鄂爾多斯盆地虎豹灣區(qū)煤層對比與賦存特征

姜寶軍 周勇 馬忠林

遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，遼寧 鐵嶺 112000

鄂爾多斯盆地虎豹灣區(qū)煤層對比與賦存特征

姜寶軍 周勇 馬忠林

遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，遼寧 鐵嶺 112000

論述了鄂爾多斯盆地虎豹灣區(qū)煤層對比方法及煤層特征，該區(qū)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y），總厚度為334.32～365.30m，平均349.81m。井田內(nèi)共含煤（單孔）6～26層，煤層總厚9.34～16.62m，平均12.16m。其中可采煤層6層，可采煤層總厚5.71～11.50m，開采前景較好。

延安組；煤層對比；測井曲線；沉積環(huán)境；鄂爾多斯盆地

Yanan formation; comparison of coal seams; log curve; sedimentary environment; Ordos Basin

1 前言

烏審旗虎豹灣區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)，煤炭資源豐富，煤質(zhì)優(yōu)良，是我國未來重要的煤炭工業(yè)基地。

勘查區(qū)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y），總厚度為334.32～365.30m，平均349.81m。井田內(nèi)共含煤（單孔）6～26層，煤層總厚9.34～16.62m，平均12.16m，含煤系數(shù)2.9～5.11%，平均含煤系數(shù)3.74%。其中含可采煤層6層，可采煤層總厚5.71～11.50m，平均8.00m，含可采煤層系數(shù)1.8%～3.54%，平均含（可采）煤系數(shù)2.46 %。延安組為巨型內(nèi)陸盆地含煤建造，單孔含煤6～28層，一般11層左右，可對比的有9層。按各煤層在地層中所占空間位置和其組合特征，通常這9層煤劃分為5個(gè)煤組，即2～6煤組。其中2煤組位于延安組（J2y）上部；3～4煤組位于延安組（J2y）中部；5～6煤組位于延安組（J2y）下部。

2煤組位于延安組三巖段（J2y），含煤1～2層，通常含煤2層，即2-1上、2-1煤層。2-1上、2-1煤層均為不可采煤層；3煤組位于延安組二巖段（J2y）上部，含煤1～2層，即3-1上、3-1煤層，其中3-1上煤層為3－1煤層在井田西部及南部的上分層，3-1上、3-1煤層為全區(qū)可采煤層；4煤組位于延安組二巖段（J2y）下部，含煤2～5層，通常含煤2層，即4-1、4-2中煤層，其中4－1煤層為大部可采煤層，4-2中為不可采煤層；5煤組位于延安組一巖段（J2y）上部，含煤3～6層，通常含煤2層，即5-1、5-2煤層。5-1、5-2煤層均為局部可采煤層；6煤組位于延安組一巖段（J2y）下部，含煤2～5層，通常含煤1層，即6-1上煤層， 6-1上煤層為局部可采煤層。

2 煤層對比

研究區(qū)含煤層數(shù)多，巖相變化大，在較大的范圍內(nèi)僅從巖性角度上看，難以找出統(tǒng)一的巖層標(biāo)志層，但由于本區(qū)面積不是很大，從煤層自身特征、煤層沉積間距、巖性組合特征及物性特征以及等多方面入手，抓住主要特點(diǎn)，全面分析，認(rèn)真推敲，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，進(jìn)而達(dá)到將主要煤層對比清楚的目的。本次煤層對比主要采用如下方法：

標(biāo)志層法：如前所述，延安組（J2y）底部灰白色中粗粒砂巖(局部為灰色礫巖)是地層對比的標(biāo)志層，依據(jù)這一標(biāo)志層能控制含煤地層的底界面。依據(jù)煤層自身特點(diǎn)，是本區(qū)煤層對比的主要標(biāo)志層。區(qū)內(nèi)3-1煤層全區(qū)發(fā)育，且層位穩(wěn)定，三側(cè)向電阻率曲線在煤層上反映為“鋸齒狀”，呈正叢樹形；而散射伽瑪曲線呈“箱狀”，規(guī)律性強(qiáng)，以3-1煤層作對比基線，對其他煤層的對比起到了很好的輔助作用。

層間距法：以湖灣為主的沉積環(huán)境，其地層沉積厚度、各煤層之間沉積物厚度等在一定空間上具有相對穩(wěn)定性，區(qū)內(nèi)各煤組正是在此環(huán)境下形成的，因此各煤層的層間距變化有一定規(guī)律可循。加之聚煤后期構(gòu)造運(yùn)動對本區(qū)影響較小，各煤層基本上保持了原始的賦存狀態(tài)。加之本區(qū)面積不是很大，這種特點(diǎn)表現(xiàn)得更為突出。在利用層間距對比法時(shí)，只要在一定的范圍內(nèi)層間距穩(wěn)定，可抓住其賦存的趨勢，然后逐步擴(kuò)大對比范圍，是解決煤層對比的主要方法之一。如圖1是3-1與3-1上煤層間距漸變規(guī)律的示例，可作為3-1與3-1上煤層分岔合并的依據(jù)。3-1與3-1上煤層之間的間距為0～44.33m，平均22.81m； 3-1與4-1煤層之間的間距為17.58～42.47m，平均35.94m；4-1與5-1煤層之間的間距為33.42～56.13m，平均46.43m；5-1與5-2煤層之間的間距為6.95～24.09m，平均15.68m； 5-2與6-1上煤層之間的間距為13.75～40.13m，平均24.28m；各煤層的層間距雖有變化，但逐孔對比，其變化是漸變，有一定規(guī)律可循，沿勘探線追索，對比較容易。

