河南胡襄煤礦控礦因素及找礦方向研究

郭冰

（1.河南理工大學(xué)，河南 焦作 454000；2.河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院，河南 鄭州 450052）

河南胡襄煤礦控礦因素及找礦方向研究

郭冰1，2

（1.河南理工大學(xué)，河南 焦作 454000；2.河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院，河南 鄭州 450052）

本文以河南胡襄煤田為研究對象，在分析胡襄煤田地質(zhì)概況的基礎(chǔ)上，探討了其煤層深度、覆蓋層厚度、構(gòu)造特征、頂部以及底部層的巖性特征，并對這些因素的控礦作用進(jìn)行分析，最后指出了今后的找礦方向，以期為今后的找礦工作提供參考。

控煤因素；找礦；構(gòu)造

胡襄煤田是2005年河南地礦局發(fā)現(xiàn)的一個大型煤田，煤層埋深較深，均值大于900m；含煤的層系為石炭-二疊系，主要采煤層系為二2和二1層系；煤層的主要煤類為焦煤瘦、煤炭和貧煤。本文根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行細(xì)致研究，探討區(qū)內(nèi)煤層的賦存特征及控礦因素，有利于胡襄煤田的開發(fā)，對下一步的礦井的部署也可提供參考。

1 胡襄煤田地質(zhì)概況

胡襄煤田位于華北拗陷次級構(gòu)造單元通許隆起的東段，東部毗鄰永城斷陷褶皺帶，南部毗鄰周口凹陷，北部是開封凹陷。整個區(qū)域主要是斷裂構(gòu)造，整體走向為東西方向，煤田的南部褶皺構(gòu)造比較發(fā)育。區(qū)域內(nèi)地層總體為由北向南方向的單斜構(gòu)造，傾角范圍為3°～13°。

2 煤層富集規(guī)律及控制因素

煤礦的富集規(guī)律可以從多個方面進(jìn)行具體分析，如從煤層的生產(chǎn)情況、儲存條件等進(jìn)行具體分析。本文主要研究了胡襄煤田的煤層厚度及埋藏深度，整個煤田的有效埋深、地質(zhì)上的構(gòu)造特征，煤層的頂部和底部兩端的巖性及變質(zhì)程度等各方面對煤層富集的影響。

2.1 煤層厚度

煤層的厚度會影響煤炭的生產(chǎn)能力及儲集強(qiáng)度。當(dāng)煤層厚度增加時，整個煤層的儲集能力也會隨之增加。對于二1煤層，煤層的厚度并不會成為影響煤層含煤量的主要因素，但煤層厚度卻是影響二2煤層儲集能力的主要因素之一。當(dāng)煤層厚度逐漸增加時，含煤量也會隨之增加。這主要是因為煤層的儲層本身就是一種高度致密的低滲透性巖層，煤層的上部層位和下部層位對中部層位有較好的封蓋作用。

2.2 煤層埋深

根據(jù)研究區(qū)域的二2層和二1層埋深和煤層儲集量的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，隨著埋深的增加，煤層的儲集量具有增加的趨勢，兩者之間具備了一定的關(guān)系，但這種關(guān)系并不明顯。對于二2層系來說，煤層的埋深對煤層的儲集量有一定影響，隨著埋藏深度的增加，煤層的儲集量變化趨勢是首先快速增加然后緩慢增加。但對于二1層系來說，煤層的埋藏深度對煤層儲集量的影響較小。

2.3 上覆層厚度

通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)上覆層厚度增加時，煤層的儲集能力也會隨之增加，且兩者之間具備了一定的對數(shù)關(guān)系。從統(tǒng)計學(xué)得出兩者的關(guān)系為［1］：

上述公式中：W是煤層的儲集量，D則是上覆層的厚度。

可見，上覆層厚度也是影響二2層系儲集能力的主要因素之一，具體表現(xiàn)為：隨著上覆層基巖厚度的增加，儲集能力先是快速增加而后緩慢增加。但對于二1層系，上覆層的基巖厚度對煤層儲集能力的影響并沒有表現(xiàn)得特別明顯，這說明，上覆層厚度的大小對此層系儲集能力的影響并不大。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造

2.4.1 褶皺構(gòu)造。柘城向斜，處在普查區(qū)西部的南段，整個向斜主要受斷層DF11的影響，走向為從北西西-南東東方向變?yōu)闁|西方向，且東西方向的向斜斷層比較多，兩端并不對稱，北西西-南東東方向的向斜比較對稱。所以，對于二2和二1兩個層系，構(gòu)造運(yùn)動導(dǎo)致煤從向斜軸部向兩端運(yùn)移，最后形成富集帶。這主要是因為東西方向的向斜抬起且由北東向南西方向發(fā)生傾覆，北西西-南東東方向的向斜兩翼聚集的煤炭向東西方向轉(zhuǎn)移，但東西方向的向斜受到斷層的影響，東西向向斜兩端煤炭儲集量不是很高。

