老挝某煤矿地质特征及主要煤层结构变化特征

蒋万青，唐 勇，蔡东平

(四川省地质矿产勘查开发局二〇二地质队，四川 宜宾 644002)

老挝属于大湄公河次地区，该区为国内著名的三江特提斯构造域和华南加里东褶皱带向东南亚的延伸，具有较丰富的矿产资源[1-3]。老挝煤矿资源分布较为广泛，在其北部、中部、南部地区均有分布，主要有丰沙里—孟塞、万荣、沙拉湾等3个烟煤成矿远景区和南塔、桑怒—孟佩等2 个褐煤成矿远景区[4-5]。研究区位于沙拉湾烟煤成矿远景区，因此具备良好的成矿地质条件。

1 研究区地质特征

1.1 地层

研究区主要出露地层为泥盆系中、上统与石炭系下统长石砂岩、泥岩、硅质页岩，石炭系上统乍奎组内陆河湖相含煤沉积，二叠系下统会门组粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩、凝灰质砂岩（见图1），二叠系中统灰岩、砂岩、泥岩（见图2、图3、图4），二叠系上统致密块状玄武岩及火山碎屑岩、粉砂岩及泥岩，三叠系下统砾岩、砂岩、泥岩，新近系—第四系玄武岩。其中石炭系上统乍奎组为研究区分布的主要地层，分为乍奎组一段与乍奎组二段。乍奎组一段由浅灰—浅灰绿色凝灰质泥岩等沉凝灰岩或与火山碎屑岩组成，该段厚90～110m，平均100m。沿走向和倾向上岩性和厚度都较稳定。乍奎组二段为陆源碎屑，见较多植物化石，见较完整的沉积旋回，从下往上显示由粗变细的正粒序。沉积旋回底部为砾岩、含砾粗砂岩或中粗粒砂岩，从下往上见板状交错层理、水平层理等沉积构造，显示出河流滞留、边滩、心滩、天然堤、岸后沼泽、湖泊等沉积相特征。

图1 二叠系下统会门组腕足类动物化石

图2 二叠系中统古纺锤蜓化石

图3 二叠系中统腕足类动物化石

图4 二叠系中统蜓类、菊石类化石

1.2 构造

1.2.1 褶皱

S1向斜位于研究区中部，轴线走向NW-SE，与地层走向基本一致，轴面倾角较陡，北西翼地层走向为150°～170°，倾向为38°～60°；南东翼地层倾向为220°～250°，倾角为41°～57°。向斜核部出露最新地层为二叠系中统。

S2背斜位于S1向斜西南方，NW-SE 向延伸，轴面倾角较陡，延展长度约1km，平均宽0.5km，展布面积约0.5km2。南西翼地层倾向为230°～180°；北东翼地层倾向为50°～120°，倾角为41°～79°，该背斜轴线基本沿地层的倾向展布，为倾向背斜。

1.2.2 断层

F1断层为区域上走向逆断层，将本研究区分割为上下两盘，是本区的主断层，走向北西—南东，倾向南西，倾角50°～60°，断层铅直断距约为600～700m。该断层切穿地层二叠系会门组、二叠系中统及石炭系乍奎组，在断层上盘石炭系乍奎组地层被断至地表，该断层的两侧发育拖曳牵引褶皱及剪切节理。

F2断层位于研究区的中西部F1断层上盘，走向NW-SE向，倾向SW，倾角50°～60°为斜向逆断层。斜切交与F1断层，断层铅直断距约为400m。

1.3 岩浆岩

早二叠、中石炭地质时期，研究区具有多次火山活动，火山活动产物主要为形成多层厚度不等的火山碎屑沉积岩、凝灰岩等，少数蚀变为碳酸盐岩，见少量玄武岩。在晚二叠时期主要是基性玄武岩浆活动，在新近纪—第四纪主要是玄武岩浆沿断裂喷发，呈岩流、岩被等形式产出，在研究区以盖层形式出现。

2 含煤性

研究区含煤地层为石炭系上统乍奎组二段，含煤岩系地层厚度340～410m，平均厚375m。根据煤系地层岩性、岩相组合及含煤性特征，可将乍奎组二段自上而下划分为三个含煤地层亚段。即上亚段、中亚段及下亚段。

