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本区主要含煤地层为童子岩组第三段和第一段。
第三段地层厚度456m,含煤55层,煤层总厚16.31m,含煤系数3.6%,可采煤层8层(3、5、7、9、23、24、28上、28),可采厚度7.04m,可采含煤系数1.5%。
第一段地层厚度202m,含煤16层,煤层总厚3.96m,含煤系数2.0%,可采煤层1层(38),可采厚度0.81m,可采含煤系数0.4%。
本区的的构造特征为印支运动产生的火成岩上升形成了F0、F14、F2等滑脱断层,再形成昌福山中心褶皱,在燕山运动早期形成了F9断层,此断层为推覆断层。此后,由于燕山运动产生大规模的火成岩体在本矿区以外的北边,因火成岩的隆升机制就形成了F11、F12、F15、F16、F19等倾角较大的正逆断层。
滑脱构造演化过程为:在印支早期先形成重力滑覆断层,在重力滑覆基础上使滑覆面随地层褶皱;最后形成正断层。上述构造作用对可采煤层产生了不同程度的影响,但总体上影响不大,火成岩脉发育的地段,也只对部分煤层稳定性有微小影响。
主要可采煤层厚度的变化规律如下。
1、3煤层:煤组中层数越多,单煤层厚度越小,如7-8、7-10钻孔、D8风、D14等煤窑,厚度多在0.50~0.80m之间;夹矸厚度大,煤层厚度相对减小,如3-10、5-8等钻孔;单层厚度在1.00m以上的煤层,常夹有多层1~3cm厚的炭质泥岩夹矸。
2、5煤层:西部靠近火成岩体,煤层受吞蚀或挤压变薄;各勘探线上一般10号孔~12号孔之间为不可采;直接底板为细砂岩时,煤厚相对较大且较稳定。
3、7煤层:以单一煤层出现时,煤层厚度小,如5-6、7-6、9-10等钻孔;层数为2层时,煤厚较大也较稳定,如1-6、1-8、3-10、5-10钻孔和D23、D17、D15煤窑;层数在三层以上时煤厚相对较薄;D8风煤窑中煤层成藕节状;平面上,10号孔北往深部为不可采,B线上除1-6号孔外,均不可采。
4、9煤层:常被F2断层断失,如3-10、7-8、7-6、7-10等钻孔;单一煤层厚度较稳定,在1.00m左右,而以多层的煤组出现时,厚度变化较大,如3-8、5-6、9-10钻孔和D6煤硐。
5、23煤层:局部被岩浆岩部分或全部吞蚀,如5-10、7-12号孔13-6、3-8、5-8、5-10、7-12、9-12号孔附近为沉积变薄区,这些工程点之间可连成呈北西向条带展布的不可采区。
6、24煤层:属不稳定煤层。可采范围主要位于7线以东,B线以北至各线10号孔之间。10号孔往北,往深部则未见可采点。B线以南除3~5线之间外,一般为不可采。在所有可采煤层中,24煤层受火成岩影响最大,常被各种类型的火成岩部分(如1-4、1-6、3-4、5-4、5.15、7-6、7-8、7-10、7-12号孔)或全部吞蚀(如1-8、9-12号孔)。
7、28上煤层:属不稳定煤层。该煤可采范围与24煤层较为相似,为B线以北至各线10号孔之间,7~9线至12号孔之间为可采区,B线以南,及各线10号孔或12号孔往北往深部为不可采区。各线一般在6~8号孔之间煤厚较大,如3-6、5-8、9-8号等钻孔。9-15号孔该煤层受挤压,岩石破碎,未见煤,1-4、1-6、1-8、3-4、5-4、5-6、5-15、7-12号等孔则因火成岩影响而变薄,甚至完全为其吞蚀(1-8号孔),其余不可采点多为沉积变薄所致。
8、28煤层:除了1-6、1-8、3-4、3-10号孔以及9线附近为不可采区外,其余地段基本可采。
