密山市桂龍煤礦勘查區(qū)煤層對(duì)比依據(jù)

桂龍煤礦勘查區(qū)位于密山市西北部的中興村，礦區(qū)煤系地層為石炭系上統(tǒng)珍子山組，分為上、中、下三個(gè)煤組。礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育，巖漿巖侵入嚴(yán)重，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)育不佳，這些都給本區(qū)的煤層對(duì)比工作造成了極大的困難。

煤層對(duì)比；標(biāo)志層；巖漿巖；沉積旋回；斷層

【作者簡介】洪常久，男，1987年畢業(yè)于阜新礦業(yè)學(xué)院，現(xiàn)任東北煤田地質(zhì)局勘察設(shè)計(jì)研究總院地質(zhì)高級(jí)工程師；研究方向：煤田地質(zhì)。

1.前言

密山市煤礦勘查區(qū)位于密山市西北部，距密山市大約40公里處的裴德鎮(zhèn)中興村，東西長約4公里，南北寬約2.5公里，面積約10平方公里。桂龍煤礦勘查區(qū)就處在本勘查區(qū)的中西部，地貌為低山丘陵，植被較好。其構(gòu)造形態(tài)為軸線近東西的向斜，向斜北翼較平緩，地層傾角一般為15白笥遙荒弦斫隙福一般危0白笥搖？

該勘查區(qū)的地層層序自下而上為：石炭系中-上統(tǒng)光慶組；石炭系上統(tǒng)珍子山組；二迭系下統(tǒng)塔頭河組、二龍山組及第四系。含煤地層為石炭系上石炭統(tǒng)珍子山組，該組共發(fā)育14組煤層，編號(hào)1～14。由于本區(qū)的煤層厚度和結(jié)構(gòu)變化大，既有單一結(jié)構(gòu)，又有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，而且斷層和褶皺發(fā)育，再加上巖漿巖的大面積侵入，使得本區(qū)的煤層賦存形態(tài)變化較大，這種情況給勘探工作帶來很多困難，給煤層的對(duì)比劃分造成了一定的障礙。

2.煤層復(fù)雜原因

該地區(qū)的含煤地層集中在石炭系上統(tǒng)珍子山組，該組在本次勘查施工中所見厚度變化較大，從150～350米，一般約為300米，以向斜的軸部厚度最大，向兩翼逐漸變薄。該組地層的含煤特點(diǎn)是煤層層數(shù)多，厚度變化大，連續(xù)性差，可采范圍分布不均。從目前掌握的數(shù)據(jù)來看，區(qū)內(nèi)只有10號(hào)煤層全區(qū)發(fā)育可采，其它煤層為大部可采或局部可采。

上述情況的產(chǎn)生原因是：原始成煤條件不好，成煤環(huán)境不穩(wěn)定，成煤區(qū)在成煤過程中，由于橫向環(huán)境變化過快，導(dǎo)致在一定的時(shí)間內(nèi)未能形成大片的、連續(xù)的、穩(wěn)定的煤層。具體表現(xiàn)為煤層厚度變化大，呈透鏡體狀、藕節(jié)狀，甚至是雞窩狀；結(jié)構(gòu)變化大，從單一結(jié)構(gòu)到復(fù)雜結(jié)構(gòu)，夾矸成分多樣化。

成煤期后構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響：在煤層形成后，該地區(qū)經(jīng)歷了多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，本區(qū)位于新華夏系第二褶皺隆起帶的北部，那丹哈達(dá)嶺東緣，處在二龍山向斜和老黑山向斜的交接部位，因而構(gòu)造極為復(fù)雜。從本區(qū)斷層的發(fā)育情況來看，該區(qū)經(jīng)歷了二次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，前次為來自南北向的區(qū)域應(yīng)力場的作用，形成了一套NE和NW向的剪性斷層和EW向的壓性斷層；后次該區(qū)受到來自NNW和SSE向的應(yīng)力作用，形成了一套NNE和NWW向的剪性斷層構(gòu)造，前者又受到后者影響，進(jìn)一步加劇了該地區(qū)的構(gòu)造復(fù)雜程度。

