第３１卷第１期 ２０１２年Ｏ３月 吉林地质 ＪＩＬＩＮ ＧＥｏＬ０ＧＹ ＶＯ１．３１ ＮＯ．１ Ｍａｔ．２０１２ 文章编号：１００１－－２４２７（２０１２）０１—８０—４ 煤层受古河流冲刷的预测及探讨 袁春 ，王嵩嵩 １．吉林省煤田地质物探公司，吉林长春１３００３１；２．吉林省煤田地质勘察设计研究院，吉林长春１３００４１ 摘要：古河流冲刷是影响煤矿规划、设计、开采方式不同的常见原因之一，并直接影响煤炭回收率、原煤质 量。本文系统地分析其产生的原因及其危害，并结合生产实践，提出三种比较合理的预测方法。三种不同方法预 测的综合利用，使之能更好的为生产服务。 关键词：古河流冲刷；成因；分析；预测 中图分类号：Ｐ６３１．３＊２２文献标识码：Ａ Ｆｏｒｅｃａｓｔ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｂｙ ａｎｃｉｅｎｔ ｒｉｖｅｒ ｓｃｏｕｒ ＹＵＡＮ Ｃｈｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｓｏｎｇ ｓｏｎｇ ｉ．ＣｏａｌｉｆｅｌｄＧｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ＣｏｍｐａｎｙｏｆＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００３１．Ｊｉｌｉｎ．Ｃｈｉｎａ； ２．１ｎｓｉｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏａｌ ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎ ｏｆＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００４１，Ｊｉｌｉｎ，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｎｃｉｅｎｔ ｉｖｅｒ ｓｃｏｕｒ ｆｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｃａｕｓｅｓ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ，ｄｅｓｉｇｎ，ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ， ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｏｆｃｏａｌ，ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｒａｗ ｃｏａ１．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔｓ ｃａｕｓｅｓ ａｎｄ ｈａｚａｒｄｓ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｖｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｒｅｅ ｍｏｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ Ｃａｌｌ ｓｅｒｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｎｃｉｅｎｔ ｉｖｅｒ ｓｃｏｕｒ；ｇｅｎｅｓｉｓ；ａｎａｌｆｙｓｉｓ；ｆｏｒｅｃａｓｔ 煤层冲刷一般是指水流对煤化作用前的泥炭层 为副，从而更全面的分析、预测煤层受古河流冲刷 或之后的煤层进行冲蚀，由砂质沉积物充填而形成 各相关要素。 的地质体。根据煤层受冲刷的程度及规模可分为砂 １沉积分析法 体、砂带、砂床，表现形式以煤层中出现透镜体、 沉积分析法以沉积学原理为指导，以矿区各种 冲刷带、冲积扇为主，是引起煤层赋存形态与厚度 变化的常见因素之一。可导致不同的矿区规划、矿 地质资料为依据，通过沉积相、沉积序列及沉积演 井设计、开采方式。在矿山长期的生产实践中，形 化等沉积学分析，了解矿区沉积面貌，由此确定煤 层冲刷的成因类型，进而选择适当的方法来预测煤 的预测方法有：沉积分析法、矿井物探法、地质统 层冲刷。沉积分析法预测煤层冲刷的具体方法包括煤层 计法三种。冲刷的形成是河流对泥炭或煤岩的运移 作用，所以必须了解各种现代水系及其在本矿区的 等厚图法、砂体等厚图法、标志物法等。１煤层等厚图法 展布规律，预测古水系的位置及状态，从而更全面 １．成了一些对冲刷定位及定量预测的有效方法。常用 的叛定冲刷的具体形式（图１）。 铁法煤田位处中朝准地台（Ｉ）华北断坳（Ⅱ） 下辽河断陷（Ⅲ）法库断凸四级构造单元东侧的铁 煤层等厚图法是通过分析图中煤层厚度变薄以 至缺失区区域的分布规律，来确定煤层冲刷的位置 和规模。