云南彝良縣兩河煤礦地質(zhì)特征與可采煤層評價(jià)研究

劉勝彪，張正國

(云南煤層氣資源勘查開發(fā)有限公司，云南 昆明 650000)

1 礦區(qū)地層及含煤地層

兩河煤礦區(qū)內(nèi)出露的地層由老至新有二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)，二疊系上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組(P3β)，二疊系上統(tǒng)宣威組(P3x),三疊系下統(tǒng)卡以頭組(T1k),三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f),三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1y),三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組(T2g),三疊系上統(tǒng)須家河組(T3x)及第四系(Q)[1]。

兩河煤礦區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)宣威組(P3x)，地層厚度132.75 m，根據(jù)其巖性組合特征可劃分為兩段。第1段厚68.75 m，巖性以紫紅色、紫灰色凝灰質(zhì)泥巖，玄武質(zhì)粉砂巖夾薄層炭質(zhì)泥巖為主，一般不含煤層；第2段厚66.97 m，巖性以淺灰色、深灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及煤層為主。

宣威組第2段中含煤3～8層，一般6層，編號自上而下依次為C1、C2、C3、C4、C5、C6等，煤層總厚2.09 m，含煤系數(shù)3%。局部可采煤層1層，可采煤層平均總厚0.71 m，可采含煤系數(shù)1%。

2 礦區(qū)構(gòu)造

2.1 褶曲

彝良縣兩河向斜總體為一由南西自北東展布的向斜構(gòu)造，向斜軸部出露地層為三疊系上統(tǒng)須家河組(T3x)細(xì)—中粒石英砂巖，由軸部至兩翼依次為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組(T2g)紫紅色、灰綠色碎屑巖夾層狀石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，三疊系下永寧鎮(zhèn)組(T1y)薄～中厚層狀石灰?guī)r，三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)紫灰色、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，三疊系下統(tǒng)卡以頭組(T1k)灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，二疊系上統(tǒng)宣威組(P3x)泥質(zhì)粉砂巖夾煤層，二疊系上統(tǒng)峨嵋山組(P3m)玄武巖等。各地層出露完整，連續(xù)性較好。向斜北西翼巖層產(chǎn)狀在軸部近水平，至含煤地層部分，巖層逐漸變?yōu)榻谥绷ⅲ幌蛐蹦蠔|翼地層傾角在軸部近水平，至含煤地層部分漸變至40(°)。即兩河煤礦區(qū)總體為一軸部較舒緩，北西翼緊密，南東翼傾角相對較平緩的不對稱向斜構(gòu)造形態(tài)。

2.2 斷層

兩河煤礦區(qū)目前尚未發(fā)現(xiàn)大的斷層，本次工作僅在窩窩頭、麥子壩等飛仙關(guān)組和關(guān)嶺組地層里觀測到了斷距小于10 m的斷層，斷層產(chǎn)狀分別為78(°)∠54(°)和32(°)∠65(°)，斷層性質(zhì)均為逆斷層，斷層延伸長度不詳，推測二者均未切割至含煤地層。

煤礦區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造形態(tài)為軸部較舒緩，北西翼緊密，南東翼傾角相對較平緩的不對稱向斜構(gòu)造形態(tài)；向斜北西翼含煤地層呈陡傾斜和輕微倒轉(zhuǎn)，構(gòu)造復(fù)雜程度為中等類型；南東翼傾角相對較平緩，構(gòu)造類型中等偏簡單。含煤地層未發(fā)現(xiàn)受巖漿侵入影響，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。煤礦區(qū)總體構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型[2-3]。