火成巖的侵入影響：該區(qū)火成巖侵入及其發(fā)育，從以往鉆探成果和本次勘查結(jié)果來看，火成巖的侵入對(duì)本區(qū)煤層的賦存形態(tài)、厚度和儲(chǔ)量、煤質(zhì)變化影響極大，特別是對(duì)中、上部煤層破壞嚴(yán)重。通過分析研究，發(fā)現(xiàn)本區(qū)火成巖的侵入以東北部最為發(fā)育，而對(duì)煤層的破壞程度以東北部、西南部最為嚴(yán)重，向西北、東南逐漸減弱。火成巖的產(chǎn)狀以巖床為主，沿層間侵入，破壞巖性較軟的泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤層。而對(duì)于巖性較硬的砂礫巖等，則起到了加大層間距的作用。

煤質(zhì)變化大的影響：由于在成煤過程中環(huán)境不穩(wěn)定，連續(xù)沉積時(shí)間短，變化快，導(dǎo)致煤層厚度薄，夾矸層數(shù)薄而多，很多夾矸厚度在1～10毫米，這樣就使得礦區(qū)內(nèi)整個(gè)煤層的灰分變化較大。即使是同一煤層的灰分在不同的區(qū)域、不同的深度也變化很大，個(gè)別地段在較短的距離內(nèi)煤層就相變成炭泥巖。

3.煤層對(duì)比方法

從前面的敘述中可以看出本區(qū)的煤層發(fā)育很不穩(wěn)定，構(gòu)造非常復(fù)雜，這也給我們?cè)阢@探施工中及工程結(jié)束后的煤層對(duì)比工作帶來很大的困難。經(jīng)過我們對(duì)區(qū)內(nèi)地層的沉積規(guī)律、變化特征、巖性地層和環(huán)境對(duì)比及測井成果的分析研究，取得了較好的煤層對(duì)比效果，基本上掌握了本區(qū)煤層對(duì)比的方法和依據(jù)?？偨Y(jié)起來有以下幾點(diǎn)：

通過巖性層段劃分進(jìn)行對(duì)比：本區(qū)的含煤地層為上石炭統(tǒng)珍子山組，該組自下而上由河流相、湖盆相沉積，逐漸變化為河流相、沖積扇相及火山碎屑沉積。從沉積中期開始，火山活動(dòng)逐漸增多，在這一過程中，出現(xiàn)了三次較穩(wěn)定的成煤期，從而形成了上、中、下三個(gè)煤層集中層位，即珍子山組一段、二段、三段。每一含煤段的巖性都可以作為煤層對(duì)比的標(biāo)志。一、二段是一套砂巖、含礫砂巖、粉砂巖含煤地層，沒有火山碎屑成分，而三段則是一套砂巖、泥巖、凝灰?guī)r和凝灰角礫巖含煤地層，含有大量火山碎屑成分。根據(jù)這一特征，先將區(qū)內(nèi)鉆孔所見地層按巖性劃分成段，再進(jìn)行含煤段中的煤層對(duì)比，這樣就不易造成煤層組間的對(duì)比差錯(cuò)，同時(shí)也克服了單個(gè)煤層無對(duì)比標(biāo)志的困難。

通過沉積旋回分析進(jìn)行對(duì)比：區(qū)內(nèi)沉積較為完整的含煤地層旋回較多。我們?cè)谌〉每煽康你@孔巖性柱狀后，繪出每個(gè)柱狀的相變化曲線，進(jìn)行柱狀間的沉積旋回對(duì)比，同時(shí)用測井曲線配合進(jìn)行沉積環(huán)境分析，在鉆孔間找到相應(yīng)的沉積層。通過這種方法發(fā)現(xiàn)煤層都發(fā)育在旋回的上部，旋回找到了，煤層對(duì)比也就比較清楚了。如果在兩個(gè)較完整的旋回之間發(fā)育一個(gè)不完整的含煤旋回，我們通過研究得出的結(jié)果是，該旋回為不穩(wěn)定旋回，只在局部地段發(fā)育，并不影響全局。這之間的煤層存在有兩種形態(tài)，一種是煤層出現(xiàn)分叉，主煤層穩(wěn)定，分煤層發(fā)育不遠(yuǎn)就尖滅了；另一種是煤層的上部或下部出現(xiàn)另一個(gè)兩端尖滅的呈透鏡狀的不穩(wěn)定煤層。

