云南省瀘西縣者白北溝煤礦地質特征及煤層特征淺析

曹軍 張華川

摘要：本文通過對研究區進行地質工作研究，查明了礦區可采煤層的層數、層位、厚度、結構和可采范圍，控制主要可采煤層。礦區的構造形態及斷層，控制可能影響開采的構造情況，評價礦區構造復雜的程度。礦區可采煤層的煤類、煤質特征和工藝性能。對研究區內其他礦產進行了簡單評價。

關鍵詞：瀘西縣；煤礦；構造形態；煤層特征

1.區域地質特征

者白北溝煤礦區域內出露之最老地層為元古界昆陽群淺變質巖，并組成區內褶皺基底，蓋層沉積有震旦系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系及第四系地層。其中震旦系、泥盆系的各組地層展布在背斜軸部，三疊系地層分布于向斜軸部，二疊系及石炭系系展布于背向斜兩翼，第四系地層零星分布于河流兩岸及山間凹地與山麓地帶。

者白北溝煤礦所處區域地質構造位置在華南褶皺系、滇東南褶皺帶、羅平—師宗褶皺束內、富源—彌勒斷裂與師宗—彌勒斷裂相交的北東狹長條帶，位于南盤江復向斜隙緣。由于本區處于師宗—彌勒深大斷裂帶附近，區內構造線呈北東—南西向展布，眾多的北東向斷裂構造極其發育；由于受斷層的切割和破壞，致使煤系地層產狀局部近于直立；除局部殘存的背斜、向斜構造跡象外，總體呈單斜構造。較大斷裂構造以南北—北北西向壓性走向斷裂及北北東-北東向壓扭性斜交斷裂為主。壓性走向斷裂多出現在褶皺構造軸部或陡傾斜的翼部，斷裂面一般北西或向北傾斜。壓扭性斜交斷裂，切割走向斷裂，致使兩盤地層順時針扭動的特點，平面牽引現象特別明顯，并伴有晚二疊系上統峨眉山玄武巖巖漿活動。區內主體構造線走向與地層走向基本一致，總體為北東—南西。區內斷裂構造異常發育，大小斷層數以百計，對煤層造成不同程度的破壞，褶皺構造不甚發育，且其規模較小，主要表現為地表柔皺及深部“S”形褶曲，對煤層的影響較小。

區域巖漿活動較弱，有少量的火山噴發，主要由晚二疊世峨眉山玄武巖、凝灰巖、火山集塊巖、角礫巖及少量與玄武巖同源異相的綠巖侵入巖體組成，由于巖漿巖噴發時間早于煤系地層形成時間，對礦床的開采及煤質的變化無影響。

2.礦區地質

2.1礦區地層

礦區范圍內地層有二疊系上統峨眉山玄武巖組、宣威組，三疊系下統卡以頭組及第四系。

（1）二疊系上統峨眉山玄武巖組。該地層出露于礦區外圍西北部為深綠、灰綠、墨綠色玄武巖，具氣孔狀、杏仁狀構造，致密塊狀結構；頂部為層狀玄武質凝灰巖。地層一般厚200m，與下伏地層假整合接觸。

（2）二疊系上統宣威組。是區域性含煤地層，呈帶狀北東向分布，南起彌勒縣拖白，北東至圭山并延至富源煤田。巖性由細粒砂巖、粉砂巖、泥質巖及煤組成，含較多菱鐵質條帶和結核，層理清晰，產動物化石。含煤20層～30層，一般25層，煤層總厚4.81m～13.16m，含煤系數為4.37%～ 11.96%，其中礦區內可采煤層為K7a、K91、K93，其余均為不可采煤層和煤線，根據巖性組合、含煤性將宣威組劃分為三段。地層總厚100m～120m，平均厚110m，與下伏地層整合接觸。

（3）三疊系下統卡以頭組。下部以灰綠色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖為主，薄至中厚層狀，水平層理及波狀層理，產海豆牙化石。底部巖石漸變為淺灰綠色至灰色，含植物碎片化石，夾較多鈣質條帶，當鈣質條帶終止即為與下伏地層的分界。中部以灰綠色粉砂巖、泥質粉砂巖為主，中至厚層狀、水平層理，局部波狀層理，地表球狀風化較明顯。上部以灰綠色細粒砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖為主，夾少量薄至中厚層狀泥巖。具斜層理和水平層理，地層厚度60m～ 110m，平均厚80m。與下伏地層呈整合接觸。

