河北省大城勘查區(qū)煤巖層對比研究

高旭 張麗閣

摘要：煤巖層對比是煤炭勘查工作中不可或缺的一部分，對比工作的正確與否關(guān)系到煤層層數(shù)和層位的確定，并且會影響到煤炭儲量計算以及煤礦開采。大城勘查區(qū)含煤地層可分為三個組，自下而上為石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組及二疊系下統(tǒng)山西組；通過對見煤鉆孔的統(tǒng)計，煤系地層平均總厚289.24m，主要含煤12層，煤層平均總厚為27.36m，含煤系數(shù)為9.46%?？辈閰^(qū)采用沉積旋回、測井曲線、標(biāo)志層、煤層間距等多種手段進(jìn)行煤層對比，對比結(jié)果較為可靠。

關(guān)鍵詞：煤層對比；標(biāo)志層；測井曲線

一、勘查區(qū)煤層發(fā)育特征

大城勘查區(qū)位于大城煤田東部，是河北省大型整裝煤田之一?？辈閰^(qū)地層由老到新為奧陶系中統(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、石千峰組和新生界古近系、新近系及第四系。煤系地層屬晚古生代石炭～二疊紀(jì)。

1、山西組（P1s）

本組含煤2～4層，自下而上為K4、K3、K2、K1號煤層。為本區(qū)的主要含煤層段，其中K3號煤層為全區(qū)主要可采煤層，K4、K2和K1號煤層為大部可采煤層，煤層平均總厚約10.99m。

2、太原組（C3t）

本組含煤4～5層，自下而上分別為K10、K9、K8、K7、K6、K5。煤層平均總厚度約13.98m，其中K8號煤層為全區(qū)主要可采煤層，K9、K7、K6和K5號煤層為大部可采煤層。

3、本溪組（C2b）

本組含煤層2層，自下而上分別為K12、K11號煤；煤層平均總厚度約2.39m。

二、煤巖層對比

1、標(biāo)志層對比

標(biāo)志層是指在平面上發(fā)育的穩(wěn)定（或較穩(wěn)定）巖層和煤層，是進(jìn)行地層劃分對比的基礎(chǔ)，同時也是煤層對比的重要標(biāo)志。

（1）山西組（P1s）頂部砂巖

該砂巖位于山西組（P1s）頂部，全區(qū)大部分發(fā)育。由一或幾層中、粗砂巖組成，有時相變?yōu)榧?xì)、粉砂巖，局部含礫，平均厚度6.75m。顏色以灰、灰白色為主，礦物成分主要為石英、巖屑及長石夾少量菱鐵礦、黑云母或黃鐵礦，長石部分絹云母化或綠泥石化，分選性差、磨圓度差。此砂巖與上下地層區(qū)別較大，易于識別，是下石盒子組與山西組的分界標(biāo)志。

（2）K3煤

位于山西組底部，是本區(qū)最厚的煤層之一，平面上連續(xù)發(fā)育，煤層厚度在0.85～8.77m之間，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，一般含1～2層夾矸，均一、條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。宏觀煤巖類型為半亮型，玻璃～油脂光澤為主，條痕為褐、灰黑色。該煤頂部為厚層黑色泥巖，泥巖中常含菱鐵質(zhì)結(jié)核或透鏡體，部分區(qū)域含腕足類動物化石或碎片，底板為厚層砂巖，平均厚度7.30m，易于對比。

（3）A2灰?guī)r

位于太原組上部，厚度0.29～3.19m，是晚石炭世末期在最大海泛面處形成一薄生物碎屑泥質(zhì)灰?guī)r。巖石主要由泥晶方解石組成，粒徑小于0.004mm，結(jié)晶程度較差，含少量粘土礦物，呈團(tuán)塊狀、分布不均勻，含動物化石；膠結(jié)物由泥晶方解石及粘土礦物共同組成，基底或混合式膠結(jié)?；?guī)r厚度較穩(wěn)定，局部相變?yōu)槟鄮r。其上為K3（或K4）煤底板砂巖，其下為K5煤，層位較穩(wěn)定，為本區(qū)煤、巖對比的標(biāo)志層之一。

（4）K8煤

位于太原組下部，是本區(qū)最厚的煤層之一，煤層厚度在0.37～10.00m之間，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，一般含1～3層夾矸，均一、條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。宏觀煤巖類型為半亮型，玻璃～油脂光澤為主，條痕為褐、灰黑色。該煤層厚度大、平面上連續(xù)發(fā)育（部分區(qū)域受巖漿巖影響變質(zhì)為天然焦），與其上的K7煤及其下的K9煤組合特征有別于其它含煤段，易于對比。

（5）A1灰?guī)r

位于本溪組頂部，厚度在0.10～2.59m之間，形成偏還原環(huán)境，其顏色以深灰或黑色為主，富含動物化石或碎屑，泥質(zhì)含量較多，局部相變?yōu)槟鄮r。該灰?guī)r位于K9煤或K10煤之下，K11煤之上，層位穩(wěn)定，是本區(qū)煤、巖對比的主要標(biāo)志層之一。

2、煤層間距對比

相鄰兩層煤之間的距離存在一定的變化規(guī)律，利用這種規(guī)律與其它標(biāo)志層對比相結(jié)合的方法，可以使煤層對比工作簡單可靠。本區(qū)的煤層間距變化總體較穩(wěn)定，見表1。

