安山井田52號煤層賦存特征研究

石永宏　劉爭

【摘 要】本文根據(jù)安山井田實測鉆孔資料，采用趨勢分析法研究了52號煤層厚度與底板起伏形態(tài)特征，分析得出煤層賦存規(guī)律特征及其影響因素。結(jié)果表明：安山井田52號煤層厚度變化受到聚煤期古地貌特征和基底沉降幅度的控制，底板次級凹陷部位為煤層的次級增厚區(qū)，次級隆起部位為煤層的次級減薄區(qū)，說明古地貌低洼處或盆地基底沉降幅度較大的地區(qū)對聚煤有利。煤層賦存最好的區(qū)域為F2斷層以南中西部區(qū)域。

【關鍵詞】煤層賦存特征；趨勢分析；煤層厚度；底板高程

0 引言

地學特征在空間的變化既有規(guī)律性，又有隨機性，地學特征在空間任意一點的觀測值都可以看作是區(qū)域性變化特征（趨勢）與局部變化特征（異常）之和。其實質(zhì)是運用回歸分析原理，將顯著的地質(zhì)變量（特征）分成區(qū)域性變化分量（趨勢部分）、局部性變化分量和隨機性變化分量（剩余部分），即地測變量的觀測值=區(qū)域性變化分量+局部性變化分量+隨機性變化分量，從而研究地質(zhì)變量（特征）的空間分布及其變化規(guī)律。

安山井田含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組第一至第四段，延安組是在早侏羅世晚期富縣組“填平補齊”沉積之后或晚三疊統(tǒng)延長群剝蝕面上形成的陸相含煤沉積地層，因此，延安組的厚度、含煤性和煤層分布規(guī)律均受古地貌特征或聚煤期基底沉降幅度影響。

1 地質(zhì)概況

安山井田地處陜西省廟哈孤礦區(qū)東南部，位于府谷縣城西北方向約38km。井田東西長10～12km，南北寬4～6km，面積約55.46km2。井田北部及中部邊緣發(fā)育二條較大近東西走向的正斷層（F1、F2），以F2斷層為界將井田分為北區(qū)斷陷帶和南區(qū)單斜構(gòu)造帶。延安組為本區(qū)含煤地層，自下而上依次編為一至四段，每段各含一個煤組，自上而下編為2～5號煤組，一般厚度30.30～254.72m，平均厚度89.78m。主采煤層為52號煤層，可采區(qū)煤層厚度0.8～2.7m，平均可采厚度2.15m，傾角1～3°。煤層賦存深度較淺，北區(qū)賦存深度平均165.84m，南區(qū)平均80.82m。煤層結(jié)構(gòu)較簡單，一般位于煤層中部有一層約0.1m厚的夾矸，整體煤厚穩(wěn)定，分布面積廣屬穩(wěn)定型煤層。

2 趨勢分析

選取了安上井田及周邊區(qū)域64個鉆孔數(shù)據(jù)（北區(qū)16各，南區(qū)48個），對52號煤層厚度和底板高程做了1～4次趨勢分析。由表1可知，在煤層厚度趨勢面分析中，各次趨勢的F>F0.01和F0.05，說明所建立的趨勢面方程都顯著，即所建立的趨勢面方程可信。趨勢面的擬合度隨其次數(shù)的增加而提高，也代表了其反映地質(zhì)信息的可信程度F統(tǒng)計量與臨界Fa值比值顯示顯示52號煤層厚度擬合度在四次時井田南北兩區(qū)域均高于75%，表面趨勢值接近真實值從而顯著性好，同理52號煤層底板標高擬合度在一次時井田南北兩區(qū)域擬合度均高于75%，因此52號煤層厚度在四次、底板標高在一次時效果較優(yōu)。

2.1 煤層厚度趨勢分析

52號煤層位于延安組第一段中部，屬5號煤組中部煤層，全區(qū)分布面積44.22km2，可采面積40.29km2，煤厚0.40～3.90m，平均厚度2.26m，煤厚變化較小，標準差0.33，變異系數(shù)14.60%。F1、F2斷層將52號煤層含煤地段分割成南北兩個相互獨立的區(qū)域，各區(qū)煤層的分布、厚度均有差異（圖1）?？傮w屬于賦存區(qū)范圍內(nèi)全部可采的穩(wěn)定煤層。

煤層厚度的趨勢分析是為了查明煤層厚度的賦存規(guī)律。通過52號煤層厚度四次趨勢圖（圖2）可以看出，F(xiàn)2斷層以北煤厚變化趨勢呈兩種形態(tài)，西部煤厚由南向北逐漸增厚（1.9～2.5m），東部煤厚由西向東逐漸變?。?.3～0.8m），且0.8m可采線附近煤層變薄速度較快；F2斷層以南煤厚變化趨勢呈“鐵餅”狀，由中部2.5m相對厚煤區(qū)向四周逐漸變薄，位于東部0.8m可采線附近煤層變薄速度較快。

