淮南煤田顾桂矿区隐伏构造带成因分析

２０１０年９月　矿业科学技术　第３８卷第３期　淮南煤田顾桂矿区隐伏构造带成因分析　文东明　（群＃南矿业集团地质勘探工程处，安徽淮南２３２０５２）　摘要：从淮南煤田区域地质构造入手，分析了顾桂矿区隐伏构造带成因。　关键词ｉ隐伏构造；显现；碰撞；撕裂；舜耕山断层　中图分类号：Ｐ５９　文献标识码：Ａ　

顾桂矿区隐伏构造带是什么，怎么形成的，是横　亘在淮南矿区地质和水文地质工作者心中的一块磐　石；目前分歧很多，争议很大，观点针锋相对，这完全　符合地质工作的特点；本文从区域地质人手，“将古　论今，将今论古”，综合分析，认为顾桂矿区隐伏构造　带是淮南煤田区域地质构造少见的一种表现形式，　是淮南煤田“Ⅱ期”构造应力（叠加）形成的挤压一揉　皱一撕裂构造；巨大的作用力来源于扬子克拉通碰　撞华北克拉通，与淮南煤田显现的舜耕山断层、新集　推覆体等同期形成；～家之言，期望引起百家争鸣。　ｌ　淮南煤田构造历史研究　１．１淮南地史　淮南地区地质演化历史可分为前震旦纪、震旦　纪一三叠纪、侏罗纪一第四纪３个阶段，先后经历　了蚌埠、风阳、皖南、加里东及华力西、印支、燕山、　喜马拉雅８个构造旋回。　与淮南煤田构造有关的，从晚石炭纪开始，华力两　运动（距今３亿年）使淮南地区大面积沉降，引起了又　一次特大海侵，黄淮海前缘绕过蚌埠隆起，范围扩大到　淮南，但沉积环境仍以海陆交互相的海侵沼泽相沉积为　特征。淮南、宿州成为两个滨海沼泽的沉积中心，沉积　了灰岩、砂岩、页岩和煤为主的厚１２０～１６（ｈｎ晚石炭海　侵沼泽相含煤系地层（Ｃ３）。　二叠纪开始（距今２．８５亿年），淮南地区基本　上继承了晚石炭纪晚期的沉积范围，以海漫沼泽相　（湖沼盆地）沉积为主，其间因被蚌埠隆起分隔，故　淮南、淮北沉积有所差异。淮南地区是时地势较为　平坦，气候温暖、潮湿，适宜大量植物生长，时而有　海水侵入，带来大量泥沙将其覆盖，沉积环境比较　闭塞，易形成泥炭堆集，成煤条件极为有利，沉积了　厚约６１７～８５８ｍ山西组、下石盒子组、上石盒子组　以砂岩、粉砂岩、砂质粘土岩、泥岩、碳质页岩、煤层　为主的二叠系含煤系地层（见早二叠世晚期岩相　古地理略图，图１），晚二叠纪晚期（距今２．３亿年）　以河湖相砂泥质沉积为主，并含杂色（红色）地层，　表明气候干燥、炎热，不利于煤层沉积。　早三叠纪早期基本继承了晚二叠纪的沉积范　围和地理格局，形成以湖泊相为主的红色碎屑岩　系。早三叠纪早中期（距今１．９５亿年）和晚三叠　纪末，受印支运动影响，本区被抬高，同时产生褶皱　运动，揭开了本区大陆边缘活动带发展史的序幕。　中新生代侏罗纪一第四纪阶段，本区进人以地壳　块断运动为特征的大陆边缘活动带发展阶段，在边缘　的山间或山前沉陷地带形成了大小不等的内陆坳陷，　沉积以“红色”陆相碎屑岩为主。其问经历了燕山和　喜马拉雅两次运动，本区出现深度断裂和火山活动。　老第三系末（距今２　５００万年）发生早期喜马　拉雅运动使全区全面抬升处于剥蚀状态，地壳呈准　平原化，此时两淮平原已经形成。　第四纪初（距今３５０万年）发生的晚期喜马拉　雅运动，本区地块以上升为主，淮河各大支流基本　形成，经历中、新生代的演化，逐渐塑造出近代的地　质构造和地貌特征。至全新纪（距今１２０万年），　自然状态已和现在一样。　

