关于淮北煤田区域地质与成煤条件研究

    董继春

    摘要：本文考察淮北煤田一带地质与系统成煤条件，从聚煤盆地构造和层序格架内的聚煤规律出发，调查淮北区域地层、构架、煤层与煤质等地质背景，研究聚煤作用控制因素和淮北区域煤田的成煤规律，展望淮北矿区煤田地质勘探的发展，为今后煤田勘探技术的发展提供借鉴。

    关键词：煤田；聚煤盆地；聚煤规律；勘探技术

    引言：位于安徽省淮河平原北部的淮北煤田区域，跨越淮北、亳州、宿州三市所属七个县级，自身煤炭资源储存丰富，属于中国华北聚煤区北侧地带的石炭二叠纪煤田。随着煤炭市场的蓬勃发展，勘探技术和钻探技术颇受关注，用来探明煤田地质构造、地层、构架、煤层与煤质等，以便正确评估煤田矿床自身含有价值，设计煤矿生产线路，继而促进煤田勘探持续发展。

    1.淮北煤田区域地质概述

    基于地质理论基础的煤地质学，负责研究煤矿、煤层、煤盆地以及含煤岩矿物等，勘测分析煤田物质成分、性质及其分布规律。煤田地质勘测涉及学科包括有地质构造学、构造地质学、矿床学、沉积学、地球物理探矿学和石油地质学等，以地质科学为核心技术，查明待勘测煤田的地址构造、地质层次、煤质、煤层、煤田储存以及开采条件等，以便正确评估煤田矿床自身含有价值，设计煤矿生产线路，为煤矿开采决策的集成提供地质资料，进而使煤炭资源能够节制开发，促进自然煤矿市场的可持续发展。

    2.淮北煤田区域成煤规律

    2.1聚煤盆地构造

    2.1.1 基底构造。中晚奥陶世的加里东运动导致华北古板块碰撞到华南古板块，致使华北古板块不断隆升，逐渐突兀为陆地板块，一直到晚石炭世。古板块长期遭受剥蚀和夷平。基于奥陶系灰岩基底的淮北地区石炭一二叠纪含煤岩系，可以研究奥陶系时期的基底构造运动，进而查明聚煤盆地的基底构造特征。淮北地带的奥陶系体现在下统和中统地层，自上而下依次为贾汪组、马家沟组，整体缺乏上层沉积。地层厚度从南部不断向北部过渡，逐渐形成“北厚南薄”的趋势，研究地层沉积厚度差异，进而查明地壳沉积幅度差异，反映在淮北一带中下奥陶统沉积时期，不难发现区内整体构造运动以东西向为主，并且沉积一带中心位置偏北，无明显迁移痕迹。说明淮北聚煤盆地构造中基底趋于平缓、稳定，地形上属于北部低南部高，过渡衔接平缓，无显著差异。

    2.1.2 同沉积构造。时间推移到晚古生代，古蒙古洋和古秦岭洋的俯冲作用逐渐缓解，至此，长期遭受剥蚀和夷平的华北古板块开始松弛，不断接受地质沉积。其后经过漫长的石炭一二叠纪时期，华北古板块构造运动不断趋于稳定，形式主要体现为地壳升降运动。

    2.2层序格架下聚煤规律。晚古生代，在南北方向地质应力的作用下，华北聚煤盆地的地形不断发生变化，逐渐影响到聚煤作用的发展方向，而东西方向上基本不存在地质应力，地形和聚煤作用基本不变；时间推移到石炭一二叠纪时期，淮北沉积盆地依然处在南北差异的影响下，从南部到北部地带，聚煤作用的强度不断变化，存在显著差异，而东西部差异不明显；到层序沉积期，淮北区内地形逐渐转变为南低北高，南部沿海缺口不断张开，海水至东南部和南部侵入，在区内沉积了一套陆表海障壁岛—台地复合体系含煤地层，地质岩性组合包括有下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段。

    煤层发育环境长期在碳酸盐台地、障壁岛后和澙湖潮坪中，煤层厚度保持在0.49m至5.02m，并且以桃园和五沟地带煤层厚度最厚。煤层序包括4至8层，沉积厚度偏薄，下层煤存在断层，整体连续性差，煤层发育环境在海侵体系域和高位体系域中，整体以高位体系域为主。海侵体系导致层序格架下煤层与灰岩交互产出，此时灰岩为煤层的直接跳板，整体煤层跃动，后期煤层薄而不稳定，说明海侵体系下抑制植物生长和聚煤作用，频繁的海侵导致聚煤难以长期发展。

    3.淮北煤田地质勘探的发展方向

    对于煤田地质的勘探而言，各项钻孔施工技术极其相关技术手段都是极其重要的工作之一。在对煤田地质进行了充分勘探和钻探理论分析的基础上，结合已有的实践经验，针对不同的钻井底层采用合适的技术工艺手段。总之，针对淮北煤田的地质勘探情况和数据分析结果，可从井下物探技术、水平钻井技术以及信息化建设等方向重点研究。

    3.1 井下物探技术。受到勘探技术水平的限制，难以查明淮北地带煤层的小型断层和小型褶曲，尤其对落差低于5m、长度低于150m的地带，勘探装备甚至无法进入井下。所以对待开采区域进行井下勘探时，需要以沿煤层钻进和矿井物探，在井下开展面勘探或者采取勘探工作，同时融合探地雷达技术，以此精确查明岩体性质和巷道裂隙带和断裂带深度的特征，准确确定勘测方向，为煤田地质勘探提供探查依据。

    3.2 水平钻进技术。钻进方法包括水平钻进、随钻测斜钻进等，而淮北煤田发展是以水平钻进为核心，以随钻测斜技术为辅。水平钻进技术即为受控定向钻进，既能沿着井下煤层钻进，也能够沿着地面规格垂直、水平、圆弧轨迹的煤层钻进。

    3.3 发展勘探技术手段。目前勘探技术手段依然单调，难以解决不同类型矿井，所以发展综合性勘探技术将是淮北地带煤田地质勘探发展的关键。综合勘探技术即面对待勘探矿井，能够提供准确、详细的系统构造图，保障设计、施工、开采方向准确无误，进而集成出系统施工决策。面对低山丘陵以及平原地带时，可以考虑率先进行地面物探，初步了解待勘探区域的整体构造形态，再选择科学的钻探网度进行系统布孔，在解决地质目的基础上，尽量降低系统勘探的输出成本。

    3.4 推进信息建设。随着信息技术的不断发展，煤田地质勘探逐渐走向网络推进信息建设。煤田勘探融合信息高新技术，例如数据储存、多媒体、并行分布式处理、神经网络、工作站等，开展煤田地质勘探数据传输工作时，指挥端口凭借传呼机进行数据输送，根据地质勘探数据进行数据预处理，把集成方案传输到施工现场，以此提高系统勘探精度。

    参考文献

    [1]王刚. 淮北煤田區域地质背景及其成煤条件分析[J].山西建筑，2014，26：66-68.

    [2]姜涛. 淮北煤田五沟矿井构造特征及其控煤作用[D].中国矿业大学，2014.