通常，在大面积、稳定的沉积盆地泥炭沼 法断陷盆地中。晓南井田则位于铁法断陷盆地的东 泽环境所形成的煤层结构简单，厚度稳定、产状平 南侧，井田内岩煤层基本呈一向北西倾斜的单斜构 缓；此时，如果煤层厚度变薄区对称的分布，且其 造状态产出，并伴有数个小褶曲构造。这种大地构 两侧厚度基本一致，可以初步确定煤层被冲刷，变 造位置如有水系发育则以树枝状为主，放射状水系 薄区的大小及形状可反映煤层被冲刷侵蚀的范围、收稿日期：２０１１—１１－２６；修订日期：２０１１—１２－２０ 作者简介：袁春（１９６２一），女，江苏苏州人，吉林省煤田地质物探公司高级工程师 第ｌ期 袁春等：煤层受古河流冲刷的预测及探讨 ： ］／ ／ 一 一 ／／ ＼＼、 ∽ 一 图１几种主要水系类型 Ｆｉｇ．１ Ｍａｊｏｒ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ａ、ｂ－树枝状水系ｃ．角状水系ｄ．格状水系ｅ．放射状水系ｆ－环状水系 程度及古水流方向；因此，可以通过绘制煤层等厚 是对已经形成的煤层或泥炭层的冲刷，因此，此方 图、圈定出煤层薄化区的范围来预测煤层冲刷的具 法对找煤或预测见煤深度有着指导意义，一般见此 体情况。这一方法比较适合于古河床及冲积扇的预 冲刷现象说明其下部地层中含有煤层或可采煤层。 测。 沉积分析法是一种定性—半定量预测冲刷的方法。 １．２砂体等厚图法 在实际应用中，通常需要上述方法的综合使用，才 砂体等厚图法是以煤层直接顶板砂体的厚度分 能达到较好的预测效果。通过对矿区的沉积分析， 布，作为对冲刷的定性和定量的描述。煤层直接 了解矿区的沉积特征，进而找出煤层厚度变薄区、 顶板砂体的厚度、岩性、结构、构造和形态等地质 煤层顶板砂体高值区以及标志物存在区，为准确圈 特征反映了冲刷形成的沉积环境，尤其是砂体的厚 定和描述冲刷提供地质依据。 度、粒度反映了古冲刷体的能量强度、持续的时间、 预测实例：运用煤层顶（底）板砂体等厚图法 物源供应等。因此，煤层直接顶板砂体等厚图的厚 对晓南井田进行冲刷预测，该方法建立在对井田 度高值区，可以明确的指示煤层冲刷。砂体等厚图 区域详细的沉积分析的基础上，通过对小明安碑组 法简单、有效，是最常用的预测冲刷的方法；由于 ９≠｝煤层冲蚀薄化区和煤层顶板砂体高值区，得到 冲刷的岩性标志主要是砂质沉积物，在统计砂体厚 ９群煤西二９０１工作面受冲刷的成因类型、分布特 度时，要根据情况，进行砂体对比、分期，最后选 征。预测结果对井田的工作面设计具有一定的指导 择距离煤层最近，对煤层影响最大的直接顶板的砂 意义（图２）。后经生产实见（西二九层回风中巷） 体进行分析、研究、成图。 与原推测的０．８０ ｍ厚度可采边界区别较大。为冲 １．３标志物法 积扇分布，对煤层破坏严重，影响范围较大。 标志物法是本人经过野外地质工作摸索出来的 一种对煤层冲刷进行确认的一种方法，就是在煤 ２矿井物探法 层直接顶板或间接顶板的砂砾岩中见煤块（０．５— 矿井物探法可分为很多种，但是对煤层冲刷反 ５ ＩＩＩｌＴＩ）、煤线、透镜体或不规则体，由于煤层冲刷 映较好的为地震勘探。地震勘探可分为浅层地震勘 ８２ 吉林地质 第３１卷 图２西＂９０１３－作面受冲刷影响范围图 Ｆｉｇ．２ Ｒａｎｇｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｓｃｏｕｒ ｏｆ Ｘｉ’ｅｒ ９０１ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ 探、瑞利波勘探、槽波地震勘探。在探测煤层冲刷 中，以浅层地震勘探为例：如三维地震勘探技术。 大多数煤矿的煤层和顶、底板岩石的物性条件、几 何形态、埋藏条件都能形成良好的声波导，适合 应用三维地震勘探技术，地质解释的唯一性也比较 好。在实际探测中，与沉积分析法联合应用，能取 得较好的效果。 预测实例：如铁法煤田的晓南井田在开拓 ＳＥ１４０５工作面前进行了三维地震勘探测出一条长 约１ ０００ ｍ，宽５０ ｍ古河流冲刷，严重区域煤层 完全被冲蚀，直接影响到后续的采掘布置（图３）。 ３地质统计法 煤层冲刷的实体是发育于煤层中的砂体、砂 带、砂床，各个冲刷在煤层中的平面分布无连续性。 显然，单个煤层冲刷的分布特征同地质统计学要求 区域化变量的连续性是不相符的。但是如果将各个 图３ ＳＥ１４０５实见古河流冲刷平面图 冲刷在一定的范围内考察它们的整体分布关系，则 Ｆｉｇ．３ Ｐｌａｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｃｉｅｎｔ ｒｉｖｅｒ ｓｃｏｕｒ ｏｆ ＳＥ１４０５ 可判定在空间分布上煤层冲刷具有连续性。以正交 格网法，将冲刷分布于所在单元格内，以冲刷所占 ３．＇预测煤层冲刷步骤 单元格的面积百分比数值作为样本数据。这样，冲 （１）数据采集：对研究区利用正交格网法进行 刷样本数据便可应用统计法进行计算。 样本数据采集，根据所获得资料情况，将已采掘区