關(guān)于漣邵煤田北段煤層構(gòu)造夾矸的成因及特征

1、關(guān)于漣邵煤田北段煤層構(gòu)造夾矸的成因及特征    論文摘要：漣邵煤田北段測(cè)水煤系的主要可采煤層為5煤(或3煤)，煤層構(gòu)造夾矸主要有橢球狀、透鏡狀、不規(guī)則狀三種。通過對(duì)煤層構(gòu)造夾矸的各種類型特征描述，對(duì)煤層構(gòu)造夾矸的形成機(jī)制進(jìn)行了探討，認(rèn)為煤層構(gòu)造夾矸主要由順層滑動(dòng)構(gòu)造形成，主要成因模式有頂板嵌入型、底板嵌入型和構(gòu)造分異重組型。構(gòu)造夾矸一般不具對(duì)比意義，對(duì)煤質(zhì)及煤層開采有一定影響。論文關(guān)鍵詞：構(gòu)造夾矸；煤層；成因模式漣邵煤田北段是湘中面積約4000km2的含煤盆地，通過多年的勘查發(fā)現(xiàn)，煤層中許多夾矸并非原始沉積的，而是構(gòu)造作用形成的“構(gòu)造夾矸”。構(gòu)造夾矸的存

2、在使煤層分層對(duì)比困難；常導(dǎo)致煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、煤質(zhì)變差；常導(dǎo)致煤層厚度變化，出現(xiàn)分又、尖滅及突然增厚變薄等現(xiàn)象。因此，對(duì)構(gòu)造夾矸的成因及特征進(jìn)行研究，對(duì)煤礦的生產(chǎn)勘查具有指導(dǎo)意義。1構(gòu)造夾矸的宏觀特征構(gòu)造夾矸可按巖性、形態(tài)特征分類如下：11按巖性分類111泥質(zhì)巖夾矸主要有泥巖夾矸、炭質(zhì)泥巖夾矸、砂質(zhì)泥巖夾矸三種。一般呈透鏡狀、不規(guī)則狀。個(gè)體大小變化大，小的直徑在05m以內(nèi)或者更小，大的長(zhǎng)4m以上。泥質(zhì)巖夾矸一般呈層理不清的團(tuán)塊狀或由砂質(zhì)泥巖類的薄層狀緩波狀、揉皺狀。一個(gè)較大的泥質(zhì)巖夾矸可以是泥巖夾矸、炭質(zhì)泥巖夾矸、砂質(zhì)泥巖夾矸中的一種，更可能是其中的兩種或三種的混雜體，一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜。112砂巖夾矸

3、砂巖夾矸主要有粉砂巖夾矸、細(xì)砂巖夾矸和石英砂巖夾矸三種。一般呈橢球狀、透鏡狀、不規(guī)則狀。砂巖夾矸表面由炭質(zhì)薄膜或構(gòu)造泥巖所包裹，一般不成層；絕大多數(shù)砂巖夾矸表面都能見到不同程度的光滑面以及擦痕。砂巖夾矸一般巖性簡(jiǎn)單，一個(gè)砂巖夾矸一般只是粉砂巖夾矸、細(xì)砂巖夾矸或石英砂巖夾矸中的一種。12按形態(tài)特征分類121橢球狀?yuàn)A矸一般個(gè)體較小，最大直徑在2m以內(nèi)，由煤層頂、底板砂巖所組成。砂巖的原生層理隨包體而卷曲，近似一個(gè)橢球體。這種夾矸的形成，是部分頂板在蠕變中卷入到煤層中來的，可能反映了后期重力滑動(dòng)構(gòu)造的特征。122透鏡狀?yuàn)A矸大多由煤層中原生沉積夾矸經(jīng)構(gòu)造作用分異重組形成，一般為泥巖夾矸、炭質(zhì)泥巖夾矸，

