（山西阳泉煤业（集团）有限责任公司五矿，山西 阳泉 045209）
摘要：阳煤五矿目前仅采太原组15号煤层，厚度为1.0m——9.23m，平均厚度为6.24m，本文通过趋势面总结概括了15号煤层厚度变化规律，不仅可以为采掘工程设计及部署提前提供充实的依据，而且还对沉积环境、古地形、海平面变化等影响煤厚变化的成因进行了深入的阐述。
关键词：趋势面；煤厚变化；研究
1 矿井概况
阳煤五矿井田内15号煤层整体趋势为一单斜，走向为北西(N45°W)向至北北西向，倾向为南西，倾角平均10˚。井田内总的构造线方向为北北东及北东向，发育有较平缓的褶皱群和层间小断层，局部发育陡倾挠曲，无岩浆岩活动，主要发育一些短轴褶曲，断裂构造较少，断层规模一般较小，落差较大的多为逆断层，同时陷落柱相当发育，构造偏复杂[1]。
2 15号煤层厚度变化规律
五矿15号煤层厚度为1.0m——9.23m，平均厚6.24m，可采性指数为1，煤厚变异系数为12.38%，划分为稳定煤层，平均含夹矸3层，最大可达7层，夹石厚度平均在0.1～0.2m之间，最大可达2m以上，属复杂结构煤层。直接顶板为黑色泥岩，厚度变化较大，平均厚5m左右。老顶为细粒砂岩，底板为砂质泥岩或泥岩，老底为浅灰色细粒砂岩。
15#煤层厚煤区主要集中在井田中部，表现出中部较厚南部和北部较薄的总体特征。
仔细观察15#煤层厚度等值线图不难发现，15#煤层厚度变化还呈现出北东（N45°E）向和北北西向厚薄相间的条带状厚度变化特点，从井田北北西向南南东划分出薄-厚-薄-厚-薄-厚-薄等7个厚度变化带，在相对增厚带内，煤层厚度都在6.0m以上，而在减薄带，煤层厚度则都在5.0m以下，局部出现3.5m以下的薄煤区，从井田北东向南西分别可依次划分出薄-厚-薄-厚-薄-厚-薄-厚-薄等9个厚度变化带，在相对增厚带内，煤层厚度多在6.0m以上，而在减薄带，煤层厚度则多在5.0m以下，局部出现1.3m以下的薄煤区。
选取15#煤层厚度这一地学变量（z），和地理坐标（x，y），进行趋势面分析。从一次趋势面一直做到三次趋势面，经过对比三次的结果，进行拟合度和F检验，发现三次趋势面拟合度达到80%，拟合程度相当好，正剩余标准差为0.0712072，F检验值为8.894208，F检验值在0.05水平下非常显著。利用趋势值，绘制二元三次趋势面图（图
1），二维三次趋势面图等值线排列总体极为稀疏，说明15#煤层厚度相对比较稳定，相比而言在东南缘比西北缘稍密集，说明煤层厚度由井田中部向南变薄速度较快，向北加厚速度较慢，即井田北侧煤层厚度更为稳定。通过对三次趋势图的分析可知五矿15#煤层厚度具有井田中部最厚、东南和西北部较厚的总体特征，与煤层厚度等值线图基本吻合[2]。
图1 15#煤厚二元三次趋势面图
4 煤厚变化成因
（1）沉积环境
太原组为在本溪组填平补齐基础上发育的陆表海障壁海岸沉积，障壁砂坝在波浪和潮汐作用的改造下，被分割成多个泻湖。在地势较高，水体相对较浅的近岸潮坪地带为高等植物的生长发育提供了良好的场所，发生泥炭沼泽化并堆积泥炭。在泻湖区域因水体较深，植物无法生存，泥炭沼泽不发育，随着地壳的上升或充填变浅，利于植物生长、范围不断扩大，并与潮坪上发育的泥炭沼泽连成一片，形成了厚度大、延续性好的15#煤。海平面相对升高，海水的再次侵入，泥炭沼泽逐渐被海水覆盖，聚煤作用中断，泥炭层也逐渐被海相沉积物所掩埋，终止了聚煤过程。
15#煤层形成与陆表障壁体系中泻湖潮坪上发育的泥炭坪，形成的煤层分布面积广、厚度大、层位稳定；煤层之上多为海侵形成的海相泥岩或碳酸盐岩，而底板为泻湖-潮坪泥岩及砂泥岩沉积组合；因聚煤过程中的海平面波动，使得煤层机构中等至复杂，以中-富灰、高硫为特点，同时受海平面变化影响，本区15#煤层顶板主要为海相泥岩沉积。
根据南北走向的钻孔对比图，可以看出五矿15#煤层厚度井田中部最厚、东南和西北部较厚的总体特征，中部主要为泻湖大面积发育，造成中部沉积夹矸层数多、夹矸厚度大，而北部和南部主要为潮坪大面积发育，相比而言矸层数少、夹矸厚度小，这也是造成井田中部15#煤层最厚的原因之一。
（2）沉积基底不均匀沉降
太原组厚度和15#煤层厚所显示北东向和北北西向厚度带状变化特征以及煤层的分岔现象，都是聚煤期聚煤盆地基底不均衡沉降或同沉积构造具体反映，说明本区在煤系沉积期存在着北东和北北西双向交织的沼泽基底的不均衡沉降或同沉积褶皱，并以北东向不均衡沉降为主，这与沁水煤田煤系同沉积构造发育的整体特点基本一致，它对15#煤层厚度的影响往往是大范围和宏观上的，控制着煤层厚度变化的方向性和分带性。
（3）海平面变化的影响
研究区的15#煤层就主要形成于水进体系域。晚石炭世末华北地台处于构造转换时期，古构造格局由南隆北倾转为北隆南倾，海水南撤，海退之际留下大范围的覆水环境，利于植物的生长、繁衍。潮坪大面积发育，形成了规模大、分布广的、区域稳定发育的主煤层，煤质纯净，夹矸层一般较少，灰分低，但硫分含量往往较高。
5 结语
本文研究了阳煤五矿15号煤层厚度变化规律，不仅可以为采掘工程设计及部署提前提供充实的依据，而且对沉积环境、古地形、海平面变化等影响煤厚变化的成因进行了深入的阐述。
参考文献： [1] 山西省煤炭地质114勘查院,《阳泉煤业(集团)有限责任公司五矿生产矿井地质报告》[M].2009.
[2] 屈少波等.多项式趋势面分析的数学模型在阳煤五矿地质预测预报中的应用[J].地球,2014(6):191.
作者简介：张进英，女，1984年生，河北张家口人，2011年毕业于中国矿业大学地质工程专业，助理工程师，主要从事矿井地质绘图。
论文作者:张进英
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年7月上
论文发表时间:2019/1/11
标签：煤层论文; 厚度论文; 井田论文; 泥岩论文; 泥炭论文; 趋势论文; 东向论文; 《新材料·新装饰》2018年7月上论文;