河南省葛店井田地质特征及可采煤层对比研究

■张传凤　特格喜白尔

（江苏煤炭地质局　江苏　南京　210046）

河南省葛店井田地质特征及可采煤层对比研究

■张传凤特格喜白尔

（江苏煤炭地质局江苏南京210046）

永夏煤田位于华北板块内区嵩箕构造区永城断隆，其总体构造形态为一轴向NNE的复式褶皱，构造线展布方向以NNE、NW向为主。构造线多呈雁行式、背斜、地垒、地堑构造相间出现。葛店井田位于永夏煤田东南部永城断隆的东南缘，总体构造形态为一轴向近南北、向北倾伏的宽缓背斜-葛店背斜；地层走向以南北向为主，北北东向断层为葛店矿区主导构造。本文对井田地层、构造及构造规律进行了详细研究，进而对可采煤层进行详细的对比研究，对以后的工作具有十分重要的参考价值。

河南省葛店井田地质特征可采煤层对比研究

1　地层特征

本井田属于华北地层区鲁西分区徐州小区。区内地层自老到新有：奥陶系中统马家沟组、石炭系下统本溪组和上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组及上统上石盒子组、古近系、新近系。其中太原组、山西组和上、下石盒子组为含煤地层，现分述如下：

1.1奥陶系中统马家沟组（O2m）

本组为含煤地层沉积基底，为灰-浅灰色厚层状石灰岩与白云质石灰岩，隐晶质结构，泥质成分含量较高，致密，裂隙发育，具缝合线，含少量头足类化石。

1.2石炭系（C）

1.2.1本溪组（C1b）

自奥陶系顶界到标志层（K1）顶，据区域资料，本组厚8-39.32m，上部为浅灰色含铝质泥岩，具鲕粒及黄体矿散晶，产植物化石，为本区主要标志层之一（K1）；下部为暗紫红色铁质泥岩，含砂质，属古风化壳沉积。与下伏奥陶系为平行不整合接触。

1.2.2太原组（C2t）

从本溪组顶至标志层（K3）顶，主要岩性为石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和薄煤层等组成，局部夹有细粒砂岩和炭质泥岩。共含石灰岩12层，夹薄煤7层，其中煤层多集中在本组中下部，均不可采。根据其岩性组合，本组可分为下部石灰岩段、中部砂泥岩段和上部石灰岩段。

本组底部石灰岩层位稳定，厚度大，含丰富的动物化石，是太原组的主要标志层（K2），厚度分别为12.56m和15.12m，平均为13.84m。顶部为深灰色石灰岩，层位稳定，含动物化石，厚0.57-2.32m，平均1.30m。并为主要标志层之一（K3），与下伏本溪组为整合接触。

1.3二叠系（P）

1.3.1山西组（P1sh）

自标志层K3顶至标志层K4底，主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩及煤层组成，局部含铝质泥岩和炭质泥岩；含煤4层，其中本组中部的二2煤为本次主要研究对象。根据沉积环境特征，将其分为三段。

1.3.2下石盒子组（P1x）

本组仅保留在本区东缘、西缘和北部，保留厚度自西南向东北逐渐变厚。由灰-深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中-细粒砂岩和煤层组成，揭露最大厚度388.66m。和下伏山西组呈整合接触。根据其岩性及含煤组合特征可划分为三、四、五、六四个煤段。

（1）三煤段：岩性为浅灰-灰色泥岩、砂质泥岩、含铝土质泥岩及煤层，含少量植物碎片化石，中夹砂岩薄层。含煤8层，其中三2 3、三煤，为全区大部可采煤层。根据其岩性组合特征，自下而上分为四个岩性段。

（2）四煤段：由灰-深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和细-中粒砂岩、炭质泥岩及煤层组成,局部为含绿色或紫色斑块铝质泥岩和砂质泥岩。含煤一层（四1煤），极不稳定，局部相变为炭质泥岩。底部的四煤底板砂岩（K5）为灰白-灰色中厚层状中-细粒砂岩，局部相变为粉砂岩，主要成分为石英、次为长石及岩屑，分选性和磨圆度均较差，具波状层理，硅质胶结。