圖1 3-1上與3-1煤層分叉合并示意圖

巖性組合法：地層在垂向?qū)有蛏?，其巖性組合特征是沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)，因此，同一沉積環(huán)境其物質(zhì)表現(xiàn)的巖性組合具有一定程度的相似性。如6煤組成煤環(huán)境是湖泊三角洲前緣沉積為主，使得6煤組底部沉積物粒度有上粗下細(xì)的特點(diǎn)，且沉積物的成分以中、細(xì)粒砂巖及粉砂巖為主體，呈現(xiàn)出逆粒序特征，這一特征是6煤組對比的很好依據(jù)；而5與4煤組、4與3煤組之間的巖性組合、巖相特征反映為湖泊三角洲平原沉積為主，其沉積物帶有明顯的曲流河特點(diǎn)，沉積形式以分流河道和泛濫盆地為主，這一特征亦是3-1、4-1、5-1及5-2煤層的對比依據(jù)之一；2煤組成煤時(shí)的泥炭沼澤環(huán)境是由河流沉積廢棄演化而成，使得2煤組底部沉積物粒度有上細(xì)下粗的特點(diǎn)，呈現(xiàn)出正粒序特征，這一特征是2煤組對比的很好依據(jù)。

物性特征對比法：利用物性特征對比是本次煤層對比的又一主要手段。其依據(jù)是沉積環(huán)境的穩(wěn)定性，表現(xiàn)為巖性組合的相似性。而相似的巖性組合特征或同一煤層特征又表現(xiàn)為物性曲線形態(tài)的相似性。區(qū)內(nèi)的物性條件較好，利用煤層物性特征對比，可進(jìn)一步提高煤層對比的可靠程度。如圖1所反映的就是3-1煤層（單層）的典型曲線形態(tài)，特點(diǎn)是三側(cè)向電阻率曲線為“鋸齒狀”，呈倒叢樹形；散射伽瑪曲線呈“箱狀”，其組合形態(tài)明顯，是3-1煤層對比的重要依據(jù)。利用上述幾種方法，在煤層對比中綜合運(yùn)用，取長補(bǔ)短，相互配合，使各煤層易于對比，依據(jù)充分，取得了比較滿意的效果，通過上述各種方法和手段，區(qū)內(nèi)主要煤層和部分次要煤層已經(jīng)對比清楚，各煤層的對比可靠程度和采用手段見表1。

圖2 3-1煤層（單層）測井曲線特征圖

表1 煤層對比可靠程度及對比手段一覽表煤層號 3-1上 3-1 4-1

3 可采煤層賦存特征

區(qū)內(nèi)含煤最多可達(dá)28層（單孔），層位相對穩(wěn)定、可對比的有9層。其中可采煤層6層，即3-1上、3-1、4-1、5-1、5-2、6-1上煤層；其他3層煤即2-1、2-1上、4-2中煤層，其可采區(qū)分布零星、可采面積過小，或無可采點(diǎn)，均為不可采煤層。根據(jù)區(qū)內(nèi)的89個(gè)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，主要可采煤層發(fā)育特征見表2，主要可采煤層發(fā)育特征一覽表。

3-1 上煤層：位于3煤組上部，為3－1煤層在井田西部及南部的上分層。其與3-1煤層在井田中部的第1走向勘探線附近及第14勘探線附近一帶形成分叉，在分叉區(qū)內(nèi),除在16勘探線一帶煤層變薄而不可采外,其他地段均可采。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)：在分叉區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0.35～3.19m，平均1.89m；可采厚度1.12～2.95m，平均1.93m。煤層層位穩(wěn)定，厚度在井田內(nèi)變化不大，在井田中部較厚而向西部及南部有漸薄的趨勢，煤層厚度變異系數(shù)22%。該煤層結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾矸，僅在個(gè)別孔含1層夾矸。煤類以長焰煤為主，次為不粘煤，煤質(zhì)變化中等，原煤灰分（Ad）標(biāo)準(zhǔn)差為3.19，原煤全硫(St,d)標(biāo)準(zhǔn)差為0.76。據(jù)所利用的89個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì)，在分叉區(qū)內(nèi)有26個(gè)穿過點(diǎn)，其中26個(gè)見煤點(diǎn)，26個(gè)可采點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)可采系數(shù)100%，可采面積90.76km2，面積可采系數(shù)100%。3-1上煤層為對比可靠、全區(qū)發(fā)育且可采的穩(wěn)定偏較穩(wěn)定型煤層。與下部的3-1煤層間距在分叉區(qū)內(nèi)變化小，總體由東向西逐漸加大，間距為0～29.68m，平均21.11m。頂板巖性主要為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖。

