安鹤煤田晚古生代成煤环境及聚煤规律研究.pdf

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总第165期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2013．05．003安鹤煤田晚古生代成煤环境及聚煤规律研究李利娟，宁超，李海伟(1．河南理S-大学资源环境学院，河南焦作454000；2．河南省煤田地质局三队，河南新乡453003)摘要：文章通过对晚石炭世本溪组一晚二叠世上石盒子组成煤环境的分析，总结了该区的聚煤规律及主要可采二。煤层和一。可采煤层的发育特征。关键词：安鹤煤田；晚古生代；成煤环境；聚煤规律中图分类号：P618．11文献标识码：A文章编号：1005—2798(2013)05—0007—02ResearchofLatePaleozoicCoal——formingEnvironmentandCoalAccumulatingLawinAnheCoalfieldLILi-juan，NINGChao，LIHai-wei(1．ResourcesandEnvironmentCollegeofHenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000，China；2．ThreeTeamsofCoalfieldGeologyBureauinHenanProvince，Xinxiang453003，China)Abstract：ByanalysisofLateCarboniferousBenxiFormation—LatePermianworldShihezicoalenvironment，itsummedupthedevelop—mentcharacteristicsofcoalaccumulationlawinthisareaandthemajormining21and11mineablecoallayer．Keywords：Anhecoalfield；LatePaleozoic；coal—formingenvironment；coalaccumulationlaw安鹤煤田位于华北板块南部，属华北石炭二叠大规模的森林，进而发展成为泥炭沼泽，形成一煤纪聚煤区。该区的聚煤作用始于石炭世本溪组，至层。随后由于西tASk]亚板块对华北板块俯冲加剧，晚石炭世太原组和早二叠世山西组达到高潮，早二而古特提斯洋壳对华北板块俯冲减缓，出现了“南低叠世下石盒子组逐渐衰退。文章通过收集和分析北高”的古地形，使海水从东南方向侵入该区，使一，勘查资料，概略分析了安鹤煤田晚古生代煤系地层煤层发育中止，取而代之为碳酸盐岩沉积，而北部为沉积环境及聚煤规律，对该区煤炭资源勘查及煤田陆源区。由于地壳运动的不平衡性，使海平面动荡开采具有一定的指导意义。不定，在该区海进、海退；在海进期形成石灰岩，海退时形成泥岩，然后发育煤层，使得“碳酸盐岩台地相1成煤环境分析一潮坪相一泥炭沼泽相一碳酸盐台地相“交替出现，1．1晚石炭世本溪组形成多个“石灰岩一碎屑岩一煤层一石灰岩”的沉加里东运动结束后，由于西伯利亚板块对华北积旋回。由于晚石炭世早期和晚期总的海侵规模板块俯冲减缓，形成了北低南高的古地貌J，致使晚大，时间长，次数多，故下部灰岩段和上部灰岩段的石炭世海水从东北方向侵入本煤田，接受本溪组沉石灰岩厚度大，稳定，层数多。而中期海侵规模小，积。因为古风化壳上古溶洞发育，地形凹凸不平，对次数少，故中部碎屑岩段石灰岩发育程度差，碎屑岩海水起到阻挡作用。所以该区以泻湖相为主，仅在发育。王家岭煤矿，鹤壁市四矿和九矿一带出现障壁岛相，1．