新疆伊昭井田可采煤層特征分析

■秦文靜　朱國慶　駱洪達（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東濟南250014）

新疆伊昭井田可采煤層特征分析

■秦文靜朱國慶駱洪達
（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東濟南250014）

通過對新疆伊昭井田野外勘探資料的系統(tǒng)分析，總結(jié)了伊昭井田各可采煤層賦存特征，對其煤質(zhì)特征及頂?shù)装宸€(wěn)定性進行了評述，加深了對該區(qū)煤層特征及煤層賦存規(guī)律的認識，為進一步開展工作提供依據(jù)。

伊昭井田可采煤層特征煤質(zhì)特征頂?shù)装宸€(wěn)定性

新疆伊昭井田位于伊犁盆地南部的察布查爾山前坡積及沖積平原地帶，其構(gòu)造活動較弱，總體為向北緩傾的單斜構(gòu)造。煤層賦存于侏羅紀中統(tǒng)西山窯組(J2x)，是一套在潮濕氣候條件下形成的含煤碎屑沉積[1]。共含煤12層，可采煤層6層（3、4、5、8、9、10號煤層），為穩(wěn)定-不穩(wěn)定型煤層，其中主要可采煤層2層（3、5號煤層)，均為穩(wěn)定型的厚-特厚煤層，結(jié)構(gòu)總體簡單。

1　含煤性

伊昭井田含煤地層為侏羅紀中統(tǒng)西山窯組(J2x)[2]，含煤地層平均厚度為288.48m。共含煤12層，自上而下編號為1、2、3、4、5、6、7、8、9-1、9、10、12號煤層，煤層平均總厚度34.75m，含煤系數(shù)12%。

井田發(fā)育可采煤層6層，分別為3、4、5、8、9、10號煤層，可采煤層平均總厚度33.36m，可采含煤系數(shù)11.56%。全區(qū)可采煤層3層（3、4、5號煤層），大部可采煤層2層（8、10號煤層），局部可采煤層1層（9號煤層），其中3號、5號煤層為厚及特厚煤層，全區(qū)穩(wěn)定分布，為井田主要可采煤層。

該區(qū)可采煤層總厚為1.55～44.10m，平均厚度7.56m，其厚度變化趨勢ZK506鉆孔最厚，總體呈現(xiàn)自南向北逐漸增厚趨勢（見圖1），含煤系數(shù)為4.93～14.02%。

2　可采煤層

井田內(nèi)可采煤層分為全區(qū)可采、大部可采、局部可采煤層。區(qū)內(nèi)可采煤層特征見表1。

2.13號煤層

發(fā)育于西山窯組上部，為井田主要可采煤層之一。賦存面積77.60Km2，可采面積77.60Km2，可采面積指數(shù)為1.00。全區(qū)控煤點數(shù)46個，見煤點數(shù)46個，可采點數(shù)46個，可采指數(shù)為1.00。上距2號煤層4.3～58.96m，平均21.42m；下距4號煤層1.95～23.95m,平均14.15m。煤層厚度1.80～9.75m，平均5.85m，為厚煤層（見圖2），厚度變異系數(shù)為25%。煤厚變化有由南向北、由東向西逐漸增厚趨勢，且與煤層埋深呈明顯正相關(guān)，埋深較大的北部煤層也較厚。煤層埋深76.55～927.75m，平均374.33m。煤層大部不含夾石。屬結(jié)構(gòu)簡單、全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。

頂板巖性以泥巖為主，其次為粉砂巖、細砂巖，另有少量的中、粗砂巖及炭質(zhì)泥巖。底板巖性以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，其次為粉砂巖，另在礦區(qū)中部有少量細砂巖、粗砂巖。

煤類以不粘煤（BN31）為主，長焰煤41號（CY41）分布在井田西南部，均屬不粘結(jié)煤類[3]，煤類單一；灰分、硫分標準差分別為5.62%、0.78%，煤質(zhì)變化中等。

