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【摘 要】文章阐述了牛栏山煤矿15煤层顶底板岩性特征和III3标志层特征。同时，通过对影响煤层赋存状况较大的3号倾伏向斜、4号倾伏背斜、F14、F12断层等地质构造，以及钻孔和井巷揭露资料等综合研究分析，认为15号煤层在个别块段的稳定性较好，属局部可采煤层，具有一定的经济开采价值。
【关键词】煤层特征；煤层稳定性；煤层可采性；地质构造
1.概况
龙永煤田牛栏山井田位于福建省永定县抚市镇北部，根据1976年12月福建省197煤田地质勘探队提交的《牛栏山井田地质勘探（最终）祥查报告》，牛栏山煤矿主要开采P1t3煤层，探明的可采煤层为3、7、10、22、25等五层。15煤层为极不稳定煤层，报告未计算储量。
牛栏山煤矿地质工作者在矿井生产过程中，通过对井巷工程揭露资料、井田内钻孔、槽探以及小煤开采收集的资料等进行认真对比、分析和研究已初步掌握了15煤层在各块段的变化规律。特别是在+285标高以上的三采区和+285标高以下的202采区15煤层结构、煤层厚度等均相对较稳定，具有一定的可采性。
本文研究范围：东至F13断层，南至F1断层，北至+450标高，西至F10断层，即三采区和202采区。
2.地层及煤层特征
2.1地层
15煤层属童子岩组三段第三亚段地层（P1t33）。
2.2煤层
15煤层结构较简单，灰黑色，金钢光泽，贝壳状断口，粉粒状块煤。煤质较好，煤岩组分：以亮煤为主，半亮煤次之。煤层最小厚度为0米，最大厚度为2.21米，平均0.67米。直接顶板为砂质泥岩，常含椭圆形铁质、泥质小结核和丰富的植物化石（如：单网羊、栉羊齿、苛达等）；间接顶板为一套厚层状细砂岩，厚度3-6米，层面含丰富的白云母片，中部为一层厚度约0.60米的浅灰色中厚层状细砂岩；煤层底板细粉砂岩，含根茎化石，有时变为簿层状砂岩，往下4-5米可见15下煤层，再往下为一层0.6-3.0米的深灰色中厚层状细砂岩。
15煤层下距16煤层15米，上距10煤层46米。16煤层顶板为砂质泥岩，含丰富的瓣鳃类化石及立体裂齿蛤，煤层直接顶板含小个体舌形贝，该特征井田内很稳定，是15煤层的良好对比标志。
III3标志层：井田内15煤层顶板至16煤层顶板真厚度约20米岩性组合特征非常稳定，为III3标志层。
3.地质构造
牛栏山井田处于龙岩山字型构造体系前弧西翼内侧，抚市向斜北翼，离弧顶较近，由于受到向南压力和侧压力的强烈挤压，致使井田内褶曲和断裂特别发育，破坏了地层的完整性和煤层稳定性。
3.1褶曲
井田内一级褶皱构造由1号、2号、3号、4号等四组向SSE倾伏的背向斜组成，他们控制了井田内煤层的赋存状态。3号背斜西翼后期由于受F10断层的破坏，形成更次一级小倒转褶曲，这些褶曲的轴面倾向基本与主褶曲一致。三采区及202采区15煤层主要赋存于F10斷层以东3号倾伏向斜与4号倾伏背斜之中。
1、3号倾伏向斜
3号倾伏向斜与3号倾伏背斜对应，幅度不大，宽度约250米，向SE倾伏，延伸长度约800米，下部受F2断层小切割，向斜轴部各煤层赋存情况较好。
因此，位于该区域的三采区及202采区15煤层及其他主采煤层有比较良好的赋存条件，相比其他采区煤层结构、煤层厚度等均较稳定。
2、4号倾伏背斜
4号倾伏背斜和3号倾伏向斜相对应，幅度较大（约100-300米），宽度小，向SE方向倾伏，延伸长度约800米，两翼倾角上部陡立，有倒转现象，下部较缓，轴面扭曲，轴部受F2断层切割。由于受强烈挤压，轴部次一级褶曲特别发育，地层破碎，煤层普遍有变簿现象，煤层连续性和稳定性差。东翼上部受F13断层影响，导致该区域15煤层普遍变簿，煤层连续性较差。
3.2断层
15煤层主要受F14、F12等断层影响，其走向与褶曲轴向基本一致，多为高角度的正断层或逆冲断层，其次区域内由于断层发育及构造挤压，小断层、小褶曲多，造成岩性破碎，根据井下揭露的地质资料，平均每百米巷道可见4.06条断层，由于断层多，造成煤层缺失或煤层局部变厚、压簿等现象，破坏了原生煤层的连续性和稳定性。
