育。矿区处于煤炭坝复式向斜之内。

矿区断裂构造：煤炭坝矿区内断层较发育，主要有龙花逆断层、颜家冲正断层、颜家湾正断层、沙子坡正断层、竹山塘正断层及铁家冲正断层等（图2），倾角在10～30°之间。其中龙花逆断层对区内的煤层分布影响最大，其下隐伏有含煤岩系二叠纪龙潭组，是本区主要的控煤构造，该断层位于矿区西北部，为矿区一级构造。断层自北向南出露于龙窝山、四洲庙、麻老坡黄金塘、刘氏塘经花英庵而出矿区，长约6km，对向斜西北翼煤系及煤层破坏较大。断层的接触关系十分明显，为大片茅口组、栖霞组、壶天群推覆于龙潭组、长兴组之上。断层沿走向呈波状扭曲，但其总体走向为正南北略偏东，倾向西，倾角0～50°不等，但总体从地表至深部有逐渐变缓的趋势，断距200～900m以上。

图2 煤炭坝矿区地质构造略图

2.3 煤层特征

2.3.1 含煤性

本区属上二叠统龙潭组含煤地层。全组含煤共两层，自上而下命名为1煤层、2煤层。2煤层全区发育，为唯一的可采煤层，1煤层不发育，常被碳质泥岩、泥岩所代替，零星分布于西峰仑井田18勘探线以东，为不可采煤层，两层煤平均总厚为2.77m，煤系厚度为19.4m，含煤系数为14.3%，其中可采煤层平均厚度为2.75m，可采含煤系数为14.1%，含煤性较好。

2.3.2 煤层及其顶底板特征

全区含煤两层，只有2煤层可采，是矿区勘探和开采的主要对象。（1）2煤层

位于龙潭组底部，茅口组之上1.0～1.5m，全区厚0～12.7m，平均厚2.75m，钻孔煤层可采指数为70.3%，煤厚变异系数为89.5%；分属结构简单的较稳定—不稳定煤层。上距间接顶板细（粉）砂岩约3.50m。

顶板为灰黑色泥岩，团块状一薄层状，以夹薄层状及结核状菱铁矿及黄铁矿为特点。

间接顶板细砂岩距煤层约3.5m，为灰色，含长石，具斜波状及断续波状层理，常变相为粉砂岩。

底板为灰色，灰白色粘土岩。其下为风化壳产物，间接底板为茅口组灰岩。

（2）1煤层

位于龙潭组上部，上距长兴组灰岩5.6m，下距细（粉）砂岩3.2m。1煤层不发育，常被碳质泥岩、泥岩所代替，厚度小，结构简单。顶低板均为薄层状，含钙质、炭质，富含薄层状、结核状菱铁矿及黄铁矿的泥岩，特别是顶板泥岩特别明显，除富含菱铁矿和黄铁矿外，还夹有容易辨认的生物灰岩。

2.3.3 煤质

2煤层一般为灰黑色～黑色，线理状～细条带状结构，似层状构造，阶梯状断口，玻璃光泽，以半亮型煤为主，部分为半暗或暗淡型，条痕为黑褐色；煤岩组分以亮煤、镜煤为主，此为暗煤及丝炭。

2煤层原煤平均灰分为9.94%、硫分3.84%、磷分0.024%、发热量33.2MJ/kg，灰熔融性大于1250℃、焦油产率8.31%：精煤挥发分为25.84～36.33%（平均30.74%），Y值为11.0～40.0mm（平均24.2mm），粘结指数为70～97，属特低灰、富硫、低磷、高发热量、高熔灰分、富油的1/3焦煤（35）～肥煤（36）类（工业牌号分属肥焦煤一号、肥焦煤二号、肥煤一号、肥煤二号及气煤二号）。由于煤中硫分难于洗选，不能满足炼焦用煤要求，煤的利用方向只宜作动力用煤使用。

3 矿区找煤前景探讨

矿区西北部龙花逆断层为主要的控煤构造，据以往的二维地震解译及采区情况，龙花逆断层往深部有变缓的趋势，“龙花逆断层下”很有可能的煤层存在；矿区南部为大片的红层覆盖区，据以往的工作，矿区“红层下”也有很大的找矿潜力。