圖1　研究區(qū)可采煤層等厚線圖

2.24號煤層發(fā)育于西山窯組上部，賦存面積76.85Km2，可采面積76.85Km2，可采面積指數(shù)為1.00。全區(qū)控煤點數(shù)50個，見煤點數(shù)50個，可采點數(shù)49個，可采指數(shù)0.98。上距3號煤層1.95～23.95m，平均14.15m；下距5號煤層4.65～40.65m，平均27.26m。煤層厚度0.55～5.35m，平均2.41m，可采范圍內(nèi)厚度0.94～5.35 m，平均2.45m，為中厚煤層，厚度變異系數(shù)為40%。煤厚變化有由南向北逐漸增厚趨勢。煤層埋深64.70～935.05m，平均365.26m。煤層大部不含夾石。屬結(jié)構(gòu)簡單、全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。

圖2　研究區(qū)3號煤層等厚線圖

頂板巖性以泥巖為主，其次為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖。底板巖性以泥巖為主，其次為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。

煤類以不粘煤（BN31）為主，長焰煤41號（CY41）分布在井田西北部,均屬不粘結(jié)煤類，煤類單一；灰分、硫分標準差分別為7.29%、0.74%，煤質(zhì)變化大。

2.35號煤層

發(fā)育于西山窯組上部，為井田主要可采煤層之一。賦存面積84.06Km2，可采面積84.06Km2，可采面積指數(shù)為1.00。全區(qū)控煤點數(shù)55個，見煤點數(shù)55個，可采點數(shù)55個，可采指數(shù)1.00。上距4號煤層4.65～40.65m，平均27.26m,下距6號煤層2.00～10.08m，平均5.35m。煤層厚度6.40～26.00m，平均19.46m，為特厚煤層（見圖3），厚度變異系數(shù)為18%。煤層厚度中部、南部較薄，東部、西部較厚。煤層埋深50.15～975.30m，平均380.95m。煤層大部不含夾石，屬結(jié)構(gòu)簡單、全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。

圖3　研究區(qū)5號煤層等厚線圖

圖4　研究區(qū)5號煤層頂板巖性分布圖

頂板巖性以泥巖為主，其次為粉砂巖、炭質(zhì)泥巖。另有少量細砂巖、粗砂巖。底板巖性以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，其次為粉砂巖，另在礦區(qū)中部有少量細砂巖、中砂巖。

煤類為不粘煤（BN31）為主，僅ZK804鉆孔為長焰煤41號（CY41）,均屬不粘結(jié)煤類，煤類單一；灰分、硫分標準差分別為7.29%、0.74%，煤質(zhì)變化小。

2.48號煤層

發(fā)育于西山窯組中部，賦存面積85.22Km2，可采面積43.76Km2，可采面積指數(shù)為0.51。全區(qū)控煤點數(shù)59個，見煤點數(shù)56個，可采點數(shù)29個，可采指數(shù)0.49。上距7號煤層20.01～92.30m，平均62.47m；下距9-1號煤層16.70～123.71m，平均65.26m。見煤厚度0.40～3.75m，平均1.49m，可采范圍內(nèi)厚度0.82～3.75 m，平均2.20m，為中厚煤層，厚度變異系數(shù)為65%。煤層埋深25.35～1047.95m，平均424.33m。煤層大部不含夾石，屬結(jié)構(gòu)簡單、全區(qū)大部可采的較穩(wěn)定煤層。

頂板巖性以泥巖為主，其次為粉砂巖、細砂巖，另有少量粗砂巖、砂礫巖。底板巖性以泥巖為主，其次為細砂巖、粉砂巖。

煤類以不粘煤（BN31）為主，僅0線附近及ZK404、ZK604、ZK804鉆孔為長焰煤（CY41）,均屬不粘結(jié)煤類，煤類單一；灰分、硫分標準差分別為8.25%、0.63%，煤質(zhì)變化大。

2.59號煤層

發(fā)育于西山窯組下部，賦存面積94.30Km2，可采面積21.69Km2，可采面積指數(shù)為0.23。全區(qū)控煤點數(shù)55個，見煤點數(shù)44個，可采點數(shù)12個，可采指數(shù)0.26。上距9-1號煤層10.68～172.85m，平均57.97m；下距10號煤層1.40～199.20m，平均34.14m。見煤厚度0.10～1.85m，平均0.79m，可采范圍內(nèi)厚度0.80～1.85 m，平均1.15m，為薄煤層，厚度變異系數(shù)為48%。煤層埋深99.45～913.55m，平均455.12m。煤層不含夾石，屬結(jié)構(gòu)簡單、局部可采的不穩(wěn)定煤層。