Ⅲ工［Ⅱ页岩一砂岩组Ｅ三三］海陆边线　圈海侵方向　页岩硅质岩组　等高线　圈碎唇搬运方向　［二］剥蚀区［］岩组界线　

图１　早二叠世晚期岩相古地理略图　

１．２淮南煤田构造研究现状　淮南煤田构造研究伴随淮南煤田开采历史已　１４　矿业科学技术　第３８卷　有１００百多年了，淮南煤田构造的极其复杂性曾使　淮南煤田构造研究和探测手段引进使用在全国名　列前茅，成绩卓著，淮南潘谢矿区构造纲要图、淮南　潘谢矿区总体开发规划总布置图等一批图件勾画　了矿区构造特征；伴随淮南煤田潘谢新区煤矿的大　面积开发，一大批类似于顾桂隐伏构造带等异常构　造的大量显现，为淮南煤田大构造研究提供了难得　的机遇；启动淮南煤田大构造研究，将极大提升淮　南矿区地质和水文地质工作水平，进而为淮南矿区　重大地质灾害预测和预防提供技术支撑。　淮南煤田大构造研究大多是从局部反应了构　造演化特征；怎么来统筹分析淮南煤田显示的构造　异常现象（见图Ｉ）：　（１）从淮南煤田岩相古地理分析，从晚石炭到　二叠系煤系，淮南煤田为一个近似水平的沉积盆　地，总体地势西高东底；统计分析淮南谢桥、潘一、　潘二、潘三等矿钻孔（井筒）煤系地层岩芯柱状，各　种砂岩的总厚统计中，谢桥最发育，占３５％，潘集　三矿２６．７％一２７．３％；从颗粒粗细来分析，从西往　东逐渐变细，中粒以上砂岩，谢桥占６４．５％，潘三　４６．８％，潘一４３．５％，潘二３２．９％。其中含砾粗砂　岩和粗砂岩，谢桥含量也最高；但现在的显现是二　叠系煤系却是东高西底，最高的潘一井田凸处基岩　面１６０ｍ左右，而西边谢桥井田基岩面一般在　３００ｍ以下；　（２）淮南煤田地层总体走向是东西向，但顾　桥、顾北井田内地层走向却是南北向，造成了淮南　煤田特有的“Ｓ”状构造格局，这种构造格局不是原　生沉积的，而是后天受构造改造得来的（见图１）；　（３）顾桂井田西边一组ＮＷ张性的隐伏构造　带，延展几公里，而井田东部却是一组近Ｅｗ向的压　扭性的构造带，也延展了好几公里；这两组构造带不　但一张一压，而且显示同期相伴的“ｘ”状特征；　（４）张集井田位于淮南“Ｓ”构造的左下部分，　总体形态呈扇形展布的单斜构造，地层走向呈不完　整的弧形转折，井田内断层围绕着背斜的转折端，　组成了放射状的断裂系统；矿井主体构造呈ＮＷ的　张性断裂（与顾桂其中的ＮＷ的张性构造类似），　全井田９６．３％的断层为高角度的张性的正断层；　井田内很多大断层，如Ｆ２１５正断层、Ｆ１０９正断层　等，不但在井田内延展数公里，切割主要煤层，而且　断层落差变化（由西向东变小）提供了ＮＷ向断裂　构造重要的方向指向，蕴含重大地质信息；　（５）谢桥井田东翼采区，与张集、顾桥毗邻，施　工的绝大部分勘探钻孔发生严重的冲洗液漏失，且　有３０％钻孑Ｌ为全泵量漏失，这种情况在全国极为　罕见；漏失面覆盖东翼采区全部勘探线，漏失点位　于２５煤、２３煤、ｌ８煤、ｌ３—１煤、１１—２煤、８煤、４　

