宁武煤田潞宁井田侏罗系大同组煤层稳定性评价及煤厚控制因素探讨

尹伟强

（山西潞安矿业集团有限公司地质处，山西长治046200）

宁武煤田潞宁井田侏罗系大同组煤层稳定性评价及煤厚控制因素探讨

尹伟强

（山西潞安矿业集团有限公司地质处，山西长治046200）

潞宁井田位于宁武煤田宁静向斜轴部，主采煤层为侏罗系中统大同组上段湖泊沉积。文章依据地质勘探及煤矿地质成果，对潞宁井田侏罗系2、3号煤层稳定性进行了定性与定量分析评价。经分析认为潞宁井田煤层煤厚控制主要为湖泊沉积环境作用及后生河流冲刷作用。

潞宁井田；煤层稳定性；煤厚；控制因素

潞宁井田位于山西中台隆起中北部，吕梁断隆北东部，宁静断陷盆地中部，是山西六大煤田之一的宁武煤田重要的生产矿井，主采煤层为侏罗系2、3号煤，目前开采侏罗系2号煤层。本文在煤田地质成果基础上，进行煤层稳定性评价，在此基础上探讨煤层煤厚控制因素，对于煤矿生产有着重要意义。

1 井田地质构造特征

潞宁井田位于宁武煤田中部，地表为大面积新生界黄土覆盖，本井田地层由老到新分别为三叠系上统延长组（T3y）、侏罗系中统大同组（J2d）、侏罗系中统云岗组（J2y）、侏罗系中统天池河组（J2t）、第四系上更新统（Q3）、第四系全新统（Q4）[1]。

图1 2号煤层冲刷带与煤层底板等高线

井田位于宁静向斜北中部偏北西翼，地层呈北东—南西向展布，宁静向斜轴通过井田。总体构造为走向NE的向斜，地层倾角在2～16°。井田西部地层产状较陡，达16°左右，在井田边界外西北部煤层露头区煤层倾角达36～45°。井田内断裂构造不发育，未发现大的断层存在，未发现陷落柱、岩浆岩等构造，井田东部、东南部分布有若干冲刷带，见图1。

2 含煤岩系

侏罗系大同组平行不整合于三叠系延长组之上，为一套还原条件下的河湖相含煤建造，侏罗系大同组上段（J2d2-3）是井田内主要含煤地层，位于云岗组底部砂岩K21标志层之下。主要由灰色细粒—中细粒砂岩夹泥岩，碳质泥岩、粉砂岩、煤层组成。所含煤层上部为2号煤，位于大同组三段上部，上距云岗组底部K砂岩约15 m，顶板岩性多为炭质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，底板岩性绝大部分为泥岩。煤层厚0～5.80 m，2号煤层均厚3.35 m。3号煤层位于大同组上段的三亚段中上部，上距2号煤层27.10～35.88 m，平均32.11 m。顶、底板岩性一般为泥岩，煤层厚0.13～1.90 m，均厚1.24 m[2]。

井田北部2、3号煤层存在露头，煤层产生风氧化现象。2号煤层为特低灰—高灰、特低硫—中硫分、中低热值—特高热值气煤，%测定值平均0.77%。3号煤层为特低灰—高灰、特低硫—中高硫分、中低热值—特高热值气煤，%测定值平均0.65%。同一煤层煤类单一，煤质分布略有差异。2号煤灰分表现为中部低、南北高，发热量与灰分相反，南部硫分略高；3号煤灰分表现为北部较高，南部低，硫分分布特征与灰分特征相似[3]。见图2，图3。

图2 2号煤灰分等值线

图3 3号煤灰分等值线

3 煤层稳定性评价

3.1 定性评价

侏2号煤层煤厚变化规律表现为西厚东薄，北厚南薄。煤层的层位稳定，厚度及煤质有一定变化，煤类单一；含0～1层夹矸，结构简单；全区煤层大部可采，属大部可采的较稳定型煤层。见图4，图5。

图4 2号煤层煤厚等厚线

图5 3号煤层煤厚等厚线

侏3号煤层煤厚变化规律为东北薄，南部较厚。煤层的层位稳定，厚度与煤质有一定变化，煤类单一；煤层未见夹矸，结构简单；全区煤层大部可采，属大部可采的较稳定煤层。

3.2 定量评价

3.2.1 计算方法

依据相关规程，煤层可采性指数计算方法：

式中：Km为煤层可采性指数；n为参与煤层厚度评价的见煤点总数；n′为煤层厚度大于或等于可采厚度的见煤点数。

煤厚变异系数计算方法：

式中：γ为煤厚变异系数；M1为每个见煤点的实测煤层厚度；为煤矿（或分区）的平均煤层厚度；n为参与评价的见煤点数；S为均方差值[4]。

3.2.2 参数选用

2号煤层定量计算依据规定要求选用40个钻孔资料，15个井下见煤点。其中36个钻孔煤层厚度大于可采厚度，井下见煤点15个均大于可采厚度，平均煤厚为3.35 m，属于中厚煤层[5]。