煤類以長焰煤（CY41）為主,不粘煤（BN31）少量分布，均屬不粘結(jié)煤類，煤類單一；灰分、硫分標準差分別為8.23%、0.67%，煤質(zhì)變化大。

2.610號煤層

發(fā)育于西山窯組下部，賦存面積100.40Km2，可采面積81.33Km2，可采面積指數(shù)為0.81。全區(qū)控煤點數(shù)52個，見煤點數(shù)51個，可采點數(shù)46個，可采指數(shù)0.88。上距9號煤層1.40～199.20m，平均34.14m；下距12號煤層平均41.14m。見煤厚度0.50～7.95m，平均3.54m，可采范圍內(nèi)厚度1.00～7.95 m，平均3.82m，為厚煤層，厚度變異系數(shù)為56%。煤層埋深108.66～975.40m，平均488.28m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，僅僅ZK901鉆孔含1層夾石，巖性為泥巖。總體屬結(jié)構(gòu)簡單、全區(qū)大部可采的較穩(wěn)定煤層。

頂板巖性以細砂巖、泥巖為主，其次為粗砂巖、含礫粗砂巖。底板巖性以泥巖為主，其次為粉砂巖、細砂巖，另有少量粗砂巖、炭質(zhì)泥巖。

長焰煤（CY41）分布在井田中部及西部，不粘煤（BN31）分布在東部及西北部，均屬不粘結(jié)煤類，煤類單一；灰分、硫分標準差分別為9.12%、0.57%，煤質(zhì)變化大。

圖5　研究區(qū)5號煤層底板巖性分布圖

表2　主要煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性評價表

3　可采煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性

3.1煤層頂?shù)装鍘r層的構(gòu)成

頂?shù)装鍘r性是影響煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性及煤礦開采安全的最基本也是最重要的因素[4]。井田內(nèi)共見12層煤，其中3號、4號、5號、8號、9號和10號煤層為主要可采煤層。其頂?shù)装宕蠖加芍苯禹敯搴椭苯拥装鍢?gòu)成，厚0.30～0.50m的泥巖或炭質(zhì)泥巖偽頂和偽底僅局部可見，無厚而堅硬的老頂和老底存在。各主要可采煤層頂?shù)装鍘r性、厚度變化較大，主要為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖、砂礫巖、礫巖、炭質(zhì)泥巖等(見表2)，參見5號煤層頂?shù)装鍘r性分布圖（圖4，圖5）。

配種時體重/體高：這一項無法提供準確數(shù)據(jù)，應該根據(jù)自己牧場的遺傳基礎(chǔ)，測量出成母牛體重，然后換算成相應階段的體重。一般要求配種時體重達到成年體重的55%，產(chǎn)犢時達到85%～90%。另外，產(chǎn)犢時體高要達到成母牛體高的95%。

3.2主要可采煤層頂?shù)装逦锢砹W性質(zhì)

不同類巖石強度普遍較低，屬軟質(zhì)巖類。絕大多數(shù)巖石飽和抗壓強度小于7.0MPa，或因遇水軟化而無法做成。僅ZK1205鉆孔8號煤底板細砂巖，飽和抗壓強度達37.00MPa，屬較堅硬巖類[5]。

泥質(zhì)巖類：飽和抗壓強度為0.31～3.12MPa，平均1.48MPa；吸水率2.24～33.1%，平均15.03%；軟化系數(shù)0.02～0.16，平均0.07；天然抗拉強度0.08～5.58MPa，平均0.77MPa；天然抗剪強度0.24～16.1MPa，平均5.49 Mpa。

粉砂巖類：飽和抗壓強度為0.55～6.98MPa，平均2.18MPa；吸水率7.14～23.27%，平均12.14%；軟化系數(shù)0.03～0.67，平均0.13；天然抗拉強度0.08～1.86MPa，平均0.57MPa；天然抗剪強度1.49～13.20MPa，平均5.52MPa。

砂巖類：飽和抗壓強度為0.27～37.0MPa，平均4.82 MPa；吸水率8.13～56.85%，平均16.35%；軟化系數(shù)0.03～0.74，平均為0.15；天然抗拉強度為0.09～2.32MPa，平均0.64 MPa；天然抗剪強度0.46～11.7MPa，平均5.03MPa。