—１煤、太灰地层、奥灰地层各个层段都有；　（６）丁集矿井和张集煤矿分别位于淮南煤田　“Ｓ”构造的右上、左下，两厢对称，但两个煤矿的构　造应力场完全不同；丁集煤矿处于淮南煤田ＮＥＥ　向压扭性构造应力场中，张集煤矿位于淮南煤田　ＮＷ向张性构造应力场；同样支护方式的巷道。在　丁集井田内变形要强烈的多，这种显现可能长期存　在；勘探处目前施工在所有的矿中，丁集矿井下打　钻时埋钻杆最多，丁集的４．１９动力压出现象等等；　（７）淮南矿业集团的煤层群采动后瓦斯抽放钻　井的成井工艺，技术已经非常成熟，并在淮南新老矿　区大范围使用；唯独在顾桥井田内多次试验都发生　了断管事故，非常异常；目前正在试验Ⅲ型井；从断　裂套管原因来看，普通的采矿学理论分析不清；　（８）１９９３年１Ｏ月３日，谢桥风井位于Ｂ４煤底　板砂岩中的一４４０ｍ回风道发生底板滞后突水，最　大涌水量６４２　ｍ　／ｈ，稳定涌水量４３０　ｍ　／ｈ；经过９３　

—９５年、ｏ５一Ｏ７年两次大规模的堵水，工期合计近　４年，施工钻孔３８个，注入浆液近９万ｍ　，从工程　治理过程来看，治理难度并不仅仅和出水量大小有　关，更重要是出水通道极其复杂异常有关；　（９）顾桥、丁集、张集等矿地温梯度异常问题，　潘三、朱集、潘一等矿的火成岩问题，整个潘谢新区　的奥灰厚度问题……　上述异常情况仅仅是淮南部分矿区目前所显　现的极少部分，还有更多的地质异常情况有待发　现；有一点是肯定的，淮南煤田各矿所显现的地质　异常情况，绝并不是孤立的，相互之间不但有联系，　也可以相互佐证。　

２　顾桂隐伏构造带的展布形式　２．１基岩面的形态展布　顾桂井田内，基岩面总体趋势，东北高（３２３．５ｍ），　西南低（５１２．１７ｍ），地形高差较大；在顾桥、顾北井田　的南边，发育深约９０～１３０ｍ，最宽达１６０ｍ三个负　地貌（坑），呈ＮＷ的串珠状向方向延展；中心点约　在十二～十三线１１０孔附近（南翼大巷）；见顾桥　井田基岩地貌图（见图２）　第３期　义东明：淮南煤田坝桂矿区隐伏构造带成因分析　ｌ５　淮南矿业（集团）有限责任公司安徽省第四测绘院制图　二００五年五月　图１　淮南潘谢矿区总体开发规划地面总布置图　

图２　顾桥井田基岩地貌图　２．２顾桂隐伏构造带的展布形式　顾桂矿区隐伏构造带是指顾桥矿区、顾北矿区　其中呈ＮＷ展布一组断裂带，局部显现的特征已发　展至松散地层中，一直断至煤系地层的深部甚至太　灰、奥灰、寒灰地层；煤系地层错断的主要可采煤层　有１３—１煤、１　１—２煤、８煤、４煤和１煤层。所发　现的断层带中有正断层、逆断层和直立断层等；这　些断裂带平面上宽度超２ｋｍ，长１０ｋｍ左右，构成一　条地质异常带；图３为断裂带在顾桥、顾北１３—１煤　层上平面形态。顾桂矿区隐伏构造带ＮＷ展布一组　断裂带，有以下特点：　（１）断裂带不是地堑或地垒似联系为一体的，是　由一系列ＮＷ地质构造单元形成断裂构造的组合；　（２）断裂带平面上总体形态呈纺锤体展布，中　间宽，两头窄；　（３）断裂带纵向上在顾桂矿区不同地方影响　的深度是不同的，在顾北井田Ｅｌ孔附近，影响主　要层段为１３—１煤～４煤，在顾桥井田Ｉ（２附近，影　响主要层段１３一ｌ煤～奥灰地层：（可能一直部分　影响到寒灰）；　（４）断裂带内煤系地层的走向与断裂带外煤　系地层的走向呈大角度相交甚至垂直；断裂带内主　要煤层的埋深比断裂带外相邻煤层深１００左右；　Ｅ１孑Ｌ　１３—１、１ｌ一２煤与附近的钻孑Ｌ比较，埋深（掉　了）增加了８０～１１０ｍ；Ｋ２孔主要煤层埋深（掉了）　增加了１００～１２０ｍ；　（５）断裂带内主要煤层的层间距异常，Ｋ２孔　ｌ　１—２煤～１煤地层层问距比正常地层减少１００ｎ　

０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　０　０　Ｏ　０　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　０　０　０　Ｏ　０　０　０　０　Ｏ　０　８　６　４　２　０　８　６　４　４　３　３　３　３　３　２　２　２