（4）第四系。由雜色坡積、殘積、沖積物組成，厚度變化較大。分布在溝邊、緩坡和低洼地帶，厚度0～10m。

2.2礦區構造

礦區處于南盤江復向斜邊緣，位于圭山煤田18井田的北東端，具體位于圭山礦區18井田1011～1031勘探線之間，構造為較簡單區段，為一向南南東傾斜的單斜構造，地層走向及構造線方向為北東—南西。構造以斷裂為主，次為褶皺。斷裂發育，對煤層造成不同程度的破壞，給開采帶來一定影響。

礦區位于師宗彌勒斷裂帶和富源彌勒斷裂帶之間，以與地層走向近一致或呈銳角相交的走向斷層為主，橫斷層少見。礦區范圍內主要發育斷層1條，現就斷層特征簡述如下：

F89走向正斷層：該斷層由北東向南西貫通礦區，橫穿18井田，往北伸入16井田，往南延至19井田。走向長度大于7.5km，斷層落差為250m～700m，斷層傾向109°～133°，傾角38°～79°。主要表現為上盤上升，下盤下降，致使上盤宣威組煤系地層缺失大部，故對下盤深部的各主要可采煤層在傾向上的連續性破壞程度高。地表有38個觀測點控制，斷層深部有45個鉆孔控制，斷層已查明，對礦區可采煤層開采影響較大。

綜上所述，者白北溝煤礦總體為南南東傾斜的單斜構造，含煤地層沿走向和傾向有一定變化，地質構造復雜程度屬中等類型。

3.煤層

3.1含煤性

礦區主要含煤地層為二疊系上統宣威組。

宣威組地層一般厚100m～120m，平均厚110m，含煤層30余層，煤層由上而下有編號煤層K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7a、K8、K91、K92、K93共11層，煤層總厚4.81m～13.16m，含煤系數為4.37%～11.96%。

3.2可采煤層

根據礦區以往地質資料、礦區相鄰鉆孔資料及本次工作情況，采礦權內確定全區可采煤層2層，由上至下編號為K7a、K91煤層。各煤層情況分述如下：

（1）K7a煤層：位于宣威組地層中部，下距K91煤層7.46m～ 16.35m，一般厚13.16m。礦區內煤層共有控制點10個，其中巷道控制點有8個，鉆孔控制點2個，全部可采。一般煤厚1.22m～4.50m，平均2.24m。含1～2層細薄的泥巖夾矸，夾矸厚度0.02m～0.05m。煤層結構簡單，屬全區可采的較穩定煤層。（2）K91煤層：位于宣威組地層下部，下距K93煤層7.68m～ 17.83m，一般厚14.24m。礦區內煤層共有控制點7個，其中巷道控制點有2個，鉆孔控制點5個，4個點可采。一般煤厚0.39m～2.00m，平均0.81m。常夾有1～3層高嶺石泥巖夾矸。煤層結構復雜，屬局部可采的不穩定煤層。

4.煤質

4.1煤的物理性質及煤巖特征

（1）煤的物理性質：礦區煤的條痕為黑色，以玻璃光澤為主，瀝青光澤次之，呈粉狀或鱗片狀，性脆，易破碎，內生裂隙發育，充填有薄膜狀、網格狀方解石，斷口主要為參差狀、不規則的棱角狀，硬度中等，性脆，易破碎。（2）宏觀煤巖特征：礦區可采煤層的宏觀煤巖類型為暗淡至半亮型煤，各煤層均夾有少量絲炭與鏡煤條帶，條帶狀、線理狀結構。

4.2煤的化學性質

根據礦區的煤質化驗資料，對礦區內可采煤層的煤質進行評價?；炠Y料敘述如下：

（1）工業分析。

①水分（Mad）：K7a煤層：原煤水分為1.32%；浮煤水分為1.07%；原煤屬特低水分煤；K91煤層：原煤水分為0.88%～ 1.18%，平均0.98%；浮煤水分為0.97%～1.09%，平均1.03%；原煤屬特低水分煤。