1、F14断层。F14为张性正断层，倾向2100左右，倾角约600，落差22-60米，延伸长度约700米，断层破碎带宽度1-4米，北部被F10断层切割，向南逐渐消失。
2、F12等断层。F12为张扭性正断层，倾向1000-1600左右，倾角约450-550，落差35-100米，延伸长度大于1000米，破碎带宽度1-5米，被F4、F7、F10断层切割。
4.煤层稳定性及可采性分析
煤层稳定性是指煤层厚度变化，结构变化及可采程度的总合。根据《矿井地质规程》第七条煤层稳定性的评定“簿煤层以可采性指数（KM）为主，煤厚变异系数（r）为辅”的规定，对15煤层稳定性评述如下：
（一）全矿井
（二）三采区及202采区
另外，根据《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T 0215-2002）附录D：《构造复杂程度、煤层稳定程度类型划分及钻探工程基本线距》规定： 煤层稳定程度划分为四种类型
1、稳定煤层：煤导厚度变化很小，变化规律明显，结构简单至较简单；煤类单一，煤质变化很小。全区可采或大部分可采。
2、较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，但规律性较明显，结构简单至复杂；有两个煤类，煤质变化中等。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。
3、不稳定煤层：煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂；有三个或三个以上煤类，煤质变化大。包括：
煤层厚度变化很大，具突然增厚、变薄现象，全区可采或大部分可采；煤层呈串珠状、藕节状，一般连续，局部可采，可采边界不规则；难以进行分层对比，但可进行层组对比的复煤层。
4、极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星；或为无法进行煤分层对比，且层组对比也有困难的复煤层；煤质变化很大，且无明显规律。
5.结论
综上所述，15煤层在全矿范围内属不稳定-极不稳定煤层，但位于F10断层以东，3号倾伏向斜与4号倾伏背斜之间的三采区及202采区15煤层稳定性及可采性较好，煤厚变异系数小，具有较高的经济开采价值。
【关键词】煤层特征；煤层稳定性；煤层可采性；地质构造
1.概况
龙永煤田牛栏山井田位于福建省永定县抚市镇北部，根据1976年12月福建省197煤田地质勘探队提交的《牛栏山井田地质勘探（最终）祥查报告》，牛栏山煤矿主要开采P1t3煤层，探明的可采煤层为3、7、10、22、25等五层。15煤层为极不稳定煤层，报告未计算储量。
牛栏山煤矿地质工作者在矿井生产过程中，通过对井巷工程揭露资料、井田内钻孔、槽探以及小煤开采收集的资料等进行认真对比、分析和研究已初步掌握了15煤层在各块段的变化规律。特别是在+285标高以上的三采区和+285标高以下的202采区15煤层结构、煤层厚度等均相对较稳定，具有一定的可采性。
本文研究范围：东至F13断层，南至F1断层，北至+450标高，西至F10断层，即三采区和202采区。
2.地层及煤层特征
2.1地层
15煤层属童子岩组三段第三亚段地层（P1t33）。
2.2煤层
15煤层结构较简单，灰黑色，金钢光泽，贝壳状断口，粉粒状块煤。煤质较好，煤岩组分：以亮煤为主，半亮煤次之。煤层最小厚度为0米，最大厚度为2.21米，平均0.67米。直接顶板为砂质泥岩，常含椭圆形铁质、泥质小结核和丰富的植物化石（如：单网羊、栉羊齿、苛达等）；间接顶板为一套厚层状细砂岩，厚度3-6米，层面含丰富的白云母片，中部为一层厚度约0.60米的浅灰色中厚层状细砂岩；煤层底板细粉砂岩，含根茎化石，有时变为簿层状砂岩，往下4-5米可见15下煤层，再往下为一层0.6-3.0米的深灰色中厚层状细砂岩。
15煤层下距16煤层15米，上距10煤层46米。16煤层顶板为砂质泥岩，含丰富的瓣鳃类化石及立体裂齿蛤，煤层直接顶板含小个体舌形贝，该特征井田内很稳定，是15煤层的良好对比标志。