3早二叠世山西组鹤壁市南出现了泻湖相与障壁岛相过渡区，局部有太原组顶部的Lq石灰岩沉积之后，由于西伯利碳酸盐局限台地相。亚板块对华北板块俯冲进一步加剧，北部地势更加1．2晚石炭世太原组增高，海水由东南退出该区，来自阴山的古河流携带经过晚石炭世对煤田充填补平后，该区形成了大量碎屑物对该区进行充填，形成三角洲沉积环境。收稿日期：2013-03-06作者简介：李利娟(1981一)，女，河南温县人，工程师，在读工程硕士，从事煤田地质勘查工作。7 李利娟等：安鹤煤田晚古生代成煤环境及聚煤规律研究第22卷第5期二煤聚煤前的环境为三角洲沉积体系。根据小紫泥岩段的沉积环境为淡水湖泊相，位于分其沉积物特征，可划分为：分流河道一河口砂坝相流河道间的低洼地带，岩性主要为含菱铁质鲕粒的区，分流涧湾一分流河道相区，漫滩湖泊一分流河道铝土质泥岩，且有不规则状的紫斑。相区，分流涧湾一泛滥盆地相区，漫滩湖泊一沼泽相1．4早二叠世下石盒子组区，其划分原则及分带隋况见图1。由于西伯利亚板块对华北板块的持续俯冲，使阴山古陆不断抬高，河流不断向南推进，提供大量陆源物质，继续发育三角洲沉积体系。根据其沉积特征分析，可分为上三角洲平原相区和下三角洲平原相区。该三角洲沉积体系可分为四个自旋回，相对应地划归为三煤段、四煤段、五煤段和六煤段，由于该三角洲为高建设性三角洲，故煤层不发育。1．5上二叠世上石盒子组1)七煤段：继承了下石盒子组的沉积体系，为上三角洲平原相区，可划分为分流河道和分流涧湾。由于成煤环境不稳定，不利于植物生长，故煤层不存在，到了七煤段形成晚期，发生了来自东南方向的海侵，形成了2～5层硅质泥岩，为该区主要标志层之图1二煤聚煤前沉积环境一随着阴山古陆的相对稳定，停止供给陆源碎屑O2)八煤段：为七煤段后期短暂海侵之后，堆积物质，使原来三角洲体系废弃，在原基础上，出现大的一套新的三角洲朵叶体，可划分为分流河道及分规模的森林，形成大规模的泥炭沼泽，最后形成二流间湾相区，由于陆源碎屑物质供应充足，环境不利煤层，由于二煤泥炭沼泽受河流及海水影响小，故于植物生长，故未成煤。二煤呈现出低灰和低硫的特征，由于煤盆地基底下降，在二煤泥炭沼泽上出现漫滩湖泊。从而，阻止2聚煤规律及其控制因素二煤发展，最终演变为灰黑色泥岩及炭质泥岩。大占砂岩段和香炭砂岩段的沉积环境为一套充该区晚古生代聚煤作用从晚石炭世开始，到早二叠世早期达到鼎盛时期，然后逐渐衰退，终止于晚填淡化海湾的浅水三角洲沉积体系。该三角洲体系以河流作用为主，且受潮坪作用影响，由分流河道相二叠世早期。究其原因，主要与大地构造、沉积环境、岩相古地理格局的变迁及古气候变化等密切相区和分流河道一漫滩、湖泊相区组成，其分布见图关。2。大占砂岩段和香炭砂岩段分别代表二煤层聚煤后的第一个沉积旋回和第二个沉积旋回。由于三角晚石炭世早期，由于地壳沉降，海水主要由东北方向侵入华北，华北石炭、二叠纪盆地开始形成J。洲体系活动频繁，不利于有经济价值的可采煤层的形成。该区处于盆地南带，海水抵达较晚，加之凹凸起伏的风化基底，使得水体盐度变化大，不利于成煤植物繁衍和泥炭堆积，故本区仅局部可见薄煤线。晚石炭世晚期为海侵高潮期，聚煤作用发生于该溪组充填夷平之后形成的陆表海滨岸地带。一煤层聚煤前，海水退去，该区由泻湖环境转化为潮坪环境。由于地势较平缓，气候较温暖，植物繁茂，潮坪又演化为分布广阔的泥炭坪环境。随着地壳缓慢下沉，聚煤作用持续进行，形成普遍发育的泥炭层。聚煤后，海水侵入，地壳快速下降，沉积了泻湖相泥岩、碳酸岩台地相石灰岩，泥炭层得以埋藏保存，遂成为大部可采的一煤层。其他石炭世煤层成煤环境与之相似，但由于地壳脉动频繁，泥炭坪相分布范口分流河道一河13砂坝相区；围较小，聚煤作用时间较短，埋藏条件较差等，故形日浸滩湖道一分流河道相区图2早二叠世沉积环境成的煤层不可采或偶尔可采J。