3 煤層對比研究

3.1 地質(zhì)特征

兩河煤礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等，地層層序正常，地層巖性組合特征明顯，含煤地層未發(fā)現(xiàn)受斷層破壞和巖漿巖侵入的影響，為巖、煤層對比提供了有利的條件。煤層對比以煤層結(jié)構(gòu)、夾矸特性、煤層組合特征、頂?shù)装鍘r性巖相特征等為對比標(biāo)志，遵循從整體到局部、從宏觀到微觀、先易后難的原則逐一進(jìn)行對比。根據(jù)上述對比方法和原則，區(qū)內(nèi)共確定巖、煤層對比標(biāo)志4個(gè)，分別編號為b1、b2、b3、b4，分述如下。

b1：卡以頭組與宣威組地層分界巖性組合特征?？ㄒ灶^組地層以灰綠色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，底部與宣威組接觸帶上顏色變淺，巖性變細(xì)，硅質(zhì)條帶及包裹體明顯增多，下伏宣威組地層以灰及深灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，兩組地層較容易區(qū)分，其分界線即為區(qū)內(nèi)第1個(gè)巖、煤層對比標(biāo)志。

b2：C2、C3煤層巖性組合特征。區(qū)內(nèi)C2與C3煤層之間有一層厚3～5 m的細(xì)砂巖，成分以長石為主，鈣、泥質(zhì)膠結(jié)，分選性中等。該層細(xì)砂巖較為純凈，夾深灰色炭質(zhì)條帶是其主要特征，此標(biāo)志全區(qū)發(fā)育。細(xì)砂巖以上第1層煤即為C2煤層，以下第1層即為C3煤層[4-5]。

C2煤層之上常發(fā)育1～2層煤層或炭質(zhì)泥巖，編號為C1，與C2煤層間距1.73～4.50 m，有時(shí)與C2煤層合并。

b3：C4煤層及其頂?shù)装鍘r性特征。C4煤層為區(qū)內(nèi)層位較穩(wěn)定煤層，據(jù)本次工程控制，其厚度有由淺入深變厚的趨勢。C4煤層與C3煤層之間菱鐵巖條帶增多，巖石較堅(jiān)硬。C4煤層以下，地層巖性變化較大，鐵質(zhì)增多，煤層賦存不穩(wěn)定，多以薄煤層或炭質(zhì)泥巖形式出現(xiàn)。

C4煤層以下至宣威組二段底部，一般發(fā)育兩層煤層或炭質(zhì)泥巖，本次工作將其編號為C5、C6。

b4：宣威組一、二段分界巖性組合特征，分界標(biāo)志為第一層紫紅色凝灰?guī)r頂板，據(jù)調(diào)查，區(qū)內(nèi)煤層全部賦存于此標(biāo)志以上的宣威組第2段，此標(biāo)志以下的第1段不含煤層。此標(biāo)志全區(qū)發(fā)育，為區(qū)內(nèi)巖、煤層對比的重要標(biāo)志。

3.2 地球物理測井曲線特征

本區(qū)測井曲線對比的對象主要是含煤段地層。對比方法以曲線形態(tài)特征對比為主，將測井曲線形態(tài)及其變化規(guī)律作為主要對比依據(jù)，同時(shí)也參考了層厚、層間距、巖性的變化規(guī)律。對比選用1∶200深度比例尺的自然伽瑪(GR)、伽瑪伽碼(GG)和電阻率電位(NR)3種曲線。煤礦區(qū)內(nèi)四個(gè)鉆孔的測井曲線全部參加了對比，通過對各種測井曲線的詳細(xì)研究，共獲得了4個(gè)在煤礦區(qū)內(nèi)具有代表性、形態(tài)特征明顯、分布穩(wěn)定的測井曲線對比標(biāo)志。現(xiàn)將4個(gè)標(biāo)志的曲線形態(tài)特征描述如下[6-7]。

1)WB1∶C1煤層標(biāo)志

在含煤地層的上部，C1煤層在GG曲線上呈高值正異常，且在C1煤層頂板或者底板，GR曲線上呈塊狀高值正異常。與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負(fù)異常一一對應(yīng)，在C1煤層下部出現(xiàn)的煤層就是C2煤層。利用此標(biāo)志可以準(zhǔn)確地確定C1煤層的層位(見圖1)。

圖1 C1煤層標(biāo)志特征曲線圖

2)WB2∶C3煤層組合標(biāo)準(zhǔn)

WB2標(biāo)志的特點(diǎn)是C3煤層在GG曲線上呈尖峰狀正異常，與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負(fù)異常一一對應(yīng)。且在C3煤層底板GR曲線上呈兩個(gè)塊狀低值負(fù)異常(見圖2)。