9、38煤层:属不稳定煤层。该煤B线以南为不可采,以北大部分可采,且往深部有厚度增大的趋势。不可采点中,除1-6号孔受构造挤压破碎影响,1-4号孔为火成岩部分吞蚀外,其余多为沉积变薄所致。
通过对昌福山煤矿矿区地层、构造、煤层赋存等方面的研究,从构造演化、沉积环境、埋藏环境角度上,取得以下几点认识:
1、区内F0、F14、F2等滑脱断层的成因为印支运动火成岩上升运动影响,而后形成昌福山中心褶皱;F9断层,推覆断层,为燕山运动早期形成;燕山运动中后期在本矿区以外的北边生成大规模的火成岩体,因火成岩的隆升机制就形成了F11、F12、F15、F16、F19等倾角较大的正逆断层。
2、受印支运动产生的滑覆构造影响,主滑面沿走向与倾起伏不平,切割地层深浅不一,煤层厚度多呈带状分布,厚煤带、薄煤带、无煤带在平面上常与滑覆构造相间排列,走向相互平行,往往煤层沿走向可采性较好,沿倾向可采性变化较大。
3、受滑覆构造F2、F14、F0的影响,注意寻找走向上的厚煤带;花岗岩使主背斜两侧的煤系的连续性大部分遭到破坏,并使附近保存的煤层遭到不同程度的变质;而辉绿岩,主要沿主背斜轴方向及F2断层附近产出,对煤层破坏一般不甚严重。
4、可采煤层的稳定性上及分布规律上,具以下特征:
①F11以东块段,所形成的煤系地层只受构造切割破坏,使可采煤层连续破坏,在诸断层范围内煤层稳定性,只受沉积本身的控制,但由于埋藏深,对开采不利;
②F11以西至9线块段,沉积的煤层主要受滑脱断层影响,而除F2以外,其他滑脱断层几乎不影响煤层,F2断层断失的P1t3-2(即9-22#)几乎无可采煤层段,故不影响可采煤层,但在9、23、24煤层附近,顶底板有辉绿岩侵入,而煤层被火成岩吞噬现象很少,影响不大,此外火成岩对其他煤层均不影响,该范围内埋藏浅,破坏性小,是整个昌福山区Ⅱ类项目的精华部分;
③9线以西块段,受流纹岩体的影响,使很多煤层项底中侵入的石英斑岩、辉绿岩,离火成岩体愈远影响愈小,一般影响较大是P1t3-2、P1t3-2和P1t1地层的煤系,但值得庆幸的是,所有这些小火成岩脉,对煤层不产生什么吞噬作用,其煤层层位都存在,也几乎保持原始厚度,但对开采不利。
从生产的角度,笔者对本区煤炭开采的建议为;
本区作为福建省煤系地层和含煤性发育相对较好的区域,虽然大部可采煤层稳定性较好,但是地质构造较复杂,在开采中可能遇到局部地段变薄或变厚的情况,需要在生产过程中特别注意构造及岩浆岩的特点。
1、滑覆构造由于沿走向和倾向起伏不平,切割地层有深有浅,受其影响煤层厚度多呈带状分布,往往在走向上煤层稳定性较好,倾向上煤层稳定性变化较大,需对其有准确的判断;
2、本区中部受构造影响较小,煤层稳定性较好,建议开采时予以优先考虑;
3、F9推覆断层,其上盘,使本区东南部的煤系全部破坏,而F9下盘的煤层,可以说几乎完整无缺地保存下来。
4、本区大片的火成岩出露在9线中部以西附近,对其附近的煤系影响不大,但与其伴生的其他石英斑岩、辉绿岩,侵入可采煤层的顶底板后,可能会改变煤质。
本文研究的创新点主要有:
(1)笔者从矿区控煤构造入手,分析了矿区构造的演变过程,把握矿区构造的特点和规律后,对主要可采煤层的稳定性进行了预测,对矿井未来的生产提出了开采建议。
(2)实际生产中,找煤找的准不准,准确地判断构造是关键。不同的构造对煤层稳定性的影响程度如何一直是从事煤炭勘查人员探讨的问题,本文详细分析了本矿区存在的构造及其对煤层的影响,为生产过程中技术人员的找煤工作提供一定的参考依据。