貝勒煤礦多煤層地區(qū)煤巖層對(duì)比初探

鄒學(xué)林

（重慶一三六地質(zhì)隊(duì) ，重慶 401147）

概況

納雍縣貝勒礦區(qū)位于貴州高原西部（圖1），主要為中山溶蝕及侵蝕地貌。納雍縣貝勒煤礦為一生產(chǎn)礦井，據(jù)調(diào)查：M4煤層在礦山風(fēng)井附近存在采空區(qū)，面積106597m2?，F(xiàn)礦山主要是對(duì)龍?zhí)督M第三段中部的M5和M6煤層進(jìn)行回采，形成一定面積的采空區(qū)。采空區(qū)面積分別為125894m2、25894m2。為了解上煤組其它煤層賦存情況，礦山對(duì)M7煤層布置部分掘進(jìn)巷道，但未進(jìn)行回采，未形成采空區(qū)，對(duì)M5上、M4、M1煤層在東側(cè)掘有小斷面石門進(jìn)行了揭露。

圖1 貝勒礦區(qū)交通位置圖

當(dāng)?shù)孛旱V開采歷史悠久，現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)各可采煤層的采空區(qū)為原老硐采空區(qū)和礦井采空區(qū)。經(jīng)調(diào)查：原老硐采區(qū)主要集中在地表、近地表煤層露頭線附近。受到采礦條件的制約，只是沿煤層進(jìn)行巷道掘進(jìn)，未進(jìn)行系統(tǒng)的回采，老硐采空區(qū)分布在煤層的風(fēng)氧化帶中，且面積不大，對(duì)煤層資源量影響不大，對(duì)礦山進(jìn)行淺部、近地表煤層開采時(shí)有一定的影響。

巖煤層對(duì)比是煤田地質(zhì)勘探及地質(zhì)研究過程中一項(xiàng)非常重要的工作。由于煤層層數(shù)多、厚度變化較大，煤層對(duì)比直接影響到礦區(qū)構(gòu)造形態(tài)的推斷與解釋，還直接影響到煤層資源量的估算結(jié)果及可靠性。因此,在對(duì)比過程中要多種因素綜合考慮做到去粗取精、去偽存真；合理地選擇對(duì)比方法；才能得出正確的對(duì)比結(jié)論。

1.煤層發(fā)育特征

礦區(qū)內(nèi)含煤巖系為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）。由細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖、粘土巖、灰?guī)r、炭質(zhì)粘土巖及煤層（線）組成，厚324.96～386.39m，平均厚 357.44m，含煤 43～68層，一般為33層。煤層總厚24.34～40.29，平均總厚33.28m，含煤系數(shù)9.4%。其中，含全區(qū)可采、大部分可采及局部可采煤層9層，自上 而 下 編 號(hào) 為 M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32，累計(jì)平均總厚 12.15m（含夾矸），可采系數(shù)3.40%。根據(jù)含煤巖系特征及含煤性，將其自上而下分為上、中、下三個(gè)煤組，與龍?zhí)督M三個(gè)段相對(duì)應(yīng)。

2.煤層對(duì)比方法

采用標(biāo)志層法、層間距法、煤巖層組合（巖性）法、古生物組合法、物性特征(測(cè)井曲線)及煤層特征等方法進(jìn)行煤層對(duì)比。在巖性方面選擇厚度較穩(wěn)定的泥質(zhì)灰?guī)r及鋁土質(zhì)泥巖作標(biāo)志層,在物性特征（測(cè)井曲線）方面主要依據(jù)視電阻率、自然伽馬、伽馬伽馬等物性參數(shù)及測(cè)井曲線幅值異常、測(cè)井曲線形態(tài)異常及其它曲線的特殊形態(tài)組合關(guān)系對(duì)比煤層；在煤層自身特征方面依據(jù)煤層的厚度、結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)及煤層組合關(guān)系等對(duì)比煤層。本礦區(qū)對(duì)此采取標(biāo)志層和物探測(cè)井曲線特征作為本次主要對(duì)比方法，煤層層間距作為輔助對(duì)比標(biāo)志。

2.1 標(biāo)志層

B1：位于長(zhǎng)興組底部，煤系直接頂板，為長(zhǎng)興組與龍?zhí)督M分界。為灰色中厚層灰?guī)r，具隱晶至微晶結(jié)構(gòu)。產(chǎn)腕足類、瓣鰓類動(dòng)物化石。厚0.23～1.50m，平均0.82m。區(qū)內(nèi)展布穩(wěn)定，為M1煤層的對(duì)比標(biāo)志層。

B2：位于上煤組上部。為灰色、深灰色中厚層灰?guī)r，具生物碎屑結(jié)構(gòu)，產(chǎn)腕足類動(dòng)物化石。向上依次為高嶺土粘土巖和鈣質(zhì)粘土巖為其輔助標(biāo)志。厚0.00～2.35m，平均0.55m。區(qū)內(nèi)展布基本穩(wěn)定，為M4、M5煤層的對(duì)比標(biāo)志層。