②灰分（Ad）：K7a煤層：原煤灰分為26.62%；浮煤灰分為8.12%；原煤屬中灰煤；K91煤層：原煤灰分為13.80%～ 20.75%，平均16.36%；浮煤灰分為8.01%～9.58%，平均8.64%；原煤屬低灰煤。

③揮發分（Vdaf）：K7a煤層：浮煤揮發分為23.92%；屬中等揮發分煤；K91煤層：原煤揮發分為16.77%～24.00%，平均20.54%；浮煤揮發分為16.07%～23.60%，平均20.88%；屬中等揮發分煤。

（2）元素分析。K7a煤層：浮煤炭元素含量為81.87%；氫元素含量為4.53%；氮元素含量為1.57%；硫+氧元素含量為3.91%；全硫含量為1.83%；浮煤為0.84%；屬中硫煤。K91煤層：浮煤炭元素含量為81.12%；氫元素含量為4.58%；氮元素含量為1.56%；硫+氧元素含量為3.16%；全硫含量為0.49%～1.96%，平均為0.89%；浮煤為0.14%～1.01%，平均為0.45%；原煤屬低硫煤。

（3）有害元素。K7a煤層：原煤磷含量為0.034%，屬低磷煤，砷含量為2μg/g，屬特低砷煤；K91煤層：原煤磷含量為0.019%，屬低磷煤，砷含量為3μg/g，屬特低砷煤。

4.3煤的工業用途

K7a煤層為特低水分、中灰、中揮發分、低固定碳、中硫、低磷、特低砷、中等軟化溫度灰、中等流動溫度灰、強黏結、中高發熱量煤。

K91煤層為特低水分、低灰、中揮發分、中固定碳、低硫、低磷、特低砷、中等軟化溫度灰、中等流動溫度灰、強黏結、高發熱量煤。

4.4煤的可選性能

（1）K7a煤層可選性評價：K7a煤層的原煤灰分為13.92%，用-1.4小比重液回收的精煤灰分為8.05%，原煤灰分下降幅度為33.0%，原煤全硫含量為0.41%，洗后為0.31%，略有下降，說明原煤的全硫成分是以有機硫為主的低硫煤。

大的篩分浮沉試驗樣的測試成果表明，采用中煤含量法評定，用-1.4比重液回收的理論精煤數量為67.15%，精煤灰分為8.32%，中煤含量為29.80%，屬難選煤，用-1.8比重液回收的理論精煤數量為96.95%，精煤灰分為11.85%，中煤含量為0，屬易選煤。根據K7a煤層50mm～0.5mm浮沉試驗成果繪制可選性曲線見圖1。綜上所述：礦區K7a煤層的洗選性屬易選至難選。

（2）K91煤層可選性評價。K91煤層的原煤灰分為15.82%，用-1.4小比重液回收的精煤灰分為7.81%，原煤灰分下降幅度為53.0%，原煤全硫含量為1.58%，洗后為1.02%，略有下降，說明原煤的全硫成分是以有機硫為主的低硫煤。

簡易篩分浮沉試驗樣的測試成果表明，中煤含量法評定，用-1.4比重液回收的理論精煤數量為64.84%，精煤灰分為7.97%，中煤含量為27.28%，屬難選煤，用-1.8比重液回收的理論精煤數量為92.12%，精煤灰分為11.59%，中煤含量為0，屬易選煤。

5.研究區其他礦產評價

5.1煤層氣

（1）瓦斯分帶。根據瓦斯成分測試資料，礦區二氧化碳—氮氣帶、氮氣帶、氮氣—沼氣帶與沼氣帶并存。（2）瓦斯含量。本次勘探未進行煤層瓦斯基礎參數測定，但收集到2015年中國礦業大學對者白北溝煤礦K7a、K91煤層作的瓦斯基礎參數測定資料。K7a為2.75m3/t；K91為4.88m3/t。

煤層氣的富集受煤層厚度、結構、構造、埋深等因素控制，僅用以往所測煤層瓦斯含量對整個礦區瓦斯總含量預測會產生一定的誤差而欠準確性，待在今后的勘查或開采中，積累經驗加以確定其開采價值，本次初步確定勘查區煤層氣資源開采價值不大。

5.2非金屬礦

礦區外內廣泛分布石灰巖，當地多用于燒石灰或加工作建筑材料，礦區外圍建有數個采石場，其產品用于修建公路或作建筑材料。

參考文獻：

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