另從聲波速度測井數(shù)據(jù)換算的巖石抗壓強度曲線可知：垂向上巖石抗壓強度曲線呈鋸齒狀，強度不一，除個別鉆孔揭露石炭系地層中安山巖等火山巖石的抗壓強度不規(guī)律地偏高可達30～48MPa外，其它各類巖石抗壓強度一般在10～20MPa之間。各類巖石抗壓強度自上而下有逐漸增高之勢。其中煤層平均抗壓強度一般為1.6～12.8MPa,平均5.6 Mpa，泊松比為0.44～0.48。泥質(zhì)巖類巖石平均抗壓強度一般為4.0～35.2MPa，平均12MPa，泊松比為0.33～0.44。砂巖類巖石平均抗壓強度一般為3.2～30.4MPa，平均14.93Mpa，泊松比為0.34～0.40。礫巖類巖石平均抗壓強度一般為5.0～27.2MPa，平均15.59MPa左右，泊松比為0.32～0.43。各類巖石絕大多數(shù)為低強度的軟巖。

3.3頂?shù)装宸€(wěn)定性評價

井田主要可采煤層頂、底板巖石以泥巖為主，局部巖性為粉砂巖、細砂巖、粗砂巖、砂質(zhì)泥巖。天然抗壓強度的平均值為11.97～19.32MPa，均較我國同類巖石天然狀態(tài)下抗壓強度的經(jīng)驗值偏低。煤層頂?shù)装宓牟此杀葹?.35～0.37，較經(jīng)驗值偏高，無側(cè)限時側(cè)向應變與軸向應變比值較大，抵抗變形的能力較差。煤層頂?shù)装鍘r石的切變模量為2.69～4.64KMPa,體積模量為7.53～13.3KMPa，較經(jīng)驗值偏低。故各煤層頂?shù)装鍘r石均為抗水、抗風化和抗凍性能弱，易風化崩解離層和易軟化的軟質(zhì)巖，易發(fā)生片幫、冒落、井壁坍塌現(xiàn)象。

井田各主要可采煤層頂?shù)装寰鶎俨环€(wěn)定頂?shù)装澹ū?）。在今后開采過程中，應采取有效措施，加強煤層頂?shù)装寮懊簩幼陨淼墓芾砹Χ取?/p>

4　結(jié)語

該文分析了區(qū)內(nèi)各可采煤層的層位、厚度、結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律、可采性和穩(wěn)定性等煤層特征，并簡要介紹了各可采煤層頂?shù)装鍘r性及煤質(zhì)特征。

伊昭井田屬沉積型礦床[5]，井田主要含煤地層為侏羅紀西山窯組，共含煤12層，全井田可采及局部可采煤層6層，為穩(wěn)定-不穩(wěn)定型煤層，其中主要可采煤層2層（3號煤層、5號煤層)，均為穩(wěn)定型的厚-特厚煤層，結(jié)構(gòu)總體簡單。煤層均為低變質(zhì)煙煤，以不粘煤31號為主，部分為長焰煤41號。井田主要可采煤層頂?shù)装鍖俨环€(wěn)定頂?shù)装?。在未來礦床開采時，對圍巖需進行有效支護，確保安全生產(chǎn)。

通過該次針對伊昭井田煤層特征的研究，加深了對該區(qū)煤層分布特征及煤層賦存規(guī)律的認識，為估算該區(qū)煤炭資源儲量提供了依據(jù)。

[1]李盛富，王果，魏安心等。伊犁盆地侏羅系水西溝群層序地層學研究[J].鈾礦地質(zhì)，2006.22（1）：23-28.

[2]馬帥，田繼軍，吳天偉等。新疆伊犁盆地西山窯組沉積特征及聚煤規(guī)律[J].煤田地質(zhì)與勘探，2012，（2）18-21.

[3]MT/T596-1996，煙煤粘結(jié)指數(shù)分級.

[4]陳榮萬。影響煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性的地質(zhì)因素[J].煤礦開采，2003.8（4）：24-26.

[5]GB50218-94《工程巖體分級標準》.

[6]尚冠雄，試論中國煤礦床成因類型[J].中國煤田地質(zhì)，1998年01期.

P61[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-21-4

秦文靜（1980～），女，碩士研究生，地質(zhì)礦產(chǎn)工程師，研究方向為地質(zhì)勘探。