煤層厚度變化

煤層厚度和結構的變化，影響煤層儲量、開採條件、礦井生產能力和服務年限，是地質勘探和礦井地質調查的主要地質內容。煤層厚度變化普遍，變化類型多樣，其複雜程度隨煤系沉積體系，煤層在剖面中的位置和後期構造運動性質、強烈程度而異。

基本介紹

• 中文名：煤層厚度變化
• 外文名：change of coal-seam thickness 
• 學科：煤地質學
• 分類：原生變化和後生變化
• 領域：地質勘探和礦井地質調查
• 實例：沼澤基底不平等

介紹

20世紀50年代，蘇聯把煤厚變化分為原生變化和後生變化兩類。凡煤層頂板沉積前發生的煤層厚度變化，稱原生變化;煤層頂板沉積後發生的煤層厚度變化，稱後生變化。原生變化包括，①沼澤基底不平引起的煤厚變化;②沼澤橫向相變引起的變薄尖滅;③煤層的各式分岔。後生變化包括，①河流對煤層沖蝕;②構造擠壓使煤層厚度發生的變化。

沼澤基底不平

在井下的揭露特徵為煤層頂板平直，底板呈現起伏，底板上隆的地段煤層厚度變薄，底板下凹的地段煤層厚度加大;煤層在堆積時，顯示由低處向高處超覆現象，煤層層理與起伏的底板斜交。陝西銅川史家河礦10號煤層，四川南桐紅岩煤礦6號煤層，煤層厚度的變化還伴有壓縮性正斷層 (圖1)。

這種斷層，在紅岩煤礦顯示呈環狀。這類煤層厚度變化分布的環境有，①在不整合或假整合面上形成的底部煤層，不整合或假整合面的地形起伏，使早期成煤沼澤地形複雜化，沼澤內部高低不一，低處先沼澤化，先堆積泥炭，高處後沼澤化，後堆積泥炭，泥炭層的厚薄決定了今天的煤層厚薄; ②在沖積扇前緣沼澤化地帶形成的煤層。以中國遼寧阜新新邱五坑下層群煤層比較典型 (圖2)。這類煤層厚度變化規模較小，多數由巷道揭露發現，其煤層不可采邊界一般用巷道圈定。

煤層分岔和尖滅

煤層沿某一方向厚度變薄，層數增多，夾石層加厚和煤層逐步變薄直至消失的現象。不同沉積體系、不同環境下形成的泥炭沼澤，都有它變薄、尖滅的相帶。①陸相濱湖沼澤或湖泊三角洲地帶，煤層向岸和向湖中央變薄、尖滅。②濱海沼澤情況類似。這種變化是漸變的，變化範圍視沉積盆地大小而異，在井田範圍內不穩定的局部可採煤層的變薄、尖滅，最為典型。

煤層分岔、尖滅是沉積環境和地殼運動配合的一種特殊形態。中國煤田內已見到多種煤層分岔方式。①分岔後的煤層在井田內穩定。在勘探階段已經查明它的存在與分布，在礦井設計時對合層與分岔如何開採已有具體方案，只要求在巷道施工中加確分岔點的位置。它們對煤礦生產不產生突然性影響。中國平頂山一礦的戊組煤(C組)(圖3)和山東滕南煤田的三上、三下煤層(圖4)都很典型。②煤層分岔呈馬尾狀。煤層分岔在勘探階段即已發現，但各分岔煤層的對比尚有困難，有待生產階段利用採區石門資料或石門開掘之前的水平探煤鑽孔資料進行逐層對比，編制階段的水平切面圖，確定可採煤層分布範圍，才能設計開採方案。這樣的煤層，出現在伸展構造帶的斷陷盆地內，較典型的是中國遼寧阜新煤田 (圖5)。③煤層沿走向多次分岔。見於中國河北興隆煤礦營子坑的5號煤層。煤層厚2m左右。煤層頂板平整，為潟湖海灣相黑色粉砂質泥岩;底板變化大，有礫岩、細砂岩和鋁質泥岩，緊貼煤層為10cm厚的泥岩。煤層沿走向每相隔136～234m便有一向底板分岔煤層(圖6)。5號煤層是山麓前緣濱海沉積，分岔成因尚待研究。對這種分岔煤層，掘進時容易跟錯煤層，沿分岔煤層進入尖滅端，造成廢巷。沿頂板掘進施工，則可避免掘錯煤層。

煤層的沖刷

煤層形成過程中或形成後，因河流、海浪或冰川等的剝蝕而出現局部或全部被破壞的現象。其中，以河流沖刷作用為主。河流向下侵蝕，不僅切入煤層頂板，還下切至煤層，使煤層遭受剝蝕，局部厚度變薄甚至全部被剝蝕掉(圖7)。其特點是具有狹長的煤層沖刷帶，寬度由數十米至數百米甚至2000m，長度則更長。被沖刷的煤層變薄，頂板變為沖積相中、粗砂岩、砂岩中有煤屑和原頂板岩石的碎塊，它與煤接觸處煤層變為風化軟泥，有時可見壓縮性假斷層面。規模大的沖刷帶在勘探階段已被鑽孔圈定，規模小的沖刷帶在煤巷掘進中發現，隨巷道的開掘逐步了解其寬度、切割煤層的深度、流向等。礦井地質工作者需要結合地質勘探資料，把巷道揭露的沖刷帶邊界及時投繪到礦圖上，利用流向趨勢，對未採區煤層可能沖刷的地段作出預測 (圖8)。

後期構造擠壓

煤層比含煤岩系內其它岩石強度小，在擠壓地應力作用下，在一些強烈褶皺的煤田內，煤層發生層間滑動作用或不協調褶皺，厚度因流變發生了很大變化，在褶曲的核部變厚，在褶皺翼部變薄。在多次構造運動作用下，煤層被切斷、拉薄、擠厚，變成雞窩狀、瓜藤狀。厚的地方為大煤包，薄的地方只剩一條煤線 (圖9)。在厚煤帶、厚煤包內，煤層呈揉皺的鱗片狀、角礫狀，常見鏡面;壓薄帶的煤層常呈土狀、粉末狀。這種原始結構被破壞的煤，稱構造煤。在高瓦斯礦井，厚煤包及由薄變厚地帶，常是煤與瓦斯突出地帶。煤內有夾石層岩石的混入，灰分增高，密度加大。這樣的礦井，煤層厚度變化大，在勘探階段即使採用250m的線距進行勘探，也只能求得B級或C級儲量，適合小規模開採。地質工作依靠巷探和鑽探查明煤層形態，用小階段方式進行開採。