（3）五煤段：主要由深灰、灰绿、浅灰色泥岩、砂质泥岩、灰色粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩组成，具铝质泥岩，泥岩或砂质泥岩局部为紫红色或灰紫色。底部五煤底板砂岩（K6）为浅灰色中厚-厚层状中、粗粒砂岩，成分以石英为主，次为长石及岩屑，分选及磨圆性均较差，具交错及波状层理，硅质胶结。

（4）六煤段：由灰色、灰绿色含紫红色斑块泥岩及砂质泥岩，浅灰色铝质泥岩、粉砂岩、中-细粒砂岩组成。中、细粒砂岩主要成分为石英、长石及岩屑，具交错及波状层理。

1.4上石盒子组（P2s）

岩性为灰-深灰色泥岩、砂质泥岩，灰色中粒砂岩。底部田家沟砂岩（K7）为灰绿色-浅灰色厚层状粗粒石英砂岩，含灰黑色泥质包体，具燧石岩屑，为上石盒子组和下石盒子组的分界标志，与下伏下石盒子组呈整合接触。

2　构造特征

葛店井田位于永夏煤田东南部永城断隆的东南缘，总体构造形态为一轴向近南北、向北倾伏的宽缓背斜-葛店背斜；地层走向以南北向为主，倾角一般为0-10°，局部可达30°，北北东向断层为葛店矿区主导构造（图1）。

图1　葛店煤矿构造示意图

2.1背斜

葛店背斜：为一宽缓向北倾伏的背斜，位于葛店煤矿的东部，南自区外安徽省的王庄、河南省的葛店、大魏庄、小魏庄，北端终止于陈大庄，区内延伸长度为5.3km。核部地层为山西组（P1sh），最高处位于1801孔和风井附近，以致二2煤层顶板保留较薄，出现了大面积二2煤层的风氧化带。西翼保存较完整，地层为山西组（P1sh）和下石盒子组（P1x），倾角为6-10°局部30°；东翼被F1断层破坏，地层为山西组（P1sh），倾角为8-15°,该背斜自北往南分别由12、14、16、18、20、22、24、26、28、30线剖面线严密控制。

2.2断层

井田内断层较发育，共查明断层44条，其中正断层38条，逆断层6条；落差大于100m的断层5条，50-100m的4条，30-50m的4条，10-30m的8条，小于10m的23条；按其延伸方向可分为NNE、NNW和近东西向三组，各组断层发育情况详见下：

2.2.1NNE向断层

本区NNE向断层数量多达35条，其落差大，延伸距离长，为本区主要控煤构造，主要断层有：

（1）双庙正断层（F1）：为葛店煤矿的东部自然边界，矿区内由范庙西南经葛店、大魏庄、张万庄、梁庄西、蒋庄东向北延伸，横穿本区南北，区内走向长度为10km。以22线剖面为界分为南北两段，南段走向为近南北向，倾向90°，倾角70°，落差250m；北段走向为N15°E，倾向为105°，倾角60-70°，落差可增大到460m，该断层控制严密。

（2）F1-1：位于本区北部，蒋庄村西。北段和葛店断层（F1）相交，为其分支。走向为N25°E，走向长度为1.5km，倾向为205°，倾角60-70°，落差75m。主要控制依据：626孔和628孔之间煤层底板不连续；地震工程有严密控制。

（3）葛店逆断层（F2）：位于葛店背斜东翼双庙正断层之东侧，分叉为F2和F2-1。断层南、北两端分别交于双庙断层（F1），走向为N10-15°E，走向长度为约1.5km，倾向280-285°，倾角35-45°，落差20-40m，该断层控制严密。

（4）葛店正断层（F4）为本矿的西部自然边界，自李楼村南，经李楼、张大庄东、程庄、张庄、刘药店、三清庙西向北延伸。区内走向长度大于10km。该断层沿走向变化较大，以24线剖面为界分为南北两段，南段走向为近南北向，倾向为270°，倾角70°，落差为580m，该断层控制程度较差。

