盤縣地區(qū)煤巖層對比方法探討——以某井田為例

汪凌霞，羅　沙

（1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽550008；2.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州貴陽550008）

盤縣地區(qū)煤巖層對比方法探討——以某井田為例

汪凌霞*1，羅沙2

（1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽550008；2.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州貴陽550008）

綜合利用標(biāo)志層、古生物、含煤性及煤層煤質(zhì)、測井響應(yīng)等煤層對比方法對盤縣某井田進(jìn)行了煤層對比。結(jié)果表明，該井田煤系地層標(biāo)志層不明顯，對比困難，采用“先層段對比、再煤層對比”的方法，即先利用標(biāo)志層、古生物、含煤性、測井響應(yīng)進(jìn)行層段對比，再在相應(yīng)層段中利用煤層特征、煤層間距等進(jìn)行煤層對比，效果良好。

標(biāo)志層；地層特征；煤巖層對比

晚二疊統(tǒng)龍?zhí)督M為盤縣地區(qū)主要含煤地層，是一套海陸交互相多旋回沉積的砂泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成。龍?zhí)督M厚度較大，平均厚度237.84 m，含煤層數(shù)多，含可采煤層14～18層，斷層發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，且標(biāo)志層不易識別。根據(jù)《貴州煤田地質(zhì)》[1]，盤縣地區(qū)的標(biāo)志層共有13個（標(biāo)1～標(biāo)13），其中大部分標(biāo)志層主要為粉砂質(zhì)泥頁，含動物化石（標(biāo)1～標(biāo)9），少數(shù)為容易識別的灰?guī)r（標(biāo)9～標(biāo)13），但分布局限，這就給煤層對比帶來了一定的困難，特別是在構(gòu)造復(fù)雜、煤層不穩(wěn)定、標(biāo)志層不明顯的地區(qū)。此種情況下就需要根據(jù)井田的特征采取不同的對比方法。本文以盤縣某井田為研究區(qū)，對煤層對比的方法進(jìn)行了研究。

1　煤層發(fā)育特征

井田龍?zhí)督M含煤23～33層，煤層總厚度22.63～40.69m，平均厚度32.76m，含煤系數(shù)為13.77%，可采煤層共11層。根據(jù)含煤性特征，將龍?zhí)督M分為下、中、上3個層段，其中下段僅含1層可采煤層：26#；中段含3層可采煤層：12#、15#、17#；上段含7層可采煤層：3#、5-1#、5-2#、5-3#、7#、9#、10#。由于該井田煤層較多、構(gòu)造復(fù)雜、標(biāo)志層不明顯，對比較為困難。

2　層段對比

地層對比方法主要有標(biāo)志層法、層間距法、巖層組合(巖性)法、古生物組合法、物性特征(測井曲線)及含煤性特征等[8]。

2.1標(biāo)志層對比

標(biāo)志層是指那些具有肉眼易于辨別的特征且穩(wěn)定而又廣泛分布的巖層。

通過對研究區(qū)的地層及鉆孔剖面進(jìn)行對比分析，認(rèn)為存在3個全區(qū)分布比較穩(wěn)定且特征明顯的主要標(biāo)志層及3個次要標(biāo)志層。

（1）主要標(biāo)志層。標(biāo)1：3#煤層頂板，為龍?zhí)督M與上覆地層飛仙關(guān)組的為灰色、深灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖，厚0.61～14.99m，平均8.05，產(chǎn)植物碎屑化石，與飛仙關(guān)組下段綠色、淺綠色泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖呈現(xiàn)出明顯的分界，標(biāo)志明顯。

標(biāo)2：17#煤層及底板，該煤層為全區(qū)最厚煤層，厚—平均。頂板及底板均以粉砂巖及細(xì)砂巖為主。全區(qū)可采。

標(biāo)3：含煤地層底部鋁土質(zhì)泥巖。為灰色、灰白色、紫紅色厚層狀凝灰?guī)r，夾黑色團(tuán)塊狀火山灰斑點(diǎn)，是龍?zhí)督M與峨眉山玄武巖組分界的標(biāo)志。

（2）次要標(biāo)志層。標(biāo)4：5#煤層，該煤層分為3層，編號分別為：5-1#、5-2#、5-3#，各煤分層均為全區(qū)可采或基本全區(qū)可采，煤分層平均間距約5m，間距穩(wěn)定，含少量散星狀黃鐵礦及菱鐵礦薄層。

標(biāo)5：9#煤層頂板，為薄到中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，產(chǎn)腕足類、瓣腮類動物化石。

2.2巖相組合（巖性）對比

將本礦區(qū)15個鉆孔的含煤地層龍?zhí)督M按照上述層段進(jìn)行劃分，從野外巖芯鑒定、描述上對3個層段P3l1、P3l2、P3l3的宏觀特征進(jìn)行了分析（見表1）。

表1　研究區(qū)龍?zhí)督M上、中、下三段地層宏觀特征對比表

從整體上對比龍?zhí)督M下、中、上3段的巖芯宏觀特征，可總結(jié)以下幾個特點(diǎn)：

（1）顏色特征：下段較深，以深灰色、灰色為主，上段位于次之，以灰色為主，中段較淺，以淺灰色為主；

（2）巖性特征：下段粒度最小，以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，上段次之，以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，中段最大，以細(xì)砂巖、粉砂巖為主；