4、呈團(tuán)塊狀或揉皺狀。123不規(guī)則狀?yuàn)A矸(1)頂板砂巖所組成，但原生層理已被破壞。組成包體的巖層為碎裂巖、角礫巖，包體表面光滑，有明顯滾動(dòng)過的痕跡。圖1中之砂巖包體與頂板接觸處，有25cm的灰白色碎斑巖，包體長(zhǎng)4m，高約1m，兩頭較小，中間粗大。包體的產(chǎn)生，顯然是頂板經(jīng)歷了較快速的脆性變形，從而卷入煤中。(2)由角礫巖、碎斑巖組成的形狀極不規(guī)則的砂巖包體：這種包體個(gè)體較小。長(zhǎng)軸一般在05m之內(nèi)，顏色為灰白、淺灰色，邊緣不平整，膠結(jié)疏松，用手即可搓碎，反映了快速脆性變形的特征。(3)原生層理清晰的砂巖包體：這種包體原生結(jié)構(gòu)沒有受到明顯破壞，但與煤層接觸處均可見光滑面。2構(gòu)造夾矸的微觀特征構(gòu)造夾矸既然

5、是由構(gòu)造作用而產(chǎn)生，因此每個(gè)構(gòu)造夾矸包體可簡(jiǎn)單地視為一個(gè)應(yīng)變橢球體。在橢球體中，將可找到常見的三種構(gòu)造作用的痕跡，即張、剪、壓。當(dāng)然，每個(gè)構(gòu)造夾矸包體形成的歷史條件是不相同的。有的形成時(shí)間較早，有的較晚；有的受力較強(qiáng)，有的受力較弱。一般而言，形成時(shí)間愈早的構(gòu)造夾矸包體所受構(gòu)造作用愈復(fù)雜；反之則簡(jiǎn)單。通過晏家鋪、橋頭河以及冷水江向斜主要可采煤層5煤或3煤中所采集到的構(gòu)造夾矸包體(主要為砂巖夾矸)定向巖組樣分析，特分述如下。在晏家鋪向斜采集的構(gòu)造夾矸包體，其中有的具有張、剪作用痕跡；有的具壓、剪作用痕跡；有的石英顆粒被拉長(zhǎng)具定向排列。在橋頭河向斜采集的構(gòu)造夾矸包體，石英顆粒被拉長(zhǎng)略具定向排列，且具

6、壓、剪作用痕跡。在冷水江向斜以北之坪溪煤礦四工區(qū)采集的構(gòu)造夾矸包體，具壓、剪作用痕跡。在5煤底板以下地層中采集了兩塊構(gòu)造夾矸包體：一塊為金竹山煤礦土朱井石英顆粒被拉長(zhǎng)，略呈定向排列；另一塊為三甲煤礦，具壓、剪作用痕跡。當(dāng)然，以上微觀資料單獨(dú)地看，僅能代表構(gòu)造夾矸的一個(gè)點(diǎn)上的情況，但將以上點(diǎn)綜合起來分析，說明構(gòu)造夾矸系低溫條件下由脆性變形而產(chǎn)生的構(gòu)造包體。因此，構(gòu)造夾矸實(shí)際上即是斷層帶中所夾的斷片、馬石由于泥質(zhì)巖夾矸未采樣，故未作微觀分析。3構(gòu)造夾矸的形成機(jī)制31頂板嵌入型構(gòu)造夾矸(1)由平臥褶曲發(fā)展而成：在上述平臥褶曲的基礎(chǔ)上，如果頂板繼續(xù)向前滑動(dòng)，煤層將與頂板相連的那一部分?jǐn)D開，最終成為砂巖

7、夾矸包體。這種形式形成的砂巖夾矸是不乏其例的，只是在滑動(dòng)進(jìn)行中，構(gòu)造夾矸形成的時(shí)間有遲有早。(2)由逆掩斷層下盤發(fā)展而成：這里所指的逆掩斷層，系由3煤頂板薄層石英質(zhì)粉砂巖的牽引褶曲發(fā)展而成的。3煤頂板在滑動(dòng)過程中，局部出現(xiàn)了牽引褶曲(圖2)；滑動(dòng)繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，沿牽引褶曲的最大彎曲部位發(fā)生逆掩斷層。因搓揉、擠壓致使斷層下盤破碎而成為構(gòu)造夾矸，構(gòu)造夾矸長(zhǎng)軸與頂板的銳角指示頂板剪切方向。當(dāng)然一個(gè)較大的砂巖包體，在某一個(gè)井巷或一個(gè)鉆孔中，要作出肯定的判斷確有一定的困難，但通過相鄰的井巷或相鄰的鉆孔資料，以及上述宏觀、微觀的構(gòu)造痕跡綜合分析，不難判斷是否構(gòu)造夾矸包體，而圍繞構(gòu)造夾矸包體的構(gòu)造煤、揉皺泥質(zhì)巖