2.1 上亚段

上亚段由浅灰—灰色中层、中厚层状砂岩、含砾砂岩及深灰色粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、煤层组成。该亚段以会门组与乍奎组界线为顶界，以C3煤层底板为底界，厚90～100m。该亚段煤层真厚度大于0.05m 的有4～7 层，其中，中上部见煤线及薄煤层2～4 层，中下部见可采煤层2～3 层。达到可采厚度（煤层真厚≥0.60m）的煤层有3 层，编号为C1、C2、C3，其中可对比的稳定可采煤层有C1、C3，为主要可采煤层，C2煤层为零星可采煤层。

该亚段煤层总厚1.26～4.70m，平均3.29m，含煤系数1.32%～4.95%，平均3.46%。可采煤层总厚0.86～3.65m，平均2.75m，可采系数0.91%～3.84%，平均2.88%。含煤性全区较稳定。

2.2 中亚段

中亚段由深灰色中厚层状泥岩、粉砂岩、浅灰色石英砂岩构成多个沉积旋回，局部见砾岩、黑色炭质泥岩及煤线。顶界为C3煤层底板，底界为C7煤层顶板。该亚段厚度全区稳定，厚150～170m。该亚段煤层真厚度大于0.08m 的有6～9 层，煤层总厚0.76～2.01m，平均1.38m，含煤系数0.48%～1.26%，平均0.86%。含煤性南北部差异很大：在研究区北部多为煤线、炭质泥岩，见煤线（厚0.09～0.26m）4～8层，无一可采，向南含煤性逐渐变好，可采煤层总厚0.57～1.76m，平均1.17m，可采系数0.36%～1.10%，平均0.73%。

2.3 下亚段

下亚段由浅灰色石英质砾岩、含砾粗砂岩、深灰色泥岩、粉砂岩、炭质泥岩及煤层组成，顶界为C7煤层顶板，底界为乍奎组二段与乍奎组一段界线，厚100～140m。该亚段为研究区主要含煤段，该亚段煤层真厚度大于0.09m 的有4～8 层，达到可采厚度（煤层真厚≥0.60m）的煤层有5层，编号为C7、C8、C9、C10、C11，其中可对比的稳定可采煤层有4 层，编号为C7、C8、C10和C11。该亚段顶部见C7煤层之下35～40m 含1～3 层砾岩，未见煤，中部C8、C9、C10、C11煤层赋存较密集，沿走向或倾向存在相变、分叉等现象，多见高岭石泥岩，下部多为浅灰色砂岩，基本不见煤或偶见炭质泥岩。其中C7、C8、C10、C11为可采煤层，C9为零星可采煤层。

该亚段煤层总厚4.29～8.81m，平均6.55m，含煤系数3.58%～7.34%，平均5.46%，可采煤层总厚3.54～8.01m，平均5.78m，可采系数2.95%～6.68%，平均4.81%。含煤性南北部差异亦大，与中亚段截然相反：在研究区北部，该亚段煤层沉积较好，往南逐渐变差。

根据钻孔揭露显示，含煤岩系各煤层具有煤层厚度变化较大，煤层结构简单至复杂，沿走向有冲刷、变薄、分叉，沿倾向有相变、尖灭现象，深部与浅部不易对比，南北含煤性差异大，相变频繁等特点。

乍奎组二段煤系地层物源为陆源碎屑，见较多植物化石，未见海相化石，煤系地层中见多个较完整的级次不一的沉积旋回，从下往上显示由粗变细的正粒序。沉积旋回底部砾岩、含砾粗砂岩或中粗粒砂岩，从下往上见板状交错层理、水平层理等沉积构造。显示出河流滞留、边滩、心滩、天然堤、岸后沼泽等沉积相。

根据上述研究，研究区含煤岩系沉积环境为三角洲靠陆河湖相沉积。

3 主要煤层结构变化特征

3.1 C1煤层

赋存于乍奎组二段上亚段中部，上距乍奎组二段上亚段顶界35～55m，一般45m，下距乍奎组二段上亚段底界（即C3煤层底板）37.5～50m，一般40m，往南间距减小。该煤层与上亚段顶界之间一般含2～3 层煤线，顶板附近局部可见副芦木类化石，煤层易出现分叉，两分层间距2.5～4m，仅一个分层可采。煤层独立分层厚度0.74～1.25m，主要由煤、泥岩组成。可采厚度0.53～1.08m，一般0.70～0.72m（煤层厚度及结构变化见图5）。

