沙章圖井田煤巖層對(duì)比分析

高祥川

（新汶礦業(yè)集團(tuán)地質(zhì)勘探有限責(zé)任公司，山東 新泰 271222）

沙章圖井田煤巖層對(duì)比分析

高祥川

（新汶礦業(yè)集團(tuán)地質(zhì)勘探有限責(zé)任公司，山東 新泰 271222）

通過(guò)對(duì)沙章圖井田煤系地層特征的分析與研究，采用巖煤層組合特征、標(biāo)志層、煤層層間距、物性特征和煤質(zhì)特征等多種手段對(duì)區(qū)內(nèi)的煤巖層進(jìn)行對(duì)比，可以準(zhǔn)確的判定地層層位和確定煤層，更好的指導(dǎo)和服務(wù)于生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)周邊地區(qū)的地質(zhì)勘探具有重要的意義。

巖層組合；煤層；標(biāo)志層；物性特征；對(duì)比

沙章圖井田位于內(nèi)蒙古鄂托克前旗西部，行政區(qū)劃隸屬內(nèi)蒙古鄂托克前旗上海廟鎮(zhèn)管轄。井田大地構(gòu)造位置位于鄂爾多斯地臺(tái)西緣賀蘭山褶皺帶中段東側(cè)，區(qū)內(nèi)古生代地層區(qū)劃屬于華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)鄂爾多斯地層分區(qū)賀蘭山—桌子山地層小區(qū)，中、新生代地層區(qū)劃屬于陜甘寧地層區(qū)鄂爾多斯地層小區(qū)。井田地層由老至新依次有古生代奧陶系（O）、古生代石炭系中統(tǒng)土坡組（C2t）、上統(tǒng)太原組（C3t），二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、上統(tǒng)石盒子組（P1-2sh）、上統(tǒng)孫家溝組（P2s）；中生代三疊系中統(tǒng)二馬營(yíng)組（T2e）；新生代新近系（N），第四系（Q）；井田總體形態(tài)為向東傾伏的單斜構(gòu)造，地層較平緩，傾角一般5°～24°，發(fā)育近NS、NNW、NWW向的正、逆斷層及褶曲，構(gòu)造復(fù)雜程度為中等構(gòu)造。井田屬華北型石炭—二疊系海陸交互相含煤沉積，含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）和二疊系下統(tǒng)山西組（P1s），區(qū)內(nèi)含煤地層總厚度平均185.45m，煤層總厚度平均12.79m，含煤系數(shù)6.90%，含可采煤層7層，可采煤層總厚度平均12.10m，可采含煤系數(shù)6.52%，占全部煤層總厚94.61%。本區(qū)可采煤層為1、3上、3、5、8、9、10煤層，其中3、5、9煤層為全區(qū)或大部可采的穩(wěn)定煤層，1、8為局部可采的不穩(wěn)定煤層，3上、10煤層為局部或大部可采的較穩(wěn)定煤層。

1 煤巖層對(duì)比分析

根據(jù)井田內(nèi)含煤地層的沉積規(guī)律，本次煤巖層對(duì)比主要采取含煤段組合特征、標(biāo)志層及煤層層間距、物性曲線(xiàn)特征、煤層地震波特征，煤質(zhì)等多種手段進(jìn)行。

1.1 含煤段組合特征對(duì)比

井田內(nèi)各含煤段煤、巖層組合特征各具特點(diǎn)，為煤、巖層對(duì)比提供了依據(jù)。

二疊系山西組（P1s）：屬陸相河、湖、沼澤相沉積。分上、下兩段，上段自太原組頂界至3上煤層頂板，以厚層、深灰、灰黑色粉砂巖為主，部分為細(xì)砂巖或泥巖，含有豐富植物化石及黃鐵礦結(jié)核，含3上、3、5煤層；下段自3上煤層頂板以上至山西組頂界（1煤頂部存在一層穩(wěn)定的砂巖），以厚層灰白色中、粗粒砂巖、灰黑色粉砂巖、泥巖為主，次為細(xì)粒砂巖，含1、2、3層薄煤。