8、、無根褶皺、斷層泥等，無疑也就是斷層破碎帶的必然組成部分。用這種觀點(diǎn)就不難理解順層破碎帶，也不難理解空間上呈透鏡體沒有對(duì)比意義的構(gòu)造煤及夾矸也應(yīng)歸入斷層破碎帶中。33煤層原生夾矸經(jīng)構(gòu)造分異重組形成的構(gòu)造夾矸煤層原始沉積的一層或多層夾矸(甚至包括煤層偽頂、偽底泥巖及炭質(zhì)泥巖)，在以煤層作軟弱層的順層滑動(dòng)過程中，和煤層一起發(fā)生剪切破裂。并隨著順層滑動(dòng)的持續(xù)和加強(qiáng)，煤層原生夾矸由剪切破裂進(jìn)一步發(fā)展為碎裂、碎粒至碎粉。原煤和原生夾矸的原生結(jié)構(gòu)蕩然無存，呈越來越小的混雜粒狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)順層滑動(dòng)剪切破裂使原煤和原生夾矸粒度足夠小時(shí)，產(chǎn)生了物質(zhì)的分異重組，形成透鏡狀或不規(guī)則狀泥質(zhì)巖夾矸或砂巖夾矸。綜上所述，順層

9、破碎帶的形成過程，是一種在時(shí)間上和空間上有序的耗散結(jié)構(gòu)；通過順層運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生對(duì)下伏地層的遷就、利用與改造成而完成。因此，對(duì)于下伏地層來說，在某些方面仍可能保留某些原始沉積特征，但另一方面則又顯示了斷層破碎帶的特征。4構(gòu)造夾矸的研究意義41構(gòu)造夾矸與煤層對(duì)比不同于煤層原生沉積夾矸在相同或相似的沉積環(huán)境中一定范圍內(nèi)具有對(duì)比性，構(gòu)造夾矸是因順層滑動(dòng)構(gòu)造存在于煤層軟弱層(構(gòu)造破碎帶)中的一個(gè)個(gè)獨(dú)立包體，是孤立的、不成層的，如渣渡礦區(qū)東段77勘探線5煤層夾矸(圖4)。因此，構(gòu)造夾矸一般不具對(duì)比意義。但存在于煤層中的順層滑脫面一般有一定厚度(00505m)的構(gòu)造泥巖夾矸(斷層泥)，在一定范圍(如一個(gè)礦井

10、)內(nèi)是連續(xù)的，這種構(gòu)造泥巖夾矸在其存在的特定范圍具有對(duì)比性。42構(gòu)造夾矸與煤層評(píng)價(jià)本文對(duì)煤層的評(píng)價(jià)主要指煤層厚度和煤質(zhì)。首先，既然構(gòu)造夾矸是混雜于煤層中的一個(gè)個(gè)獨(dú)立包體，煤層厚度應(yīng)該按煤分層厚度和構(gòu)造夾矸厚度的總和評(píng)價(jià)。渣渡礦區(qū)東段77勘探線7101鉆孔5煤組結(jié)構(gòu)為422=055(O42)019(O39)034(033)029(O65)1o6，夾矸為炭質(zhì)泥巖和泥巖，按規(guī)范資源儲(chǔ)量估算采用煤厚為106m，當(dāng)煤礦實(shí)際開采時(shí)煤層厚度可達(dá)422m。其次，較小的構(gòu)造夾矸混雜于煤層中一般隨采隨落會(huì)使商品煤煤質(zhì)變差，較大的構(gòu)造夾矸(如砂巖夾矸)可分選剔除對(duì)煤質(zhì)影響較小，但對(duì)煤層開采有一定影響。5結(jié)束語通過對(duì)漣源含煤區(qū)構(gòu)造夾矸的研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)造夾矸一般呈橢球狀、透鏡狀、不規(guī)則狀三種。煤層作為軟弱層，其頂、底板問的順層滑動(dòng)(含派生頂板牽引褶曲、底板底緣褶曲、頂、底板