通過煤層自身特征進(jìn)行對(duì)比；煤層的自身特征包括煤層的厚度、結(jié)構(gòu)、頂?shù)装鍘r性、煤層間距等，雖然本區(qū)煤層發(fā)育不穩(wěn)定，但是在有些地段還是能夠找到自身對(duì)比的標(biāo)志的。例如91～3、3～2、4～1、4～2等，就是根據(jù)煤層的厚度和層間距進(jìn)行對(duì)比的。這一方法雖然在遠(yuǎn)距離鉆孔之間無法使用，但在相鄰勘探線或同一完整地塊上的鉆孔之間使用，效果還是很好的，煤層對(duì)比也比較可靠。

通過尋找標(biāo)志層進(jìn)行對(duì)比：本區(qū)雖然地層本身不穩(wěn)定，無明顯標(biāo)志層，對(duì)比較難，但是通過不斷的對(duì)比、分析，還是發(fā)現(xiàn)了一些可供利用的標(biāo)志層。例如10煤層頂板的含泥礫灰白色中-細(xì)砂巖，在本區(qū)所見10煤層鉆孔中全部發(fā)育，可作為珍子山組一段與二段的分界面，還有3煤層頂板的凝灰質(zhì)角礫巖，在2、3線鉆孔比較發(fā)育，可作為珍子山二段與三段的對(duì)比標(biāo)志層，但這種對(duì)比只能適用相鄰鉆孔之間的比對(duì)。

通過分析測井曲線特征進(jìn)行對(duì)比：測井曲線對(duì)不同時(shí)代的地層、煤層與巖層反映不同，經(jīng)過先期的普查工作再結(jié)合本次補(bǔ)充勘查，初步探索出幾種巖、煤層的對(duì)比方法。

測井曲線對(duì)地層沉積旋回反映較好，可通過旋回劃分完成鉆孔與鉆孔之間的地層對(duì)比，再進(jìn)行煤層間的對(duì)比。

測井曲線在各含煤段之間的反映較明顯，無論是電性曲線還是放射性曲線，不同鉆孔的同一個(gè)含煤段都有著相似或較相似的特征。通過劃分含煤段，再結(jié)合層間距及結(jié)構(gòu)變化特征，進(jìn)行單個(gè)煤層的對(duì)比。

相鄰或近距離鉆孔間的同一煤層在測井曲線上有著相同或相近的反映，甚至在相距較遠(yuǎn)的鉆孔間也有類似的反映，可以進(jìn)行單個(gè)煤層的對(duì)比。

4.取得成果

通過上述方法和手段，經(jīng)過反復(fù)推敲和認(rèn)真細(xì)致的研究，在煤、巖層對(duì)比上取得了很大成果，基本上查清了勘查區(qū)內(nèi)各煤層的分布范圍、結(jié)構(gòu)特征，掌握了煤質(zhì)及煤層厚度變化趨勢(shì)，了解了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖漿巖活動(dòng)對(duì)煤層穩(wěn)定產(chǎn)生的影響程度和范圍，從而保證了所提交勘查報(bào)告的準(zhǔn)確性及可靠程度。

確定了以全區(qū)發(fā)育最好的10煤層為對(duì)比基線。劃定了上、中、下三個(gè)含煤段的含煤層數(shù)、巖層厚度，其中上部含煤段有2層煤，編號(hào)1～2；中部含煤段有7層煤，編號(hào)3～9；下部含煤段有5層煤，編號(hào)10～14。

確定了上、中部含煤段的分界線為3煤頂板凝灰質(zhì)角礫巖；中、下部含煤段的分界線為10煤頂板含泥礫中砂巖。

可采煤層中以10煤的厚度最大，與9煤的間距較大，約80～120米，這也是判斷9、10煤層的依據(jù)。以3～7煤的間距最小，一般2～6米。

桂龍煤礦勘查區(qū)雖然地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層發(fā)育欠佳，巖漿巖侵入嚴(yán)重，給巖、煤層對(duì)比帶來了很多困難。但是只要我們通過認(rèn)真的分析研究，從煤層形成的條件、賦存的形態(tài)、圍巖的特征等入手，再結(jié)合后期受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖漿巖活動(dòng)的影響，從中找出進(jìn)行煤層對(duì)比的著眼點(diǎn)和共同點(diǎn)，以點(diǎn)帶線，以線帶面，由簡單到復(fù)雜，就能夠找到煤層對(duì)比的方法和依據(jù)，逐步弄清本區(qū)煤層的分布范圍、發(fā)育情況、埋藏深度及受構(gòu)造影響的程度，為今后礦山的建井和生產(chǎn)提供可靠的依據(jù)和有力的保證。