（5）F4-1：位于本区的西北部葛店断层之东侧，南部和葛店正断层（F4）相交，为其分支，该断层在程庄北由F4分岔，经陈小庄、高庄、李家庄至前楼。区内走向长度大于4.5km。走向为N20-45°E，倾向为290-315°，倾角70°，落差105-210m，该断层控制程度较严密。

（6）F4-3：位于本区的中部葛店断层之东侧，程庄村西，断层两端分别和葛店正断层（F4）相交，为其分支，走向长度为1.15km。断层走向为近SN向，倾向为270°，倾角为70°。该断层控制严密，由16轨道下山巷道穿见，落差为150m。

（7）F16位于葛店背斜西翼，葛店正断层的东侧，北部被F4-1断层所截。该断层南起李楼，往北经东杨庄、周庄、葛庄交于F4-1，走向长度为3.2km。断层走向为N10°E，倾向为280°，倾角为70°，由南往北落差逐渐增大，为0-90m。该断层南段控制较差，中北部控制严密。

（8）F19位于葛店背斜的东翼，双庙正断层（F1）的西侧，在葛店北由F1分岔，往北经过大魏庄、张楼至陈大庄村东南。走向长度为2.65km。断层走向为N15°E，倾向为105°，倾角为65°，落差两端小、中部大，为65m。该断层控制较严密：南端由18皮带巷控制；1801孔和Y258孔之间煤层底板不连续；14补1孔与Y268孔之间煤层底板不连续；24081工作面对该断层有控制。

（9）F201位于矿区的北翼中部，南起任庄东，往北经过陈大庄、高庄东止于7-1孔附近，走向长度为1.5km。断层走向为N17°E，倾向为107°，倾角为65°，落差中部大，为75m，向两端逐渐尖灭。该断层控制严密：Y299孔和Y298孔之间煤层底板不连续；8-1孔于孔深374.80m揭露该断层，断层上盘为三煤段，下盘为二2煤底板，落差为75m；该断层由地震工作控制。

2.2.2NNW向和近E-W向断层

这两组断层主要分布在矿区北部，表现为数量少和规模小，对煤层破坏程度较小。

3　地质构造规律研究

3.1构造发育程度

本矿分为南、北两个采区，南部采区面积为2.94km2，发现断层18条，断层密度为6.12条/km2；北采区面积为2.42km2，发现断层16条，断层密度为6.61条/km2。综合全区构造发育情况，矿井构造复杂程度为中等偏复杂，即二类。

3.2背斜和主要断层的关系

本区构造主要断层发育在葛店背斜的两翼，主要断层的延伸方向和背斜轴方向一致，其中双庙断层（F1）切割了葛店背斜的东翼。葛店背斜和及其两翼的走向断层为同期形成的，均为晚燕山期四川运动的产物，其形成机理为：葛店背斜的形成于近东西向的挤压用力场，在背斜形成过程时，背斜两翼产生剪切应力，为断层创造了客观条件。井田内没有发现新生代复活构造。

3.3主要断层和小断层的关系

从小断层的发育情况看，分为NNE和NNW向两组，前者和主要构造平行，为同期形成的次生或派生构造；后者多受到主要构造的限制，其形成时间稍后。另外，区内北部在生产掘进中揭露4条北西向逆断层，四条逆断层呈同一走向展布于主干断层F1及F4的转折部位，断距3-10米，于区域构造形态及形成机制不协调，应为局部构造应力场所致。其展布范围也有一定局限性。由钻探及地震控制的断层16条，断距最小者7米，最大者580米。经钻探确定，后被巷道所穿见的断层5条，断距30米-90米。余者小型断层均为在巷道掘进过程中穿见，断距多在10米以下，唯F4-3落差较大，为150米；故在煤层开采中不应忽视勘探工程尚无法严密控制的小型断层的存在及对煤层开采的影响。