B3：位于上煤組段中部。為灰～深灰色薄～中厚層粉砂質(zhì)粘土巖、粉砂巖，含菱鐵質(zhì)，具生物碎屑結(jié)構(gòu)，產(chǎn)腕足類動(dòng)物化石。厚0.23～1.68m，平均0.66m。區(qū)內(nèi)展布穩(wěn)定，為M6煤層的對(duì)比標(biāo)志層。

B4：位于上煤組下部。一般為三層結(jié)構(gòu)，粉砂質(zhì)粘土巖、粉砂巖為深灰色，灰?guī)r具微晶結(jié)構(gòu)及生物碎屑結(jié)構(gòu)，含菱鐵質(zhì)。三層均產(chǎn)腕足類動(dòng)物化石。厚0.18～2.95m，平均1.21m。區(qū)內(nèi)展布穩(wěn)定，為M7煤層的對(duì)比標(biāo)志層。

B5：位于上煤組底部。為深灰色薄層粘土巖，產(chǎn)腕足類、瓣鰓類動(dòng)物化石。厚0.00～3.19m，平均0.78m。區(qū)內(nèi)展布基本穩(wěn)定，為與中煤組的分段標(biāo)志。

B6：位于下煤組頂部。為灰色中厚層灰?guī)r，具生物碎屑結(jié)構(gòu)，產(chǎn)腕足類動(dòng)物化石。厚0.00～2.20m，平均0.96m。區(qū)內(nèi)展布穩(wěn)定，為M20、M27煤層的對(duì)比標(biāo)志層，為與下煤組的分段標(biāo)志。

B7：位于下煤組中部。為灰～深灰色薄層粘土巖夾粉砂巖，一般為三層結(jié)構(gòu)，上部為棕黃色薄層高嶺土粘土巖，中部為灰～深灰色薄層粉砂巖，下部為黑色薄層粘土巖。產(chǎn)腕足類動(dòng)物化石，厚0.16～1.94m，平均0.82m。區(qū)內(nèi)展布較穩(wěn)定，為M32煤層的對(duì)比標(biāo)志層。

B8：位于下煤組底部。為淺灰色、灰色薄層狀鋁土巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)少量黃鐵礦結(jié)核，含植物根化石及碎片。厚0.00～4.20m，平均1.38m。區(qū)內(nèi)展布穩(wěn)定，為M33、M34煤層的對(duì)本井田巖性特征明顯、主要煤層、標(biāo)志層間距較穩(wěn)定,能有效地進(jìn)行煤巖層對(duì)比(表1)。

表1 主采煤層標(biāo)志層間距一覽

2.2 物探測(cè)井曲線特征對(duì)比法

利用測(cè)井資料對(duì)比煤層，不同的巖性，其物理性質(zhì)不同，各種參數(shù)曲線所反映的形態(tài)特征也不同。不同層段具有不同的巖性組合，因而出現(xiàn)不同形態(tài)的曲線組合特征。反之，相同層位或?qū)佣?，在一定范圍?nèi)，一般具有相似的物質(zhì)來源、搬運(yùn)介質(zhì)、沉積環(huán)境和成巖條件，因而具有相同或相似的巖性組合，物性和化學(xué)特征也大致相同或相似，在測(cè)井曲線上就反映出相同或相似的形態(tài)特征或形態(tài)組合特征。

2.2.1 M1、M4、M5、M6、M7 煤層的物性組合特征。該物性組合特征發(fā)育在龍?zhí)督M三段（P3l3），是本礦區(qū)的主要含煤地層，在這個(gè)大的沉積旋回中沉積了近十余層煤，主要的煤層有 M1、M4、M5、M6、M7，其中 M5、M6 煤層為該礦區(qū)的主采煤層。煤層在電阻率曲線上具有較高的幅值，在自然伽瑪曲線上具有很低的幅值；在散射伽瑪曲線上具有較高的幅值。從圖2可以看到，M5、M6、M7形成一煤組，在這個(gè)煤組中的沉積是穩(wěn)定的，雖然煤層間距是那個(gè)有差異性，但是從最下部的M7開始都會(huì)依次分辨出他們的位置，該煤組的特點(diǎn)具有區(qū)域特點(diǎn)。龍?zhí)督M（P3l）頂部開始距M1的間距是很穩(wěn)定的，均在13米左右。自M1向下有一厚層的粉砂巖，在這個(gè)沉積動(dòng)力較強(qiáng)的環(huán)境中，沉缺了M2、M3煤層；M1煤層頂?shù)装迥鄮r、M4煤層頂板泥巖的高放射性異常與厚層的粉砂巖低放射性幅值成一"μ"形，是判斷識(shí)別M1、M4煤層的物性特征，具有區(qū)域穩(wěn)定性（見圖2）。