石炭系上統(tǒng)太原組（C2t）：屬近海型含煤建造。依據(jù)生物化石及沉積旋回、巖性特征，自下而上分為兩段。

第一段（C2t1）：自太原組底部至四灰頂界，巖性由灰白色砂巖、深灰色粉砂巖、灰黑色泥巖、深灰色灰?guī)r和煤層組成，含9、10煤層。該段底部為灰白色中、粗粒砂巖，碎屑成分以石英、長(zhǎng)石為主，含少量巖屑及云母碎片，分選性中等，次棱角狀，泥鈣質(zhì)膠結(jié)；頂部為深灰、灰黑色石灰?guī)r，質(zhì)較純，局部夾薄層泥巖，富含蜓類(lèi)化石，該層灰?guī)r較穩(wěn)定，巖性、巖相特征明顯、層位穩(wěn)定，為區(qū)域性標(biāo)志層。

第二段（C2t2）：由四灰頂界至一灰頂界，含7、8煤層。全段由兩個(gè)粒度旋回組成，每個(gè)旋回自下而上由灰白色中細(xì)粒砂巖、深灰色粉砂巖、灰黑色泥巖和煤層組成。該段底部（即第一旋回底部）為灰白色中～細(xì)粒砂巖，碎屑成分中石英占86﹪，長(zhǎng)石占7﹪，其它巖屑7﹪，分選性中等，次棱角～次圓狀，孔隙式泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，層面富集云母片，具波狀，小型交錯(cuò)層理，該層砂巖層位穩(wěn)定，分布廣泛；頂部為深灰色灰?guī)r，堅(jiān)硬、性脆，具方解石脈，含蜓科及腕足類(lèi)化石，為7煤直接頂板，偶有鉆孔相變?yōu)殁}質(zhì)泥巖，全區(qū)廣泛分布，層位、厚度相對(duì)穩(wěn)定，定為一灰標(biāo)志層。

1.2 標(biāo)志層、煤層層間距對(duì)比

（1）井田內(nèi)的主要標(biāo)志層有：山西組1煤層頂板粘土巖，一灰（7煤層頂板，山西組與太原組的分界線(xiàn)），太原組四灰等，各標(biāo)志層特征明顯，易于識(shí)別，而且層間距較為穩(wěn)定，是地層劃分和對(duì)比的重要依據(jù)。

1煤層頂板粘土巖，為上距1煤層頂20m左右有一層位穩(wěn)定的粘土巖，厚度1.00～2.39m，灰白、灰綠色，細(xì)膩、質(zhì)較純，團(tuán)塊狀，其頂部或底部常有薄煤層或炭質(zhì)泥巖；一灰，厚0.70～1.60m，為7煤層頂板的深灰色灰?guī)r，堅(jiān)硬、性脆，具方解石脈，含蜓科及腕足類(lèi)化石，層位、厚度相對(duì)穩(wěn)定；四灰，厚1.46～2.55m，為9煤層頂部的深灰、灰黑色石灰?guī)r，質(zhì)較純，局部夾薄層泥巖，富含蜓科化石，巖性、巖相特征明顯、層位穩(wěn)定（見(jiàn)圖1）。

圖1 9煤頂部灰?guī)r（四灰）

（2）煤層層間距：本區(qū)地層相對(duì)平緩，煤層層間距在孔間也較為穩(wěn)定。區(qū)內(nèi)1煤與3上煤層間距為36.30～72.73m，平均47.15m；3上煤與3煤層間距為1.80～8.41m，平均4.12m；5煤與8煤層間距為27.72～51.75m，平均35.08m；8煤與9煤層間距為19.00～52.90m，平均25.36m；9煤與10煤層間距為2.80～20.80m，平均5.71m。因此，利用煤層層間距進(jìn)行對(duì)比，方法簡(jiǎn)便、 直觀、可靠。

圖2 煤層間距對(duì)比示意圖

1.3 物性曲線(xiàn)特征對(duì)比

山西組和太原組煤系地層，巖、煤層的物理性質(zhì)差異明顯，沉積環(huán)境比較穩(wěn)定，旋回結(jié)構(gòu)清晰，標(biāo)志層多，有利于利用物性特征進(jìn)行巖煤層對(duì)比研究。