4　可采煤层

本区主要可采煤层分布在二叠系下统山西组（二煤段）及下石盒子组（三煤段）地层中，其中山西组含煤四层，自下而上分别为二1煤、二2煤、二3煤、二4煤，煤层总厚度为3.12米。山西组地层含煤系数为2.9%。二2煤为本区主采煤层，二2煤厚度0-3.40米,平均2.08米,采区资料统计,该煤厚度2.20-3.0米，平均2.64米。二2煤在全区厚度稳定，在矿区中部出现了较大面积的不可采薄煤带，煤层结构简单。下石盒子组地层中含煤五层，自下而上分别为三1煤、三煤、三煤、三4煤、三5煤，煤层总厚度为6.72米。下石盒子组含煤系数为1.73%。其中三煤和三煤为区内大部可采煤层，三煤厚0-3.56米，平均1.45米，三煤厚0-2.84米，平均厚0.97米。三煤及三煤煤层结构较为复杂，多数见煤点具夹矸。三煤为矿区内大部可采煤层，可采范围分布在矿区中北部。三煤为局部可采煤层，可采区主要分布在矿区北中部。

5　可采煤层对比研究

5.1对比方法与依据

本次主要利用标志层、层间距、煤岩层组合特征、化石组合特征、沉积旋回分析和煤质特征等方法进行煤与岩层的对比：

5.1.1标志层

利用的标志层主要有K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7等七个，各标志层的层位稳定，是划分地层单位及确认煤层层位的主要依据。

5.1.2层间距

区内各主要标志层、可采煤层层间距较为稳定，因此，利用煤、岩层层间距进行对比工作是本次利用的主要方法之一。

5.1.3岩性岩相组合特征

本区含煤地层岩性岩相组合特征明显，是煤岩层对比的有效方法之一。三煤段为一套近海湖滨环境的含煤地层，自下而上可分为六个沉积旋回，相对应的为六个煤层，形成煤层最集中的层段，有别于其它组段；三煤、三煤多位于相应旋回的上部。各旋回岩性均有差异，在横向上有可比性。

一煤组为一套浅海-滨海相的沉积特征，表现为多个“石灰岩-碎屑岩-煤层（炭质泥岩）”的岩性组合特征，明显区别于其它组段。石灰岩的层数、层位、厚度均较稳定，有利于各岩性段的划分。

5.1.4化石组合特征

本区化石丰富，标准化石及其组合特征具有很强的排它性，是岩层对比的重要工具。

5.1.5煤质特征

本区主要可采煤层二2、三、三煤在煤质上有着较明显的差异：原煤灰份产率自下往上逐步增高，二2煤为低-中灰煤，三煤为中灰煤、三煤为中-富灰煤；宏观煤岩类型二2、三煤为半亮-光亮型煤，三则为半暗型煤。

5.2煤层对比结果评价

在实际对比过程中，针对每个煤段的不同特点采用一种或几种方法进行对比，对比效果明显，煤的组段对比可靠；含煤地层、可采煤层对比清楚、可靠。

[1]河南省地质矿产局.河南省区域地质志 [M]，地质出版社，1989.

[2]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0215-2002.煤泥炭地质勘查规范 [S].北京：地质出版社，2003.

[3]中国煤炭地质总局.中国煤炭地质 [M]，中国煤炭地质编辑部,2008.

[4]常红梅.河南焦作煤田程村井田岩、煤层对比方法 [J]，地质学刊，2007.

[5]王贵成，朱琳.河南省永夏煤田煤及天然焦资源的综合研究 [J]，商丘师范学院学报，2011.

[6]张苗，郝珺，刘炎昊.河南省煤炭资源现状及其潜力评价 [J]，中国煤炭地质，2011. [7]吴云飞，晏玉莲.淮南煤田可采煤层的分布及物性特征 [J]，科技研究，2014.

[8]赵维龙，邱小龙，黄勇灵.贵州盘县保田煤炭勘查区全区可采煤层分布规律研究[J]，能源技术与管理，2015.

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-9-75-3

张传凤（1975～），男，地质高级工程师，研究方向为矿产普查与勘探。