III3标志层：井田内15煤层顶板至16煤层顶板真厚度约20米岩性组合特征非常稳定，为III3标志层。
3.地质构造
牛栏山井田处于龙岩山字型构造体系前弧西翼内侧，抚市向斜北翼，离弧顶较近，由于受到向南压力和侧压力的强烈挤压，致使井田内褶曲和断裂特别发育，破坏了地层的完整性和煤层稳定性。
3.1褶曲
井田内一级褶皱构造由1号、2号、3号、4号等四组向SSE倾伏的背向斜组成，他们控制了井田内煤层的赋存状态。3号背斜西翼后期由于受F10断层的破坏，形成更次一级小倒转褶曲，这些褶曲的轴面倾向基本与主褶曲一致。三采区及202采区15煤层主要赋存于F10斷层以东3号倾伏向斜与4号倾伏背斜之中。
1、3号倾伏向斜
3号倾伏向斜与3号倾伏背斜对应，幅度不大，宽度约250米，向SE倾伏，延伸长度约800米，下部受F2断层小切割，向斜轴部各煤层赋存情况较好。
因此，位于该区域的三采区及202采区15煤层及其他主采煤层有比较良好的赋存条件，相比其他采区煤层结构、煤层厚度等均较稳定。
2、4号倾伏背斜
4号倾伏背斜和3号倾伏向斜相对应，幅度较大（约100-300米），宽度小，向SE方向倾伏，延伸长度约800米，两翼倾角上部陡立，有倒转现象，下部较缓，轴面扭曲，轴部受F2断层切割。由于受强烈挤压，轴部次一级褶曲特别发育，地层破碎，煤层普遍有变簿现象，煤层连续性和稳定性差。东翼上部受F13断层影响，导致该区域15煤层普遍变簿，煤层连续性较差。
3.2断层
15煤层主要受F14、F12等断层影响，其走向与褶曲轴向基本一致，多为高角度的正断层或逆冲断层，其次区域内由于断层发育及构造挤压，小断层、小褶曲多，造成岩性破碎，根据井下揭露的地质资料，平均每百米巷道可见4.06条断层，由于断层多，造成煤层缺失或煤层局部变厚、压簿等现象，破坏了原生煤层的连续性和稳定性。
1、F14断层。F14为张性正断层，倾向2100左右，倾角约600，落差22-60米，延伸长度约700米，断层破碎带宽度1-4米，北部被F10断层切割，向南逐渐消失。
2、F12等断层。F12为张扭性正断层，倾向1000-1600左右，倾角约450-550，落差35-100米，延伸长度大于1000米，破碎带宽度1-5米，被F4、F7、F10断层切割。
4.煤层稳定性及可采性分析
煤层稳定性是指煤层厚度变化，结构变化及可采程度的总合。根据《矿井地质规程》第七条煤层稳定性的评定“簿煤层以可采性指数（KM）为主，煤厚变异系数（r）为辅”的规定，对15煤层稳定性评述如下：
（一）全矿井
（二）三采区及202采区
另外，根据《煤、泥炭地质勘查规范》（DZ/T 0215-2002）附录D：《构造复杂程度、煤层稳定程度类型划分及钻探工程基本线距》规定： 煤层稳定程度划分为四种类型
1、稳定煤层：煤导厚度变化很小，变化规律明显，结构简单至较简单；煤类单一，煤质变化很小。全区可采或大部分可采。
2、较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，但规律性较明显，结构简单至复杂；有两个煤类，煤质变化中等。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。
3、不稳定煤层：煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂；有三个或三个以上煤类，煤质变化大。包括：
煤层厚度变化很大，具突然增厚、变薄现象，全区可采或大部分可采；煤层呈串珠状、藕节状，一般连续，局部可采，可采边界不规则；难以进行分层对比，但可进行层组对比的复煤层。
4、极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星；或为无法进行煤分层对比，且层组对比也有困难的复煤层；煤质变化很大，且无明显规律。
5.结论
综上所述，15煤层在全矿范围内属不稳定-极不稳定煤层，但位于F10断层以东，3号倾伏向斜与4号倾伏背斜之间的三采区及202采区15煤层稳定性及可采性较好，煤厚变异系数小，具有较高的经济开采价值。