山西組（P1s）：物性特征電阻率以低中值為主，平均160.00?·M，曲線(xiàn)較平衡，起伏較??；自然伽瑪以中高值為主，平均92.00API，曲線(xiàn)變化較小；伽瑪伽瑪以中低值為主，平均17609.00脈沖/分，曲線(xiàn)平緩，變化?。槐∶簩由?，電阻率、伽瑪伽瑪為中高異常，曲線(xiàn)呈“尖峰”狀，自然伽瑪?shù)彤惓?，曲線(xiàn)向負(fù)方向略有突起。

太原組（C2t）：砂巖、粉砂巖、泥巖互層段電阻率中低值平均320.00?·M，曲線(xiàn)平緩中略帶起伏。自然伽瑪中～高值，大約66.5～133.5API，曲線(xiàn)起伏較大，變化明顯；石灰?guī)r段電阻率為中～高值，大約220.00?·M，曲線(xiàn)為“單指狀”，自然伽瑪為低值，約為21.0API，呈“尖峰”狀；煤層段電阻率為中高值，曲線(xiàn)呈“尖峰”狀，自然伽瑪、自然電位為低值，曲線(xiàn)為向負(fù)突出的“尖峰”。

圖3 太原組曲線(xiàn)特征圖

圖4 山西組曲線(xiàn)特征

1.4 地震波物性特征對(duì)比煤層

區(qū)內(nèi)煤系地層沉積較穩(wěn)定，煤層賦存條件較好，主采煤層5煤、9煤間距大于50m，具有各自獨(dú)立的相位，煤層與圍巖波阻抗差明顯，形成的反射波能量較強(qiáng)，連續(xù)性好，可以明顯辨認(rèn)5煤及圍巖、9煤及圍巖所形成的反射波T5波、T9波，用作5、9煤煤層對(duì)比直觀可靠。

圖5 波組特征剖面

1.5 煤質(zhì)對(duì)比

經(jīng)過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)煤樣化驗(yàn)資料的分析，山西組1煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中高發(fā)熱量的氣煤；山西組3上煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中發(fā)熱量氣煤；山西組3煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中高發(fā)熱量氣煤；山西組5煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中發(fā)熱量氣煤；太原組8煤層屬中灰、高揮發(fā)分、中硫、中高發(fā)熱量氣煤；太原組9煤層屬中灰、高揮發(fā)分、中高硫、中高發(fā)熱量氣煤；太原組10煤層屬中灰、高揮發(fā)分、中高硫、中高發(fā)熱量氣煤。

其中山西組的1、3上、3、5煤層與太原組的8、9、10煤層硫分含量差別較大，是區(qū)分山西組煤與太原組煤的一個(gè)重要指標(biāo)。

2 結(jié)束語(yǔ)

煤巖層對(duì)比是研究含煤地層層序、井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度變化情況及煤層賦存規(guī)律的前提。本文從不同的角度采用不同的方法對(duì)沙章圖井田內(nèi)的含煤地層進(jìn)行綜合分析，采用煤巖層組合特征、標(biāo)志層、煤層層間距、物性特征和煤質(zhì)等手段進(jìn)行對(duì)比，井田內(nèi)煤巖層組合特征、標(biāo)志層、煤層、煤質(zhì)特征明顯，容易識(shí)別，易于對(duì)比。但每種對(duì)比方法只不過(guò)是從不同的角度反映了煤系地層沉積特點(diǎn)的一個(gè)側(cè)面，各有其局限性，必須進(jìn)行綜合分析，才能找出符合實(shí)際的客觀規(guī)律，從而可以準(zhǔn)確的判定地層層位和確定煤層，進(jìn)而更好的指導(dǎo)和服務(wù)于生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)周邊地區(qū)的地質(zhì)勘探具有重要的意義。

［1]新汶礦業(yè)集團(tuán)地質(zhì)勘探有限責(zé)任公司.內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克前旗長(zhǎng)城三號(hào)井田煤炭資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告（2013）［R].

高祥川（1983-），男，工程師，從事煤田勘探工作。