淺談古城一號井田煤層對比

摘 要：古城一號井田位于陜西省府谷縣，一號井田范圍內(nèi)2層可采煤層共獲資源儲量85246.1萬噸，分別為4號煤層和8號煤層，具有對比意義還有9號煤層，不是本區(qū)主采煤層。本文分別從沉積旋回法、標志層法、煤層自身特征法、煤層間距及煤層底板標高追索法和地球物理測井曲線法5種方法對井田內(nèi)煤層進行對比。

關(guān)鍵詞：沉積旋回；標志層；煤層對比

1 井田概況

古城一號井位于陜西省府谷縣北部，距府谷縣城直線距離約50km。行政區(qū)劃隸屬府谷縣古城鎮(zhèn)管轄。井田地處陜北黃土高原的北端，地形支離破碎、溝壑縱橫。地勢總體東北部高，西南部撓褶帶低，井田內(nèi)海拔標高一般在980～1150m之間，平均高程在1090m左右，相對高差170m。該井田主體構(gòu)造表現(xiàn)為向北西微傾的近水平地層，平均傾角小于3度，局部發(fā)育寬緩的波狀起伏和小的隆起；在井田南部有撓褶帶，呈NW-SE向展布；無巖漿活動痕跡，構(gòu)造簡單。其地層屬于華北型地層，由老至新依次為：奧陶系中統(tǒng)峰峰組，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，三疊系下統(tǒng)劉家溝組及第四系。區(qū)內(nèi)含煤地層為石炭系二疊系。山西組和太原組是區(qū)內(nèi)的含煤地層，總厚度147.75～191.90m，平均172.57m。在施工的鉆孔中均見有煤層，共含煤層4～9層，具有對比意義的3層，其中可采煤層2層，分別為4號和8號煤層。

2 煤層對比方法及依據(jù)

采用沉積旋回法、標志層法、煤層自身特征法、煤層間距及煤層底板標高追索法、地球物理測井曲線法等綜合手段對古城一號井田煤層進行對比，現(xiàn)將各種對比情況簡述如下：

2.1 沉積旋回法

山西組為一套河湖交替相含煤沉積，其沉積厚度、含煤性、煤層的賦存狀態(tài)均受古地理環(huán)境的控制。首先根據(jù)現(xiàn)代沉積學中沉積體系的演化和聚煤周期性，采用由下向上從粗碎屑沉積到細碎屑夾炭質(zhì)泥巖、煤層沉積結(jié)束，作為一個沉積旋回的劃分方法，將山西組劃分為3～4個旋回（圖1）。2、4煤層均賦存于各沉積旋回的頂部或上部。太原組則為一套海陸交互相的含煤沉積，按沉積特征、巖性組合及含煤情況由下向上可劃分為三個巖性段。第一段為濱海環(huán)境向有利于聚煤環(huán)境階段過渡的產(chǎn)物，可進一步劃分為1～2個次級旋回，11號煤層賦存于下部旋回的頂部或上部；第二段為一套由濱海演化為三角洲平原為主的沉積，可劃分為1～2個次級旋回，9-1煤層賦存于各旋回的頂部或上部；第三段主要為三角洲平原成煤環(huán)境下的代表性沉積，可劃分為2～4個次級旋回，6、8煤層賦存于各旋回的頂部或上部。

2.2 標志層法

區(qū)內(nèi)層位穩(wěn)定，分布范圍廣，在厚度、顏色、巖性特征等方面不同于相鄰巖層，可作為地層、煤層對比標志的有H1石灰?guī)r標志層及S1、S2、S3、S4、S5等5層砂巖標志層。

2.2.1 H1標志層：為灰黑色生物碎屑石灰?guī)r，厚0.63～15.36m，平均5.4m，局部相變?yōu)楹锼樾嫉哪嗷規(guī)r或泥巖，區(qū)內(nèi)層位非常穩(wěn)定。位于太原組第一段頂部，其下為11號煤層，是劃分第一、二段界線的重要標志層。

2.2.2 S1標志層（晉祠砂巖）：位于太原組第一段底部，層位穩(wěn)定，厚度一般2～4m。巖性為灰白、灰褐色厚層狀中-粗粒長石石英砂巖，分選性中等，磨圓度為棱角～次棱角狀。鈣質(zhì)膠結(jié)，硬度較大。該砂巖以其穩(wěn)定的厚度和特殊的巖性特征不同于相鄰巖層，是劃分太原組和本溪組地層的重要標志層。

2.2.3 S2標志層：位于太原組第二段的中下部，以中、粗粒石英砂巖為主，是劃分第一、二段界線的重要標志層。

2.2.4 S3標志層：區(qū)內(nèi)分布廣泛，位于太原組第三段的底部，主要為中、粗粒長石石英砂巖，局部相變?yōu)榧毶皫r，是區(qū)分8煤層與9-1煤層及第二、三段界線的重要標志層。

2.2.5 S4標志層：灰白色細粒石英砂巖或長石石英砂巖，局部相變?yōu)槟噘|(zhì)粉砂巖或泥巖，在井田內(nèi)分布較穩(wěn)定，厚0～32.85m，平均10.14m。位于太原組第三段中部，其下為8煤層，上為6號煤層，是8號和6號煤層之間的重要標志。