图5 C1煤层厚度及结构变化图

含夹矸1～3 层，一般含1～2 层，夹矸厚0.03～0.31m，岩性主要为黑色泥岩。顶板多为黑色泥岩，深灰色粉砂岩，底板多为灰色砂岩，深灰色粉砂岩，局部见厚约0.3m 的炭质泥岩伪底。该煤层在可采区内煤层厚度稳定，且规律明显，煤层结构中等，属稳定的全区可采煤层。

3.2 C3煤层

位于乍奎组二段上亚段底部，其底板为乍奎组二段上亚段底界，距乍奎组二段上亚段顶界90～100m，顶板一般可见中芦木类化石。C3之上2～7m，之下7～12.5m，基本可见厚度小于0.2m 的薄煤层或炭质泥岩1～2层。煤层厚度0.53～2.73m，为全区主采煤层。

在F1下盘可采区范围可采厚度一般1.39～1.93m，平均1.67m，在钻孔ZK10-3揭露最薄，为0.53m钻孔最深底板标高揭露至-80.31m。在F1上盘，C3煤层较厚，可采厚度达2.39～2.63m，煤层结构简单，一般不含夹矸，偶见1 层夹矸，夹矸厚度0.02～0.11m，岩性为泥岩。顶板多为泥岩，局部炭质泥岩伪顶，底板为粉砂质泥岩、粉砂岩。该煤层厚度变化较小，可采厚度较大，多为单一结构，煤质较好，走向和倾向上都连续稳定，F1断层上下盘均有赋存，可作为研究区标志煤层，是研究区最为稳定的全区可采煤层（煤层厚度及结构变化见图6）。

图6 C3煤层厚度及结构变化图

3.3 C8煤层

位于乍奎组二段下亚段中部，上距乍奎组二段下亚段顶界（C7煤层顶板）35～55m，之间见1～3 层可作为对比标志的砾岩层。该煤层附近1～5m多见不可采煤层分支，在ZK10-3 中，该煤层下4m 见可采厚度达0.68m的分叉煤层。C8煤层厚度变化大，层位较连续稳定，结构复杂，一般含2层以上夹矸，局部为煤层与夹矸互层的多分层结构，夹矸与煤难以区分，煤质较差。夹矸岩性为含炭泥岩或炭质泥岩，夹矸厚0.03～0.21m。顶板一般为泥岩，多见炭质泥岩伪底。煤层可采厚度1.18～3.99m，一般1.5m 左右，最深揭露底板标高-304.95m，区内大部可采，往研究区南部，逐渐尖灭，该煤层属较稳定的大部可采煤层。

3.4 C10煤层

赋存于乍奎组二段下亚段中部，位于C8煤层之下约20m，上距砾岩标志层25～30m，顶底板附近多见煤线。煤层厚度0.44～2.69m，厚度一般变化较小，局部厚度变化较大，在ZK10-1中最大，为2.69m，表现为煤与夹矸难以区分的“花花煤”。煤层一般含1层泥岩夹矸，厚0.11～0.18m，结构较简单，ZK10-3 揭露显示含多层夹矸，结构复杂，并有分叉特征。顶底板多见高岭石泥岩，局部为炭质泥岩。

图7 C10煤层厚度及结构变化图

该煤层层位比较稳定，可采厚度0.66～1.02m，特征稳定。浅部厚度变化较大，可采厚度0.44～2.49m。南部ZK18-3钻孔揭露仅0.16m，显示出该煤层往南部变差的特征。走向上该煤层连续稳定，倾向上变薄，为较稳定的区内局部可采煤层。

4 结论

研究区含煤地层为石炭系上统乍奎组二段，为陆源碎屑沉积，见较完整的大小沉积旋回，从下往上显示由粗变细的正粒序。沉积旋回底部为砾岩、含砾粗砂岩或中粗粒砂岩，从下往上见板状交错层理、水平层理等沉积构造，显示出河流滞留、边滩、心滩、天然堤、岸后沼泽、湖泊等沉积相特征。研究区含煤岩系沉积环境为三角洲靠陆河湖相沉积。研究区内各煤层层厚在各工程揭露中差异较大，存在少量特厚点，煤层结构也存在少量复杂类型，煤层在走向上有冲刷、相变、分叉等现象，在倾向上从深部到浅部存在尖灭现象，但各煤层层位较为稳定，基本能完成煤层对比，主要可采煤层划分为较稳定型煤层。