3.1 矿区西部“龙花逆断层下”找煤

根据以往二维地震工作显示，煤炭坝矿区在地震时间剖面上发育有TQ波和T2波，TQ波对应第四系底界面反射波，T2波对应2煤层的反射波（见图3），其中控煤构造龙花逆断层在地震时间剖面上的反映可以看出（见图4），二维地震在龙花逆断层西部地震DL5测线发现反射波，其波形特征与龙潭煤系煤层的T2波特征一致，可见龙花逆断层下有煤层的可能。

图3 2煤对应的反射波T2波

图4 龙花逆断层在DL5剖面上的反映

另外原勘探工作中即发现其断面之下有隐伏煤层分布，如矿区西部的DL5线、DL8线施工的钻孔及巷道里也发现龙花逆断层下煤层的出现（见图5、图6），近年随着开采的深入，发现断层面在深部倾角变缓，原推定的煤层位置有向西扩展的趋势。据二维地震资料及采区情况显示，煤炭坝矿区西部DL5线250～450桩号、DL6线100～550桩号附近“龙花逆断层”下有发现隐伏煤层的可能。

煤炭坝矿区“龙花逆断层下”找矿前景较好，在“龙花逆断层”下找煤应遵循由东往西、递进的找煤路线以及由已知往未知的找煤原则。

3.2 矿区南部“红层下”找煤

煤炭坝矿区南部大部分地区被白垩纪“红层”所覆盖，矿区以往做了不少的地质勘查工作，但“红层下”找煤工作却被忽略了，而“红层下”找煤多有成功的案例，如攸县桃花水矿区就在“红层下”成功找煤，探获煤炭资源量5500万t。煤炭坝矿区南部红层原定煤层露头位置在近年的开采及后来矿山所作的补勘工作所施工的钻孔中，都在白垩系覆盖层之下发现了煤层，如4203、4501、5001、5002钻孔等（图7），使煤层的分布在原有的基础上向南扩展了400m以上，通过矿区勘查工作以及采区勘探情况，矿区南部48线、44线老女坡、张家老屋附近显示出“红层下”找煤的可能，而矿区南部发育一贺家湾向斜（图2），若通过勘查工作在矿区南部发现“红层下”煤层，矿区贺家湾向斜南部则很有可能有一隐伏背斜发育，龙潭组煤层则会出现在隐伏背斜两翼部位，那无疑将有较大范围隐伏煤矿的存在。因此在矿区南部“红层”覆盖区有发现大中型煤矿床的潜力，在“红层”下找煤应遵循逐步推进的找煤路线。

图5 DL6勘探线剖面图

图6 DL8勘探线设计剖面图

图7 五亩冲煤矿50线地质剖面图

4 结论

对宁乡县煤炭坝煤矿区的地质特征及煤层特征分析，笔者认为在矿区西部“龙花逆断层”下、“红层”存在隐伏煤矿存在的可能，目前我院正在承担的“煤炭坝煤矿边深部煤炭普查”项目为煤炭坝矿区老矿山寻找煤炭接替资源，项目将通过勘查工作证实矿区“龙花逆断层下”、“红层下”有无隐伏煤矿的可能，若成功证实，无疑将新发现一中至大型煤矿床，将解决老矿山现有资源量不足的困境，促进当地经济发展。

[1]湖南省地质局区调队.1：20万长沙幅区域地质调查报告（矿产部分）[R]. 1975：16～20.

[2]刘房渊.攸县桃水矿区外围“红层下”找煤探讨[J].湖南地学新进展，2013（10）：296～298.

[3]陈健明，易海霞，周荣洲，等.株木山断层特征及其控煤作用探讨[J].湖南地学新进展，2013（10）：191～194.

[4]湖南省地质调查院.湖南省宁乡县煤炭坝煤矿边深部煤炭普查立项申请书[R].2012：7～24.

[5]湖南省地质调查院.湖南省宁乡县煤炭坝煤矿边深部煤炭普查设计书[R].2012：23～27.

P618.11

A

1004-7344（2016）24-0186-02

2016-8-11

张贻舟（1982-），男，工程师，硕士研究生，主要从事地质矿产勘查工作。