煤厚剩余圖是反映在煤厚趨勢基礎上的局部增厚區(qū)（正剩余）和局部減薄區(qū)（負剩余）。從52號煤層厚度四次剩余圖（圖3）可見，F(xiàn)2斷層以北中部以正剩余區(qū)為主，東西部以負剩余區(qū)為主，正剩余區(qū)表明該區(qū)域煤層實際厚度比趨勢值厚，負剩余區(qū)表明該區(qū)域煤層實際厚度比趨勢值薄。

2.2 煤層底板高程的趨勢分析

煤層底板高程的趨勢分析是為了查明賦存在地下三維空間中的煤層在構(gòu)造形態(tài)方面變化規(guī)律和局部性異常。煤層底板高程一次趨勢面反映了煤層底板的區(qū)域性差異升降運動規(guī)律及其總體賦存規(guī)律。從52號煤層底板高程一次趨勢圖（圖4）可見，F(xiàn)2斷層以北52號煤層底板標高位于1010～1115.65m之間，向西傾斜。F2斷層以南52號煤層底板標高位于1160～1185m之間，呈現(xiàn)東高西低，北高南低趨勢。

在煤層底板高程趨勢面剩余圖中，負剩余區(qū)表示次級凹陷，正剩余區(qū)表示次級隆起。52號煤層底板一次剩余圖（圖5）顯示，F(xiàn)2斷層以北煤層底板主要由次級凹陷區(qū)構(gòu)成，呈條帶狀走向沿西北～東南發(fā)育，次級隆起區(qū)分布于東北與西南角處，且位于F2斷層附近煤層底板隆起相對強烈（25m）。F2斷層以南煤層底板次級隆起區(qū)主要沿F2斷層分布于該區(qū)域中西部，隆升強度較?。?m左右），位于該區(qū)域中南部煤層底板次級凹陷區(qū)與次級隆起區(qū)交替出現(xiàn)。

3 煤層賦存特征影響因素

52號煤層沉積時期的聚煤古地理背景為沖積平原，該段沉積期古河流較發(fā)育，河流對煤層的形成影響表現(xiàn)為河道旁側(cè)的漫灘沼澤化。泥炭沼澤首先發(fā)育于同期河道旁側(cè)地形相對較低洼的部位，隨著河流的廢棄或遷移，使沼澤擴展到較大范圍，從而形成較穩(wěn)定的煤層。

煤層厚度四次趨勢面的剩余圖反映出煤厚在整體變化趨勢基礎上的厚煤帶與薄煤帶的展布情況；煤層底板一次趨勢面的剩余圖反映的是升降運動之前古地貌特征與聚煤期盆地基底沉降幅度的差異。將研究區(qū)52號煤層厚度剩余圖與底板標高剩余圖進行疊加分析（圖6），發(fā)現(xiàn)F2斷層以北西部和東北部52號煤層底板次級隆起的地方對應著煤層的次級減薄區(qū)，而中部煤層底板次級凹陷的地方煤層發(fā)生次級增厚，說明古地貌低洼處或盆地基底沉降幅度較大的地區(qū)對聚煤有利。此外F2斷層以北還分布煤層厚度的負剩余區(qū)與底板標高的負剩余區(qū)重疊區(qū)域，說明在這些區(qū)域由于造煤植物遺體的堆積速度慢于盆地基底的沉降速度，聚煤作用處于欠補償狀態(tài)導致煤層厚度較薄。F2斷層以南西部主要分布底板標高負剩余與煤層厚度正剩余區(qū)域，該區(qū)域說明古地貌低洼處或盆地基底沉降幅度較大的地區(qū)對聚煤有利，而東部底板標高的正剩余與煤層厚度的正剩余區(qū)域分布較大，鑒于研究區(qū)處于鄂爾多斯盆地東北緣的陜北斜坡上，區(qū)域內(nèi)的含煤巖系地層以整體升降為主，不連續(xù)的構(gòu)造界面的發(fā)育程度較低，這表明研究區(qū)內(nèi)煤層底板的局部構(gòu)造與同沉積構(gòu)造運動有一定的成因聯(lián)系。

4 結(jié)論

（1）F2斷層以北52號煤層的賦存規(guī)律：自西向東厚度逐漸減?。?.40～080m），中西部煤厚有局部變化，呈現(xiàn)北厚南淺的分布格局，底板整體構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為向西緩傾的單斜。F2斷層以南52號煤層的賦存規(guī)律：中西部煤層穩(wěn)定全部可采，東部煤厚逐漸變薄尖滅，底板整體構(gòu)造形態(tài)呈現(xiàn)東高西低，北高南低趨勢。

（2）52號煤層厚度的局部性變化主要受盆地古地貌特征或聚煤期基底沉降幅度的控制，一般表現(xiàn)為煤層底板次級隆起的地方對應著煤層的次級減薄區(qū)，煤層底板次級凹陷的地方對應著煤層次級增厚區(qū)，古地貌低洼處或盆地基底沉降幅度較大的地區(qū)對聚煤有利。

（3）F2斷層以南中西部52號煤層底板標高大部分為負剩余區(qū)且煤層厚度多為正剩余區(qū)，煤厚位于2.3m左右分布穩(wěn)定，該區(qū)域煤層賦存條件最好。

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