抚顺煤盆地含煤地层及聚煤分析

科技信息O矿业论坛○SClENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年第23期抚顺煤盆地含煤地层及聚煤分析赵育文中国煤炭地质总局煤炭信息中心河北涿州072750)【犢要】抚煤盆地为NNE向不对称向斜断醅盆地,含煤地层为古近系古断统-始新统抚顺群,含煤三层(),老虎台组B组、栗子沟A煤层厚度变化較大,为不稳定煤层;中部古城子組煤层结构复杂,最厚达130m,平均厚度50m。根沉积特征分析,含煤岩系形成时,盆地高羞小,湖泊体系广泛发育,河流体系仅在火山噴发间歇期初期形成堆积物,在盆地边緣可能发育冲积肩体系沉积。巨厚煤层可能形成于浅湖环境戚煤物质则来源于湖泊周壕的泥炭沼泽和入湖的河流特別是东西两側的河流其异常丰富的成因除与河流有关外,还与风暴流及水下重力流等作用有关,是一种异地一撇异地-原地混合堆积形成的爆层。【关键词】姝盆地;含煤地层;湖泊体系;河流体系;冲积扁体系;抚顺抚顺煤盆地为NNE向不对称向斜构造盆地北翼被逆断层截切,全盆广泛发育泥潭沼泽形成了全区分布的煤层,是盆地的主要成煤产状较陡。古新-始新统地层不整合于下白垩统碎屑岩岩系之上,断陷期。巨厚的古城子组煤层就是在这种沉积背景下,经历了一个相当长盆地的基底为前真晨旦系花岗片麻岩。盆地古近系和新近系充填总厚构造稳定期而形成的。该煤层在煤口西部最大厚度为130m,中部为88-1050m,日下而上可分为三个组玄武岩组(老虎台组)杂色凝灰75-4m,东部为45-14m至东端则减薄至8m,总体变化趋势为北部、若组(栗子沟组)和主煤层、油页岩和绿色泥岩组(古城子组)。酉部厚而东部、南部薄这种厚度变化趋势与古城子组的沉积厚度变↑含煤地层化趋势基本一纹计军屯组沉积期湖水进一步加深,以湖深相泥岩、油页岩为主11老虎台组。老虎台组下部玄武岩段,主要为玄武岩夹灰黑色、灰仅局部具备聚蝶环境,形成05~0.8m的薄煤层。西露天组耿家街组绿色泥岩、砂岩和粉砂岩,含煤1-4层(B煤组),后07-2734m,与下沉积期,进一步加深并基本保持较深水这一性质沉积以湖泊泥岩为伏白要系龙风坎组地层成不整合接触上部凝灰岩-玄武岩段,主要为主。凝灰岩、玄武岩加凝灰质砂岩等,后150-250m,不含煤抚顶盆地早期充填以火山岩为主,含煤沉积仅发生于火山喷发间粟子沟组;由灰绿色、灰白色凝灰岩凝灰角砾岩、凝灰质砂岩、泥歇期的山问盆地煤层薄、变化大。在盆地演化中期火山活动渐趋微岩组成含卡富的孢粉组合,后765-250m,煤层厚026-1089m(A煤弱,火山碎屑供应减少,在热沉降背景下泥炭沼泽持续发育形成巨厚煤层。盆地西部为剥蚀边界东部已接近原始沉积边界原始沉积盆地12粟子沟組。由灰绿色、灰白色凝灰岩凝灰角铄料凝灰质砂岩、范围应比现存煤盆地范围要大。主煤层沉积期沿盆地长轴方向形成两泥岩及煤层组成厚度76-250m,煤层厚026-1089m个次级凹陷,以西部和中部沉积厚度最大;后期盆地扩展覆水加深,进3古城子组。古城子组是主要含煤地层,每层顶底板均为弹指你演步演变为深水湖泊形成巨厚湖泊油页岩和泥岩技黑色泥岩,含丰富的孢粉组合及植物化石,组厚40-195m,平均后50m;煤层中产烛煤、琥珀煤层一殼厚50~60m,最厚可达130m,其中3超厚煤层的成因本煤层后07-97m,平均厚50m。抚顺盆地古城子组主煤层最大厚度为97m,若按泥炭和煤层的压计军屯组:为一套褐色、暗褐色泥岩、油页岩、泥灰岩,厚48-缩比约6:1来计算,当时泥炭厚度约600m。如果按每年准积厚1mm加m,含动物及档物化石含0.50.8m厚的煤层的泥炭推算,则需要约60万年的时间。在该盆地中尽管尚未发现高能④西露天组。以一套灰绿色块状泥岩为主家暴层状泥岩和没绿量的冲击扇体系沉积可熊被剥蚀),但在60万年浸长的时间内能够色泥岩,厚48190m保持稳定的单一的泥炭沼泽环境而没有受到其他碎屑岩体系的任何6耿家街组。为褐色泥岩加杂色泥岩、页岩和海层绿色泥岩,厚影响这是不可想象的。