圖2 C3煤層組合標(biāo)準(zhǔn)特征曲線圖

3)WB3∶C4煤層組合標(biāo)志特征。

在含煤地層中段，C4煤層在GG曲線呈高值尖峰狀正異常，與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負(fù)異常一一對應(yīng)。且在C4煤層底部NR曲線呈塊狀高值正異常。與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負(fù)異常一一對應(yīng)。在C4煤層下部接著出現(xiàn)的煤層就是C5煤層(該煤層區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定)。該標(biāo)志煤礦區(qū)內(nèi)穩(wěn)定(見圖3)。

圖3 C4煤層組合標(biāo)志特征曲線圖

4)WB4∶基低特征

含煤地層的底部進(jìn)入了峨眉山組玄武巖地層，在該地層的頂部主要是凝灰?guī)r為主，凝灰?guī)r在GR曲線呈中高幅值的正異常。在NR曲線低幅值負(fù)異常，和含煤地層有著明顯的差別，容易區(qū)分。進(jìn)入玄武巖地層后，玄武巖在GG、GR曲線上呈低值負(fù)異常，且曲線平直，NR曲線則呈高值正異常(見圖4)。

圖4 煤層底部凝灰?guī)r標(biāo)志特征曲線圖

4 煤層可采性評價(jià)

區(qū)內(nèi)6層編號煤層平均厚度均小于0.70 m，達(dá)不到最低可采厚度要求。其中部分煤層所有工程控制點(diǎn)均小于最低可采厚度；個(gè)別煤層有少量工程控制點(diǎn)達(dá)到可采厚度。分述如下：

C1煤層：6個(gè)工程控制點(diǎn)中，1個(gè)點(diǎn)尖滅，1個(gè)點(diǎn)為碳質(zhì)泥巖，厚度0.00～0.56 m，平均0.23 m，厚度變化較大，均達(dá)不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C2煤層：6個(gè)工程控制點(diǎn)中，1個(gè)點(diǎn)為碳質(zhì)泥巖，煤層厚度0.08～0.47 m，平均0.26 m，均達(dá)不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C3煤層：7個(gè)工程控制點(diǎn)，厚度0.08～0.50 m，平均0.38 m，均達(dá)不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C4煤層：8個(gè)工程控制點(diǎn)，厚度0.08～0.74 m，平均0.35 m，厚度變化較大。本煤層有兩個(gè)工程控制點(diǎn)達(dá)到最低可采厚度，厚度分別為0.68 m和0.74 m，兩個(gè)點(diǎn)均位于中深部，其余工程控制點(diǎn)均不可采。本煤層為局部可采煤層。

C5煤層：9個(gè)工程控制點(diǎn)，厚度0.10～0.45 m，平均0.24 m，均達(dá)不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C6煤層：6個(gè)工程控制點(diǎn)，厚度0.20～0.81 m，平均0.41 m，厚度變化較大。本煤層有1個(gè)工程控制點(diǎn)達(dá)到最低可采厚度，厚度為0.81 m(ZK902孔)，其余工程控制點(diǎn)均不可采。推測本煤層在中深部局部地段為可采煤層，屬零星可采煤層。

5 結(jié) 論

1)兩河煤礦區(qū)內(nèi)巖、煤層對比工作遵循從整體到局部、從宏觀到微觀的原則，運(yùn)用煤層、頂?shù)装鍘r性組合特征、地球物理測井曲線特征等標(biāo)志進(jìn)行綜合對比，對比方法較為妥當(dāng)。首先通過b1、b4以及WB4等標(biāo)志，將對比范圍限定在宣威組第2段以內(nèi)；第二，通過WB1、WB2、WB3、b2、b3等標(biāo)志將區(qū)內(nèi)層位較穩(wěn)定的C1、C2、C3、C4等3層煤的層位加以確定。通過對比，C2、C3、C4等3層煤對比可靠，C1煤層對比基本可靠，C5、C6等2層煤對比不可靠。

2)煤礦區(qū)內(nèi)6層煤層，僅一層為局部可采，為較穩(wěn)定型煤層，勘查內(nèi)煤層穩(wěn)定程度類型歸屬于較穩(wěn)定型。