（3）所含礦物特征：下段和下段巖層及煤層中富含散星狀、瘤狀黃鐵礦結(jié)核；

（4）動物化石特征：上段產(chǎn)豐富的腕足、瓣腮類動物化石。

2.3含煤性對比

從含煤性上分析，本礦區(qū)各段含煤性如表2所示：

表2　研究區(qū)龍?zhí)督M含煤情況一覽表

通過表2和野外巖芯鑒定可得出龍?zhí)督M各層段的含煤性特征：

（1）下段(P3l1)：該段煤層層數(shù)多、單層薄、可采層數(shù)少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、煤間距小，所有煤層均為塊煤，且煤層中富含散星狀黃鐵礦和菱鐵質(zhì)結(jié)核。

（2）中段(P3l2)：該段煤層層數(shù)相對較少，單層厚度大，煤層結(jié)構(gòu)單一；其中17#煤是該段明顯的標(biāo)志層之一，具有厚度大(平均厚度4.07m)、全區(qū)可采、結(jié)構(gòu)單一、粉煤等特點(diǎn)。

（3）上段(P3l3)：該段煤層多且可采煤層厚度大，厚度和間距較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)單一至簡單，上部煤層以粉煤為主。

2.4測井曲線對比

在一定的勘探范圍內(nèi)（整個井田、煤田或勘查區(qū)），同一時代、相似的沉積環(huán)境之下，其地層在巖性和物性上具有相似性，不同時代的地層，其沉積特征的變化和地層的組合關(guān)系具有一定的規(guī)律，這些地質(zhì)特點(diǎn)在測井曲線上均呈現(xiàn)出相應(yīng)的響應(yīng)特征[2]。

結(jié)合地質(zhì)資料，認(rèn)真分析研究區(qū)15個鉆孔的測井曲線，總結(jié)出幾個可提高對比可靠性的特征。

（1）從測井對比上可以看出龍?zhí)督M下段自然伽馬顯示5～6個正異常點(diǎn)，即從24#煤頂板（即下、中段分界處）開始出現(xiàn)自然伽馬高峰異?，F(xiàn)象，其他2個層段未見異常點(diǎn)。其中24#煤頂部異常點(diǎn)為泥巖，其余為煤層，表明下段富含放射性物質(zhì)（圖1）。

（2）17#煤層底板到整個龍?zhí)督M下段相對于上段地層在三側(cè)向電阻率曲線上存在明顯差異，表現(xiàn)為三側(cè)向電阻率曲線呈密集型鋸齒狀，且電阻率整體較高（圖2），此現(xiàn)象與該層段薄煤層發(fā)育、泥質(zhì)含量較高有關(guān)。

（3）17#煤的測井響應(yīng)明顯，三側(cè)向電阻率和伽馬（及人工伽馬）測井曲線在煤層界面上出現(xiàn)陡直特征，曲線形態(tài)為鋸齒狀箱型（圖2）。鋸齒狀現(xiàn)象是由于17#煤為煤粉，且厚度較大，鉆井過程中容易出現(xiàn)垮塌的緣故。

圖1　龍?zhí)督M下段(P3l1)自然伽馬測井曲線特征

3　煤層對比

龍?zhí)督M的3個層段對比清楚之后，再在層段間利用標(biāo)志層、層間距、煤層特征對主要可采煤層進(jìn)行對比。

3.1層間距

圖2　龍?zhí)督M17#煤測井響應(yīng)與中下段電阻率曲線特征

本區(qū)煤層間距比較穩(wěn)定，在標(biāo)志層不明顯時可依據(jù)其間距作為對比，各主要可采煤層間距分別敘述見表3。

表3　各主要可采煤層層間距一覽表

3.2煤層特征

（1）5#煤位于龍?zhí)督M上段，分為5-1#、5-2#、5-3#煤層，全區(qū)發(fā)育，厚度較大，其中5-1#煤厚度不穩(wěn)定。其硫分5-1#煤層為0.43%～3.37%，平均1.40%；5-2#煤層為0.34%～3.02%，平均1.74%；5-3#煤層為0.34%～3.02%，平均1.69%，均為中硫煤。

（2）17#煤層，位于龍?zhí)督M中段，為全井田最厚的煤，且厚度變化較大，最薄有2.5m左右，最厚有30m左右，全區(qū)發(fā)育，且曲線發(fā)育較穩(wěn)定，偶見夾矸。其硫分為0.14%～0.47%，平均0.31%，為特低硫煤。

（3）26#煤，位于龍?zhí)督M下段，為一較薄煤層，一般有結(jié)構(gòu)，且下伏5m左右發(fā)育2個薄煤層。其硫分為0.30%～6.83%，平均3.86%，為高硫煤。

這3層分布較穩(wěn)定且特征明顯，對比可靠，結(jié)合標(biāo)志層以及煤層間距，即可在對應(yīng)層段中對其他可采煤層進(jìn)行對比。

4　結(jié)論

通過對本井田地質(zhì)資料綜合分析，本文綜合利用標(biāo)志層、巖相組合特征、含煤性特征、測井曲線特征等多種方法，對龍?zhí)督M從不同角度進(jìn)行了層段對比，然后再根據(jù)標(biāo)志層、層間距、煤層特征、煤質(zhì)測試分析資料等對可采煤層進(jìn)行了對比，解決了該井田龍?zhí)督M主要可采煤層間對比困難的問題，也為盤縣類似研究區(qū)的煤巖層對比提供了一定的參考。

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P618.11

A

1004-5716(2015)07-0105-04

2014-08-07

貴州省科技重大專項“貴州省煤層氣地面抽采關(guān)鍵技術(shù)研究及工程示范”（黔科合重大專項字[2014]6002號）。

汪凌霞（1984-），女（漢族），湖北仙桃人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)勘探、煤層氣及頁巖氣勘查工作。