[科普中国]-煤层厚度变化

煤层厚度和结构的变化，影响煤层储量、开采条件、矿井生产能力和服务年限，是地质勘探和矿井地质调查的主要地质内容。煤层厚度变化普遍，变化类型多样，其复杂程度随煤系沉积体系，煤层在剖面中的位置和后期构造运动性质、强烈程度而异。1

介绍20世纪50年代，苏联把煤厚变化分为原生变化和后生变化两类。凡煤层顶板沉积前发生的煤层厚度变化，称原生变化;煤层顶板沉积后发生的煤层厚度变化，称后生变化。原生变化包括，①沼泽基底不平引起的煤厚变化;②沼泽横向相变引起的变薄尖灭;③煤层的各式分岔。后生变化包括，①河流对煤层冲蚀;②构造挤压使煤层厚度发生的变化。2

沼泽基底不平在井下的揭露特征为煤层顶板平直，底板呈现起伏，底板上隆的地段煤层厚度变薄，底板下凹的地段煤层厚度加大;煤层在堆积时，显示由低处向高处超覆现象，煤层层理与起伏的底板斜交。陕西铜川史家河矿10号煤层，四川南桐红岩煤矿6号煤层，煤层厚度的变化还伴有压缩性正断层 (图1)。

这种断层，在红岩煤矿显示呈环状。这类煤层厚度变化分布的环境有，①在不整合或假整合面上形成的底部煤层，不整合或假整合面的地形起伏，使早期成煤沼泽地形复杂化，沼泽内部高低不一，低处先沼泽化，先堆积泥炭，高处后沼泽化，后堆积泥炭，泥炭层的厚薄决定了今天的煤层厚薄; ②在冲积扇前缘沼泽化地带形成的煤层。以中国辽宁阜新新邱五坑下层群煤层比较典型 (图2)。这类煤层厚度变化规模较小，多数由巷道揭露发现，其煤层不可采边界一般用巷道圈定。

煤层分岔和尖灭煤层沿某一方向厚度变薄，层数增多，夹石层加厚和煤层逐步变薄直至消失的现象。不同沉积体系、不同环境下形成的泥炭沼泽，都有它变薄、尖灭的相带。①陆相滨湖沼泽或湖泊三角洲地带，煤层向岸和向湖中央变薄、尖灭。②滨海沼泽情况类似。这种变化是渐变的，变化范围视沉积盆地大小而异，在井田范围内不稳定的局部可采煤层的变薄、尖灭，最为典型。3

煤层分岔、尖灭是沉积环境和地壳运动配合的一种特殊形态。中国煤田内已见到多种煤层分岔方式。①分岔后的煤层在井田内稳定。在勘探阶段已经查明它的存在与分布，在矿井设计时对合层与分岔如何开采已有具体方案，只要求在巷道施工中加确分岔点的位置。它们对煤矿生产不产生突然性影响。中国平顶山一矿的戊组煤(C组)(图3)和山东滕南煤田的三上、三下煤层(图4)都很典型。②煤层分岔呈马尾状。煤层分岔在勘探阶段即已发现，但各分岔煤层的对比尚有困难，有待生产阶段利用采区石门资料或石门开掘之前的水平探煤钻孔资料进行逐层对比，编制阶段的水平切面图，确定可采煤层分布范围，才能设计开采方案。这样的煤层，出现在伸展构造带的断陷盆地内，较典型的是中国辽宁阜新煤田 (图5)。③煤层沿走向多次分岔。见于中国河北兴隆煤矿营子坑的5号煤层。煤层厚2m左右。煤层顶板平整，为潟湖海湾相黑色粉砂质泥岩;底板变化大，有砾岩、细砂岩和铝质泥岩，紧贴煤层为10cm厚的泥岩。煤层沿走向每相隔136～234m便有一向底板分岔煤层(图6)。5号煤层是山麓前缘滨海沉积，分岔成因尚待研究。对这种分岔煤层，掘进时容易跟错煤层，沿分岔煤层进入尖灭端，造成废巷。沿顶板掘进施工，则可避免掘错煤层。

煤层的冲刷煤层形成过程中或形成后，因河流、海浪或冰川等的剥蚀而出现局部或全部被破坏的现象。其中，以河流冲刷作用为主。河流向下侵蚀，不仅切入煤层顶板，还下切至煤层，使煤层遭受剥蚀，局部厚度变薄甚至全部被剥蚀掉(图7)。其特点是具有狭长的煤层冲刷带，宽度由数十米至数百米甚至2000m，长度则更长。被冲刷的煤层变薄，顶板变为冲积相中、粗砂岩、砂岩中有煤屑和原顶板岩石的碎块，它与煤接触处煤层变为风化软泥，有时可见压缩性假断层面。规模大的冲刷带在勘探阶段已被钻孔圈定，规模小的冲刷带在煤巷掘进中发现，随巷道的开掘逐步了解其宽度、切割煤层的深度、流向等。矿井地质工作者需要结合地质勘探资料，把巷道揭露的冲刷带边界及时投绘到矿图上，利用流向趋势，对未采区煤层可能冲刷的地段作出预测 (图8)。

后期构造挤压煤层比含煤岩系内其它岩石强度小，在挤压地应力作用下，在一些强烈褶皱的煤田内，煤层发生层间滑动作用或不协调褶皱，厚度因流变发生了很大变化，在褶曲的核部变厚，在褶皱翼部变薄。在多次构造运动作用下，煤层被切断、拉薄、挤厚，变成鸡窝状、瓜藤状。厚的地方为大煤包，薄的地方只剩一条煤线 (图9)。在厚煤带、厚煤包内，煤层呈揉皱的鳞片状、角砾状，常见镜面;压薄带的煤层常呈土状、粉末状。这种原始结构被破坏的煤，称构造煤。在高瓦斯矿井，厚煤包及由薄变厚地带，常是煤与瓦斯突出地带。煤内有夹石层岩石的混入，灰分增高，密度加大。这样的矿井，煤层厚度变化大，在勘探阶段即使采用250m的线距进行勘探，也只能求得B级或C级储量，适合小规模开采。地质工作依靠巷探和钻探查明煤层形态，用小阶段方式进行开采。

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李兵 - 副教授 - 西南大学