(下转第19页)8 韩军儒：整体耦合让均压支护技术在红会四矿4702煤二机道的试验和应用第22卷第5期道变形量大幅度减少。②巷道顶板绝对下沉量受一2)较好控制了围岩变形，工程安全性有较大定的掘进影响，距离掘进头越近，顶板下沉速率越提高，同时为矿井支护技术改进和同类条件巷道支大。③通过现场观察，采用该技术试验的巷道断面护推广应用积累了宝贵经验。成型较好，直观上无明显变形，使用价值较高。7结语6技术经济评价综上所述，采用该支护技术，巷道变形得到控1)避免了巷道二次扩修及其费用。经后期持制，支护质量大幅度提高，且具有广泛的推广应用价续观测，原支护巷道在顶板离层位移计安装1个月值。该支护技术与施工机具基本配套，施工人员易后，顶板下沉量达200mm以上，两帮移近量最大达于掌握；巷道在服务期内无需维修，矿井巷修费用明到1000mm，巷道底鼓量最大达到1000mm，严重显降低；生产系统安全可靠，经济效益和社会效益十影响巷道通风、行人安全，必须进行二次扩修；采取分显著。整体耦合让均压支护技术，顶板下沉量均在60mm以内，对安全生产无明显影响，不再进行二次扩修，[责任编辑：路方]每米可节省材料费1788元，节约了人力资源。(上接第8页)浅水海湾进积的复合三角洲沉积体系，小规模海平安鹤煤田的南部与北部一煤层形成于泻湖基面升降事件导致了三角洲各种亚环境向海、陆方向础上发展的泥炭坪，中部一，煤层形成于潮坪基础上的多次演替。的泥炭坪，因最有利成煤环境的为潮坪，故一煤层据目前勘查资料，尚未发现该区有四煤组之后中部煤厚较大。的煤层发育。早二叠世早期，海退发生，该区由浅海环境转化3结语为海陆过渡相的三角洲前缘环境。二煤层聚煤前，沉积相由河口坝、分流涧湾过渡为潮坪。由于古地安鹤煤田含煤地层为晚石炭世太原组一晚二叠理环境稳定，潮坪相发育充分，分布广泛，其上蛇曲世上石盒子组，具有工业价值的煤层主要为太原组河与溪流遍布，古气候适于高大乔木生长，渐演化为的一煤层和山西组的二。煤层。受成煤环境的影泥炭沼泽相。在地壳缓慢下降，且下降速率与泥炭响，一煤层中部厚，南北薄。而二。煤层厚度变化堆积速率近等条件下，聚积了厚厚的泥炭层。聚煤趋势为北西薄南东厚，这与早二叠世海退方向一致。后地壳迅速下降，有短暂海侵发生，分流涧湾相细碎参考文献：屑岩覆盖在泥炭层上，使其被埋藏和保存，形成了全区可采的二煤层。早二叠世其他煤层基本形成于[1]王定武，王运泉．煤田地质与勘探方法[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2005．漫滩湖泊相基础上，小范围发育的泥炭沼泽环境，聚[2]郭熙年，唐仲林，李万程，等．河南省晚古生代聚煤规律煤作用面积小、时间短且不充分，故属于不可采或偶[M]．武汉：中国地质大学出版社，1991．尔可采煤层j。[3]姜在兴．沉积学[M]．北京：石油工业出版社，2006．安鹤煤田二煤层厚度变化趋势为北西薄南东[4]韩德馨，杨起．中国煤田地质学[M]．北京：煤炭工业厚，这与早二叠世海退方向一致。早二叠世初，随着出版社，1980．海水向南东退却，该区自北西向南东逐步由潮坪相[5]王庆伟．岩体力学在煤体变形中的应用[D]．焦作：河南理转化为泥炭沼泽相，北西部泥炭沼泽相持续时间较工大学，2O07：62—68．短，煤厚较小；南东部泥炭沼泽相持续时间较长，煤[6]李利娟，张智杰，高建国，等．河南省安鹤煤田煤炭、煤厚较大。另外，局部的煤厚变化与沉积基底起伏等层气资源潜力评价报告[R]．新乡：河南省煤田地质局有一定的关系。三队，2009：25—39．早二叠世晚期，该区在总体海退的趋势中，有数[责任编辑：路方]次小规模海侵，下石盒子组偶见的四煤便形成于向l9