1l38m,含叶肢介、介形类等动物化石及孢粉组合,与上覆第四系吴冲龙等(194,197)在抚顺盆地巨厚的本层煤中发现:①该煤成不整合接触层的相主要有泥质重力流沉积砂质重力流沉积浅湖黑色泥岩、腐殖2沉积体系及其演化型碎屑泥炭沉积和腐殖-腐泥混合型泥炭沉积5种类型。②腐殖型碎眉泥炭沼泽沉积的特征之一是滑塌现象特别发育在整个煤层内滑塌抚顺群由纽碎屑岩组成在含煤岩系形成时盆地高差小湖泊体强度在剖面上是示了由西向东、由端部向盆地中心逐渐减弱并消失的系广泛发會河流体系仅在火山喷发间歇期初期形成堆积物,在盆地特征。在垂向上一般滑塌中部在走向土延伸长(3km),上下部延伸短边缘可能发育冲积扇体系沉积。(1km).滑塌构造延仲距离由下中、有中而上的这种渐变的变化规河流体系主要发育于老虎台组与果子沟组沉积期,具有如下特律显示古城子组主煤层沉积期灾变能量经历了由弱而强、又由强而征:有凝灰岩凝灰质砂岩、砂岩组成分选型差;具有波状层理、透镜状弱的变化发展过程。特征之二是在同一煤层内滑塌层理块状层理层理:颗粒略具定向排列;岩石颗粒往上略变细。琥珀体泵广泛发育于递变层理、水平层理四种碎屑泥炭沉积亚相无论在懺向上还是在垂计军屯组、歌家街组中,以泥岩、油页岩泥灰岩为主,含少量粉砂岩细上,都构成了特征的相序列,与风暴作用所触发的重力流沉积有许多砂岩,发育水平层理或不具层理,含有丰富完整的植物化石以及介形相似之处,同时在一些相序中也可见到与煤层层面之间呈斜交或近于虫叶肢介化石。直交关系的粗大菱铁矿化树干残块。③腐殖-腐泥混合形泥炭沉积是老虎台组沉积其大致相当于盆地初始裂陷期,该期裂陷作用明腐殖型泥炭细碎屑于藻类遗体的混合物。其中可见到体型大的鱼化显沉降速度和辐度均较大,火山活动强烈,以湖泊体系为主,推测在石可能代表了滑塌事件之后的原地较深水沉积。它与腐殖型碎屑混盆地边缘应广泛发育冲积扇体系及河流体系沉积。各种沉积不断超覆炭沉积在垂向上既有过渡关系又有突变关系,其中过渡关系表现在层于白垩系龙风坎组之上,盆地沉积范围逐渐扩大在火山喷发的间歇内,而突变关系表现在层间在水平方向上则呈过渡关系。④泥质重力期在河流体系充填盆地的基础上局部有聚煤作用发生但强烈的构造流沉积、砂质重力流沉积浅湖黑色泥岩三种沉积呈夹矸形式存在于活动及持续时间的短暂导致煤层仅局部发育(如B煤层组)。果子沟组和古城子组沉积期大致相当于盆地扩张器,与初始裂陷常与煤凨中国煤化工交高时期的产物,他们泥炭沼泽沉积的是滑期相比盆地的裂陷作用要弱得多,但沉积范围要大的多。初期以河塌强度变流湖泊体系为主可能在盆地边缘还有冲积扇体系冲击,碎屑岩体系灭、垂向CNMHG向东逐渐减薄并尖的不断进积导致湖盆的局部激浅诱发聚煤作用而形成高灰分的A煤积期灾变能量由西向东的逐渐减弱、垂向上由下而上能量由弱强-弱组。随后碎屑岩体系的进一步进积导致湖盆大面积淤浅在此基础上的变化过程浅湖黑色泥岩则代表了风暴平静期的正(下转第401页)科信鳥O矿业论坛SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年第23期第四系含水层的部分水,受地形影响随坡向向南径流地形较缓的井该灰岩厚度相对小既便富水,构不成对矿井充水威胁因此将[田南部,为浅层地下水的富集区灰岩与煤层底板砂质泥岩及本溪组铝土质泥岩作为一煤层与寒武4突水危险性预测系灰岩含水层向的相对隔水层二是按采动裂隙影响深度经验值12m计算,影响范围一般在石(1)采用公式炭系太原组下段L灰岩层中因此将石炭系本溪组铝土质泥岩作依据目前常用的突水系数公式:为一(庚20)爆层与寒武系灰岩含水层的有效隔水层厚度计算。Ts=P/(M-Cp)式中:Ts突水系数MPam);据钻孔揭露煤层底板标高、水压和隔水层厚度计算了突水系数P—一承压水压力MPa结果表明,突水危险区主要分布于-300m标高以下,水压05MPa以实测隔水层厚度(m)上C矿压破坏深度(m);(2)参数选择①依据研究区含水层赋水性补给与径流条件、导水断裂构造等(1)该矿井水文地质单元特征。