表2 主要可采煤層發(fā)育特征一覽表

3-1 煤層：位于3煤組上部，全區(qū)發(fā)育，全區(qū)可采。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)：煤層自然厚度1.90～7.48 m，平均6.89m；可采厚度1.90～6.89m，平均4.65m。煤層層位穩(wěn)定，厚度在井田內(nèi)東北部較厚，而向西部及南部較薄因與3-1上煤層分叉而變薄，規(guī)律顯著，煤層厚度變異系數(shù)30%。該煤層結(jié)構(gòu)簡單，多數(shù)不含夾矸，少數(shù)孔含1～3層夾矸，僅在NL52號孔一個(gè)孔含5層夾矸。煤類以長焰煤為主，次為不粘煤，煤質(zhì)變化中等，原煤灰分（Ad）標(biāo)準(zhǔn)差為4.09，原煤全硫(St,d)標(biāo)準(zhǔn)差為0.44。據(jù)所利用的89個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì)，有89個(gè)穿過點(diǎn)，其中89個(gè)見煤點(diǎn)，89個(gè)可采點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)可采系數(shù)100%，面積可采系數(shù)100%。3-1煤層為對比可靠、全區(qū)發(fā)育、全區(qū)可采的穩(wěn)定偏較穩(wěn)定型煤層。與下部的4-1煤層間距由北向南逐漸變小，間距為17.58～42.47m，平均35.94 m。頂板巖性主要為砂質(zhì)泥巖,少數(shù)為粉砂巖，底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖。

4-1 煤層：位于4煤組上部，區(qū)內(nèi)基本全區(qū)發(fā)育，煤層沉缺點(diǎn)位于中部MD26、MD36號孔二點(diǎn)，不可采區(qū)位于東北部一帶。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)：煤層自然厚度0～2.69m，平均1.19m；可采厚度0.80～2.41m，平均1.23m。厚度在井田內(nèi)有一定變化，基本為北部薄而南部厚，煤層厚度變異系數(shù)38%。該煤層結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾矸，少數(shù)孔含1層夾矸。煤類為長焰煤，煤質(zhì)變化中等，原煤灰分（Ad）標(biāo)準(zhǔn)差為4.23，原煤全硫(St,d) 標(biāo)準(zhǔn)差為0.74。據(jù)所利用的89個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì)，有89個(gè)穿過點(diǎn)，其中87個(gè)見煤點(diǎn)，66個(gè)可采點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)可采系數(shù)74%，可采面積123.32m2，面積可采系數(shù)88%。4-1煤層為對比可靠、全區(qū)發(fā)育、大部可采的較穩(wěn)定煤層。與下部的5-1煤層間距由東北向西南逐漸變小，間距為33.42～56.13m，平均46.43m。頂板巖性主要為砂質(zhì)泥巖,底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖。

4 結(jié)論

鄂爾多斯盆地虎豹灣區(qū)面積近200km2，主要可采煤層為3-1上、3-1煤層,次要可采煤層為4-1、5-1、5-2、6-1上煤層，詳細(xì)查明了可采煤層的厚度、深度、結(jié)構(gòu)、可采范圍及變化規(guī)律。同時(shí)了解了不可采煤層的層數(shù)、層位、厚度、結(jié)構(gòu)及賦存特征。主要可采煤層對比可靠，次要可采煤層對比基本可靠，評價(jià)了可采煤層的穩(wěn)定性和可采性。各可采煤層以不粘煤為主，次為弱粘煤，有少量長焰煤，并以低灰—低中灰分、低硫分、特低磷～低磷、高熱值為特點(diǎn)，是理想的民用及動力用煤。區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單，開采容易，煤炭資源儲量超過10億噸，是我國西部重要的具備開發(fā)條件的勘查區(qū)，建議盡快開發(fā)，為我國能源供應(yīng)做出貢獻(xiàn)。

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The Comparison and characteristion of the coalseams in hubaowan area of the ordos basin

Jiang Baojun Zhou Yong Ma Zhonglin
The Ninth Geological Brigade of Liaoning Province,Tieling 112000, Liaoning, China

This article puts forward the comparison method and the characteristics on the coal seams in Hubaowan area of the Ordos Basin.The coal-bearing stratum in the area belongs to Middle Jurassic Series Yanan Formation (J2y).The total stratum thickness is 334.32～365.30m, the average of 349.81m.The coal seams are made up of 6 to 26 layers in the well field, the total thickness of 9～.3146.62m, the average of 12.16m.The minable seam is made up of 6 layers which is the total thickness 5.71～11.50m.There will be a bright prospect for the mining.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.001

姜寶軍（1968-），男，遼寧西豐縣人，1990年畢業(yè)于長春地質(zhì)學(xué)院，地球化學(xué)專

業(yè)，高級工程師，主要從事地質(zhì)勘查與研究工作。