圖2 龍?zhí)督M三段（P3l3）M1、M4、M5上、M5、M6、M7的物性組合特征

2.2.2 龍?zhí)督M三段（P3l3）、二段（P3l2）、一段（P3l1）的分界物性組合特征。龍?zhí)督M二段（P3l2）與一段（P3l1）的分界是一層很薄的灰?guī)r，由于該層灰?guī)r厚度很小，所以在各參數(shù)曲線上是很難找到，見圖3中的電阻率曲線上的"紅辣椒"就是該層灰?guī)r的標(biāo)志；隨著進(jìn)入龍?zhí)督M二段（P3l2）的沉積初期，由于環(huán)境的穩(wěn)定，煤層沉積也相應(yīng)的穩(wěn)定，M20在區(qū)域上屬于復(fù)雜煤層，含夾矸1層，并有分叉合并及沉缺現(xiàn)象。M20煤層在電阻率曲線上具有較高的幅值，在自然伽瑪曲線上具有很低的幅值，在散射伽瑪曲線上具有較高的幅值；在M20的距分界灰?guī)r為13米左右，異常明顯，間距穩(wěn)定。在該段的中部沉積了M14，在M14的頂板具有較高的放射性幅值，具有明顯的特征。龍?zhí)督M三段（P3l3）與二段（P3l2）是由沉積環(huán)境的變化而進(jìn)行分界，從巖性變化上可以看到，自下往上經(jīng)過了四次的砂巖沉積，由于環(huán)境的動(dòng)蕩使得該段時(shí)期的煤層沉積不穩(wěn)定，煤層的厚度、煤層的位置都變化很大。隨著水動(dòng)力條件的減弱沉積粒度的變細(xì)進(jìn)入了龍?zhí)督M（P3l）最后一段的沉積時(shí)期（見圖3）。

圖3 龍?zhí)督M三段（P3l3）、二段（P3l2）、一段（P3l1）的分界物性組合特征

2.2.3 龍?zhí)督M一段（P3l1）與峨眉山玄武巖組（P3β）的分界物性組合特征

龍?zhí)督M一段（P3l1）地層也是礦區(qū)的主要含煤時(shí)期，沉積了 M27、M32、M33、M34 煤層，其中M27、M32主采煤層，M33為零星可采煤層。

煤層在電阻率曲線上具有較高的幅值，在自然伽瑪曲線上具有很低的幅值，在散射伽瑪曲線上具有較高的幅值；M27在區(qū)域上屬于較復(fù)雜煤層，含夾矸1層，并有分叉合并及沉缺現(xiàn)象。由于M27夾矸的放射性含量高，所以在自然伽瑪曲線上具有很高的幅值，異常明顯，也是確定M27的物性標(biāo)志，見圖4。M32煤層由于相變?cè)贐202孔內(nèi)沉缺了，上部沉積了較厚的細(xì)砂巖。M33煤層在區(qū)域沉積穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其下的薄煤層緊跟其后相伴而生。M34在區(qū)域上屬較復(fù)雜煤層，又是含有夾矸、有時(shí)沒有夾矸，在區(qū)域上厚度不穩(wěn)定。M35是龍?zhí)督M最下部的一層煤，該煤層在本區(qū)以三個(gè)薄煤層組合出現(xiàn)，均不可采，由于的穩(wěn)定性，常作為判別龍?zhí)督M底部的巖性組合標(biāo)志。龍?zhí)督M（P3l）與峨眉山玄武巖組（P3β）的分界為龍?zhí)督M底部的鋁質(zhì)泥巖，該鋁質(zhì)泥巖的放射性物質(zhì)含量比泥巖高，所以在自然咖瑪曲線上有較高的異常反應(yīng)（見圖4）。

圖4 龍?zhí)督M一段（P3l1）與峨眉山玄武巖組（P3β）的分界物性組合特征

3 主要可采煤層對(duì)比可靠程度

根據(jù)對(duì)煤層厚度、結(jié)構(gòu)、對(duì)比可靠程度和可采情況的分析：礦區(qū)內(nèi)主要可采的M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32 煤層層位穩(wěn)定，厚度較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單至復(fù)雜，對(duì)比可靠，全區(qū)或大部可采，為穩(wěn)定～較穩(wěn)定煤層；M5 上、M7 上、M33、M34 煤層層位較穩(wěn)定，礦區(qū)內(nèi)零星可采，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～復(fù)雜，對(duì)比基本可靠，但其厚度不穩(wěn)定至極不穩(wěn)定，為不穩(wěn)定至極不穩(wěn)定煤層。對(duì)利用勘探手段獲得的煤層厚度、煤質(zhì)資料等進(jìn)行分析處理、數(shù)理統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，找出能反映其變化的特征數(shù)，以獲取劃分煤層穩(wěn)定程度的指標(biāo)，對(duì)煤層定量評(píng)價(jià)，可補(bǔ)充定性分析結(jié)果的不足。

本區(qū)的可采煤層的情況：本區(qū)內(nèi)主要可采和大部可采煤層有 9 層（M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32），為穩(wěn)定至不穩(wěn)定型。

結(jié)語

通過對(duì)本井田地質(zhì)資料的綜合分析，本礦區(qū)對(duì)此采取標(biāo)志層和物探測(cè)井曲線特征作為本次主要對(duì)比方法，煤層層間距特征作為輔助對(duì)比標(biāo)志。從不同角度采用多種方法和手段對(duì)井田龍?zhí)督M可采煤層進(jìn)行了對(duì)比，解決了井田龍?zhí)督M主要可采煤層間的對(duì)比問題。

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