受锅底山断层阻水影响区域水文水文地质条件等特征,参考其它大水矿区突水系数临界值经验参数及地质单元分为东西两个水文地质单元。吴寨矿处于相对简单的东部相邻二矿矿井突水情况,见表1,突水威助区与危险区临界值分别采水文地质单元。用0065与0.10(2)灰岩地下水赋水规律。以-150m和-350m标高为界,依次划要1其它矿区临界突水系数采用值分为强、中等、朝富水区Tab 1 Adopted value of the critical water bursting(3)突水危险性预测。突水危险区主要分布于-300m标高以下,水coefficient of other mine压05MPa以上(4)防治水措。研究区内动态水源补给有限,矿井排水以消耗静临界突水系数N||矿区|临界突水系数Nn|储量为主矿并水的防治应以或水降压为主￠峰峰、邯幣0.066-0076博【参考文魅】0060-0.10井阱00-0150[1]王宏斌刘伯矿井水害防治技术M北京煤炭工业出版社,2007,9:92孙峰根罗绍河,等关于地下水排泄的若千理论问题焦作矿业学院学报,矿井水文地质规程00600.1503〕李忠建魏久传,尹会永郭建斌官云章张彬媒层底板突水危险性预测系②,煤层开采时,底板采动裂隙发育深度采用矿区经验值取开发与应用媒矿安全,2010.03[4管恩太河南煤矿区奥灰寒武水上采煤水害控制救援技术煤矿安全,26)二(已15)煤层巷道1号水文观测孔,测定寒武系灰岩水位标(o:384高-255m:相邻二矿东翼突水点标高-25m,因此采用25m作为突作者简介:宁超196-),男,河南洛阳人,水系数计算的依据。④有效隔水层厚度,按两种情况分别计算院煤田晋查与碧探专业,现任教于河南理工大学,长期从事矿产普查与翻探煤矿瓦新及媒矿矿并水胁治方面的教学与研究。是依据一煤层底板至寒武系灰岩顶面钻孔统计厚度减去底板采动裂隙影响深度计算结果。其主要依据是:区内施工的两水文钻孔,在揭露石炭系太原组Ien灰岩时均未见有溶剂和出水现象,同时[责任编辑:王静上接第387页)常的湖泊沉积物。发生于火山喷发间歇期的山间盆地煤层薄、变化大。在盆地演化中期由此可以得岀,抚煤田的巨厚煤层可能形成于浅湖环境,成煤火山活动渐趋微弱,火山碎屑供应减少在热沉降背景下泥炭沼泽持物质则来源于湖泊周缘的泥炭沼泽和人湖的河流,特别是东西两侧的续发育形成巨厚煤层。后期盆地扩展覆水加深,进一步演变为深水湖流而异常丰富的成因标志可能揭示了超厚煤层的形成除与河流有泊形成巨厚湖泊油页岩和泥岩关外还与风暴流及水下重力流等作用有关是一种异地-微异地-原43巨厚煤层可能形成于浅湖环境,成煤物质则来源于湖泊周缘的地混合堆积形成的煤层。具体过程是腐殯型泥炭碎屑河流远源搬运异泥炭沼泽和人湖的河流特别是东西两侧的河流,其异常丰富的成因地堆积+湖滨泥炭沼泽原地生成a殖型泥炭碎屑风暴及重力流再除与河流有关外,还与风暴流及水下重力流等作用有关,是一种异地运微异地堆积+湖生草本泥潭碎、藻类碎屑原地堆积风暴和重力流债异地原地混合堆积形成的煤层。主煤层沉积期沿盆地长轴方向形作用既能使湖滨泥炭沼泽和三角洲上的有机碎屑及无机碎屑进人湖成两个次级凹陷以西部和中部沉积厚度最大c分离从而形成明显异地搬运的低灰分腐殖碎屑煤【参考文献4结论吴是冲龙,李绍虎黄风鸣等抚顺盆地超厚煤层的沉积条件分析煤田地质与勘探,1997441抚顺煤盆地为NNE向不对称向斜断陷盆地,含煤地层为古近系2张使东北地区新生代断陷盆地油页岩特征研究古体大举20古新统-始新统抚顺群,合煤三层(组),老虎台组B组、栗子沟组A蛆3煤层厚度变化较大,为不稳定煤层;中部古城子组媒层结构复杂,最厚5中国煤化工中地x达130m,平均厚度50m[4]黄振宇42根据沉积特征分析含煤岩系形成时,盆地高差小,湖泊体系广报,1983,1CNMH一积环境的探讨机地质泛发育河流体系仅在火山喷发间歇期初期形成积物,在盆地边可能发育冲积扇体系沉积。盆地早期充填以火山岩为主,含煤沉积[责任编:曹明明