2.2.6 S5標志層：灰白色中、粗粒石英砂巖或長石石英砂巖，在區(qū)內(nèi)分布廣泛，厚度0～52.57m。位于山西組中下部，其上為4煤層，是太原組與山西組劃分的重要標志層。

2.3 煤層自身特征法

4煤層產(chǎn)于山西組底旋回的頂部，層位穩(wěn)定，全區(qū)分布，厚度3.30～14.58m之間，平均厚度7.94m，煤層厚度總體由西向東變大，變化規(guī)律較明顯，并普遍含有3～7層夾矸；該煤層以其厚度較大，層位穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)獨特易與相鄰煤層區(qū)別。

8煤層位于太原組第三段的中部，層位穩(wěn)定，全區(qū)分布，煤層厚度在8.55-25.00m之間，平均厚度18.28m，總體由中間向西南、東北兩邊厚度逐漸增大，變化規(guī)律較明顯，并普遍含有3～8層夾矸；該煤層以其厚度巨大，層位穩(wěn)定這一特征亦可與其它煤層相區(qū)分。

2.4 間距及煤層底板標高追索法

區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀較平緩，構(gòu)造較簡單，煤層層位穩(wěn)定，雖局部形成一些寬緩的波狀起伏和鼻狀隆起，但波幅較小，因此，相鄰煤層間距變化不大（表1），并有一定規(guī)律可循。如8煤層與9-1煤層之間的層間距穩(wěn)定在5.11～12.59m間，相當穩(wěn)定，規(guī)律性十分明顯。因此，利用上述主要煤層的層間距及其變化規(guī)律，結(jié)合煤層底板標高進行逐孔追索對比，能有效地確定其它煤層的相對空間位置，該方法是本次煤層對比的主要方法之一。

表1 煤層間距一覽表

2.5 測井曲線法

二疊系下統(tǒng)山西組至石炭系上統(tǒng)太原組為本區(qū)含煤地層，含煤4、8、9-1三層。其主要可采煤層4、8煤層在各種參數(shù)曲線上都有突出的形態(tài)特征，其中9-1煤層發(fā)育較差，厚度結(jié)構(gòu)變化較大，零星可采，不連片，僅對4、8煤層進行了測井曲線對比工作，在各參數(shù)曲線上，4、8煤層與圍巖物性差異明顯，形態(tài)特征突出，利用其物性特征及各自的形態(tài)特征進行煤層對比，準確可靠，現(xiàn)分述如下：

2.5.1 4煤層物性特征

4煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般含3～9層夾矸。三側(cè)向電阻率曲線呈明顯的高幅值多峰異常反映，一般為1800-3000Ω.m。其煤層上部電阻率值略低，下部較高，形態(tài)多為山峰狀；自然伽瑪曲線中低異常，其頂部、中部有明顯的高異常反映；伽瑪伽瑪曲線呈明顯的高異常反映，一般為8000-9500cps，上部其值略低，下部較高，煤層中部有明顯的低幅值異常；聲波時差曲線呈明顯的高異常反映，一般為400-520μs /m，煤層中部有明顯的低幅值異常；自然電位曲線呈明顯的饅頭狀負異常反映（圖2）。

2.5.2 8煤層物性特征

8煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般含7～15層夾矸。三側(cè)向電阻率曲線呈明顯的高幅值多峰異常反映，一般為1800-3000Ω·m，中下部有明顯的低幅值異常；自然伽瑪曲線中低異常，煤層中下部有明顯的高異常反映；伽瑪伽瑪曲線呈明顯的高異常反映，一般為8000-9500cps，中下部有明顯的低幅值異常；聲波時差曲線呈明顯的高異常反映，一般為400-520μs/m；自然電位曲線呈明顯的饅頭狀負異常反映。煤層底板有一層薄煤或碳質(zhì)泥巖似一尾巴依附于8煤層，該煤層有時與8煤層合并，特征穩(wěn)定（圖3）。

2.5.3 9煤層物性特征

9煤層大部分不可采，多為碳質(zhì)泥巖，煤層 厚度明顯小于4、8煤層。

9煤層三側(cè)向電阻率曲線中部幅值高于上下部，呈山字型形態(tài)特征，一般為1000-2000Ω.m；伽瑪伽瑪曲線中部幅值低于上、下部，一般為6000-8000cps；自然伽瑪曲線中部幅值高于上、下部；聲波時差曲線中部幅值低于上下部，一般為360-450 us/m。

3 結(jié)束語

區(qū)內(nèi)各煤層的穩(wěn)定性、發(fā)育狀況、控制及研究程度不同，因此對比的可靠性存在一定的差異。4煤層賦存于山西組第一旋回上部，層位穩(wěn)定，煤層厚度大，厚度與其它煤層存在明顯差異，結(jié)構(gòu)獨特；8煤層賦存于太原組第三段，在井田內(nèi)厚度及間距均十分穩(wěn)定；9-1煤層賦存于太原組第二段上旋回頂部，層位較穩(wěn)定，與8煤層間距穩(wěn)定，對比標志較穩(wěn)定，上述各煤層對比標志明顯，控制和研究程度高，對比結(jié)果可靠。

參考文獻

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作者簡介：劉雷（1983-），男，漢族，安徽界首人，地質(zhì)工程師，現(xiàn)在安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊從事煤田地質(zhì)工作。