煤層間距統(tǒng)計表 表1

煤層 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12

間距 36.41 27.09 4.25 26.23 40.11 17.06 12.86 18.11 3.03 8.00 0.43

3、巖層沉積組合特征

本區(qū)含煤地層為本溪組、太原組和山西組，各組的沉積環(huán)境、巖性組合均有其各自的特征。

（1）本溪組巖性組合特征

本組為濱岸泥質(zhì)陸棚向潮坪～瀉湖沉積體系過渡，底部為鋁土巖或含鐵鋁質(zhì)泥巖，一般厚度2～4m，下、中、上部沉積了1-3層厚約0.5～4m左右的本溪灰?guī)r，K11煤一般位于A1灰?guī)r之下，上距K8煤20～40m，巖性組合特征明顯，K11煤易于對比。

（2）太原組巖性組合特征

本組以瀉湖相和泥坪沉積為主，下部發(fā)育的主要煤層有K9、K8及K7煤，其中，K8煤以厚度大、全區(qū)連續(xù)沉積為其特征。它們之間層間距較小、且較穩(wěn)定，與下伏K11煤、A1灰?guī)r的間距也較穩(wěn)定；兩薄夾一厚的組合特征與其它可采煤層相區(qū)別。K8煤位于太原組中部，其上發(fā)育大段的中砂巖為其特征。K5煤位于太原組上部，A2灰?guī)r之下，此石灰?guī)r與煤層組合較穩(wěn)定，是煤層對比的良好標(biāo)志。

（3）山西組巖性組合特征

本組以三角洲沉積體系為主，其中，K3煤為下三角洲平原沉積，K2煤、K1煤則以上三角洲平原沉積為主。主要可采煤層K3煤層厚度大，全區(qū)連續(xù)發(fā)育，其底部的厚砂巖和頂部的含菱鐵質(zhì)結(jié)核泥巖特征明顯，煤層本身及其組合成為良好的標(biāo)志。

4、測井曲線對比

測井曲線對比是確定煤層、標(biāo)志層的主要手段之一，主要是利用曲線的異常特征來分析對比。依據(jù)為煤層異常幅度、寬度和形態(tài)、上下接觸關(guān)系、曲線組合特征及曲線特殊異常標(biāo)志等。

K1煤：電阻率曲線異常幅度較高、變化較大，形態(tài)以頂界變化急劇，底界變化緩慢的“魚嘴”狀為常見特征，頂部圍巖曲線常呈厚層狀高幅異常顯示，底部圍巖呈低緩顯示；伽瑪曲線呈“單指”狀負(fù)異常顯示，且底板常有劍狀較高異常顯示，圍巖曲線底部幅度常高于頂部；密度曲線異常顯示突出，圍巖曲線中，頂部曲線以致密平直狀顯示，底部常伴隨較低密度小尖峰顯示。

K2煤：電阻率異常顯示突出，曲線形態(tài)常與1煤相似，但圍巖曲線幅度低緩，且底部曲線幅度略高于頂部；伽瑪曲線負(fù)異常明顯，底部圍巖幅度常高于頂部，且向下至K3煤間曲線幅度呈明顯增高變化形態(tài)；密度曲線異常突出，且曲線底界較高、較陡，曲線形態(tài)多似“刀幣”狀。

K3煤：電阻率曲線呈寬-高幅突出異常顯示，幅值反映為山西組最高，圍巖曲線幅度一般較低，且底板往往略高于頂板；伽瑪曲線煤層底界或頂界常有較高異常顯示，且頂部圍巖曲線幅度高于底部，其特征為K3煤主要對比特征；密度曲線煤層異常突出，煤層結(jié)構(gòu)反映明顯。

K4煤：電阻率曲線在該煤組上一般幅度反映較低，K5煤頂板常有薄層灰?guī)r的小尖峰顯示，鄰近曲線一般呈低阻平滑顯示；伽瑪曲線在K5煤頂板常形成上下兩個高伽瑪組合特征，且K5煤頂板向上呈“塔松”狀顯示，其曲線組合特征為K5煤組主要對比依據(jù)；密度曲線在組段內(nèi)常伴有低密度較高異常分布，其對薄煤層或?qū)游坏拇_定和識別具有意義。

K6煤：電阻率以較高幅顯示，圍巖曲線呈低幅平滑顯示，且底板幅度稍高于頂板；伽瑪曲線在煤層上部呈“塔松”狀顯示，下部為較高幅起伏顯示；密度曲線常以對稱形態(tài)突出顯示。

K7、K8煤：K8煤電阻率以寬-高幅突出異常顯示，幅度為太原組最高，是K8煤識別對比的顯著特征；伽瑪曲線以寬幅負(fù)異常突出顯示，圍巖伽瑪曲線在該組段顯示最高；密度曲線以寬-高幅突出異常顯示。K7煤位于K8煤之上，電阻率曲線幅度較K8煤低；伽瑪曲線在煤層底界常有較高異常顯示。

K9、K10煤：電阻率曲線常呈單峰狀較高異常顯示，圍巖幅度較高；伽瑪曲線在K9煤底板或K10煤頂板有穩(wěn)定的超高異常顯示，全區(qū)均可追蹤顯示，是層位識別和煤層對比的重要標(biāo)志。

K11煤：位于本溪組與太原組分界之下，電阻率和伽瑪曲線在分界巖層上均以高幅度和負(fù)異常突出顯示，尤其本溪組頂部灰?guī)r，區(qū)內(nèi)大部鉆孔有發(fā)育，物性特征突出，是曲線對比的可靠標(biāo)志。

5、結(jié)論

煤層對比是一項復(fù)雜的工作，對于煤炭地質(zhì)勘查工作十分重要，本區(qū)從地層時代、煤層間距、標(biāo)志層、測井曲線等方面進(jìn)行分析，了解了煤層的賦存層位、層間距等變化關(guān)系，為正確評價各煤層的資源量提供了可靠依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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