3号煤层定量计算依据规定要求选用41个钻孔资料。其中39个钻孔煤层厚度大于可采厚度，平均煤厚为1.24 m，属于薄煤层，见表1。

表1 煤厚统计表

3.2.3 计算结果

2号煤层的可采性指数为92.7%，煤厚变异系数为0.41，定量评定为较稳定煤层。

3号煤层的可采性指数为95.1%，煤厚变异系数为0.27，定量评定为稳定煤层。

3.3 综合评定

根据定性和定量评定结果，2号煤层变异系数虽较大，但仍然呈稳定型产出，2号煤层评定为全区大部可采的较稳定煤层。3号煤层评定为全区大部可采的稳定煤层。

4 煤厚控制因素分析

一般认为，煤层厚度变化是多种作用的结果，总体上受控于沉积体系，局部变化受河道砂体影响[6]，后期构造作用对煤厚也有一定影响[7]。

4.1 沉积环境对煤层厚度的作用

潞宁井田所在的宁武煤田为湖泊三角洲的三角洲前缘相沉积，厚度变化较大。由于侏罗系沉积旋回导致的水位上升，湖面面积扩大，形成湖相泥岩，此时泥炭沼泽不发育，煤层较薄，部分区域湖泊沉积覆盖泥炭层形成矸石层。此后由于三角洲进积作用，北部发育三角洲平原沉积，南部发育有三角洲前缘相或前三洲相沉积，泥炭沼泽广泛分布，煤层范围扩大[8]，造成纵向上岩性、岩相的多变性，在井田内表现为部分地段缺失伪底，直接底板为泥岩、粉砂岩[9]。

4.2 后生河流冲刷对煤层厚度的作用

依据潞宁井田的侏罗系2、3煤层底板等高线图和剖面示意图分析，研究区内侏罗系煤层成煤后期，由于古河流的冲刷作用，使得研究区内东部、东南部煤层遭到较强烈的后生河流冲刷剥蚀作用，产生大范围的薄煤带或无煤带，同时表现为相应区域内煤层灰分增大[10]。见图1，图2，图5。

5 结论

潞宁井田侏罗系大同组2号煤层为全区大部可采的较稳定煤层，侏罗系大同组3号煤层为全区大部可采的稳定煤层。井田煤层厚度的主要控制因素为成煤后期古河流冲刷作用，其次为成煤时期的湖相沉积升降运动作用。

[1]薛少波，朱长生.宁武煤田朔南矿区5-6号煤层沉积环境及对比研究[J].中国煤炭地质，2008,20(5)：7-9,19.

[2]侯振国.山西省宁武煤田侏罗系含煤地层特征[J].科技情报开发与经济,2011,21(25)：202-204.

[3]中国煤炭地质总局一七三勘探队.潞宁煤业有限公司矿井地质类型划分报告[R].2015：34-40.

[4]国家安全监管总局，国家煤矿安监局.煤矿地质工作规定[M].北京：煤炭工业出版社，2016.

[5]山西省地质勘查局二一一地质队.潞宁煤业有限公司2015年度矿井储量年报[R].2016：16.

[6]张小东,王思科,张硕,等.胡襄煤田煤层厚度变化特征及其控制因素[J].河南理工大学学报（自然科学版）,2015,34(3)：321-326.

[7]刘程，李向东，杨守国.地质构造对煤层厚度的影响研究[J].煤矿安全，2008,39(5)：14-16.

[8]常江林，任斗金，高强.山西宁武煤田的大同组[J].地层学杂志，1996,20(4)：266-268.

[9]张佳琪，魏红红，王宏波.志丹探区侏罗系—上三叠统沉积环境和沉积相[J].西北大学学报(自然科学版)，1998,28(4)：325-329.

[10]武雁玲.山西宁武煤田侏罗纪含煤地层特征[J].山西煤炭,2002,22(2)：30-31,33.

Stability Evaluation of Datong Jurassic Coal Seam of Lu-ning Coal Mine of Coalfield of Ningwu

YIN Wei-qiang
(Geological Department of Lu'an Mining Group Co.Ltd,Changzhi Shanxi,046200)

Lu-ning mine is located in in the Ningwu coalfield,We did the main coal seam of Datong Jurassic sedimentary formation of lakes.On the basis of geological exploration and mine geological results,the analysis of qualitative and quantitative evaluation of Lu-ning mine Jurassic coal seam stability.According to the analysis,Lu-ning coal mine coal thickness control is mainly lake sedimentary environment and epigenetic effects of river scouring.

Lu-ning coal mine;stability;coal thickness;control factors

P624.6

A

1674-0874(2017)02-0062-03

〔责任编辑 王东〕

2017-02-08

尹伟强（1983-），男，山西长治人，硕士，工程师，研究方向：矿井地质。