柘城背斜，處在普查區(qū)西部南段，走向為東西方向，兩翼不對稱，北部傾角比較小，南部傾角比較大，西部及北翼因為斷層的影響走向發(fā)生變化。通過分析發(fā)現(xiàn)，煤炭從兩端向軸部運(yùn)移，最后形成富集帶，特別是東段的南翼部分，含量較高；但北段及西段的南翼因為斷層的原因，含量比較低。

2.4.2 斷裂構(gòu)造。從胡襄煤田鉆孔和斷裂構(gòu)造的位置關(guān)系來看，無論是二2層系還是二1層系，距離斷層比較近的鉆孔及處在煤層露頭線的鉆孔含煤量比其他鉆孔要小，且下盤含量要比上盤含量要小，這主要是因為：第一，胡襄煤田斷層一般為張性正斷層，封閉性特別差，容易發(fā)生運(yùn)移；第二，因為下降盤在下降時，構(gòu)造運(yùn)動比較強(qiáng)烈，在對煤層進(jìn)行作用時，溫度逐漸增加，導(dǎo)致更多煤層分子結(jié)構(gòu)發(fā)生熱分解，造成局部生烴量增大；第三，下降盤容易發(fā)生次級斷裂，破壞煤層的運(yùn)移通道，此外，構(gòu)造運(yùn)動的結(jié)果增加了對煤體結(jié)構(gòu)的整體破壞程度，這大大降低了煤層的滲透能力，使煤炭相對富集；第四，在煤層露頭線附近，煤層的覆蓋層滲透能力比較強(qiáng)，導(dǎo)致煤的運(yùn)移，造成儲集量降低。

2.5 變質(zhì)程度

根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，胡襄煤田煤層的含量和煤層R0之間具有很明顯的離散性，煤層的含量隨著R0max的增大而增加。可見，煤的變質(zhì)程度也在一定程度上影響二2和二1層系含量的變化。這主要是因為，煤的變質(zhì)程度越大，微孔的含量就會越高，煤炭的表面積也會跟著變大，進(jìn)而增強(qiáng)了煤層的吸附能力［2］。

3 深部煤炭資源找礦方向

河南省古生界石炭二疊系煤層比較發(fā)育，深度在2 000m以內(nèi)的含煤面積可達(dá)14 540 km2，可預(yù)測總煤量為926億t，能源潛力非常巨大。商丘-杞縣隆起區(qū)大面積埋藏石炭二疊系煤炭低層，并且具有較好的連續(xù)性。通過已經(jīng)勘探過的胡襄區(qū)可以知道，主要可采的煤層埋藏深度最淺的是950m，二1層煤層的厚度為1.3～2.45m，整個煤層的累積厚度可達(dá)5m左右。預(yù)測整個煤層埋藏深度在2 000 m以內(nèi)的含煤面積可以達(dá)到3 300 km2以上，整個煤炭資源量超過190億t［3］，找礦潛力巨大，是一個非常好的煤炭資源后備地區(qū)。

4 結(jié)論

①煤層的厚度對胡襄煤田的含量有一定影響，且當(dāng)煤層厚度增加時，煤層的含量也在隨之增加。

②煤層的埋藏深度和有效的埋藏深度是胡襄煤田二2層系含量的重要影響因素之一，且影響非常明顯，含量隨著埋深的增加，都呈現(xiàn)出先快速增加然后緩慢增加的趨勢，但對二1層系含量的影響不太明顯。

③煤的變質(zhì)程度、地質(zhì)構(gòu)造特征及煤層頂部和底部的巖性對胡襄煤田二1層系和二2層系的含量也有一定程度的影響。

［1］ 張連強(qiáng)，楊義棟.河南胡襄礦區(qū)深部煤層地質(zhì)特征及其對瓦斯賦存的影響［J］.地質(zhì)與資源，2001（6）：469-472.

［2］ 張勝利，李寶芳，陳曉東.鄂爾多斯盆地東緣煤層氣控制因素探討［J］.石油勘探與開發(fā)，1996（4）：11-15.

［3］ 趙慶波.煤層氣地質(zhì)選區(qū)評價理論與勘探技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009.

Study on Ore Control Factors and Prospecting Direction of Hu xiang Coal Mine in Henan

Guo Bing1,2
（1.Henan Polytechnic University，Jiaozuo Henan 454000；2.Henan Province General Institute of Coal Geology Exploration，Zhenzhou Henan 450052）

Taking Huxiang coal mine in Henan as the research object,on the basis of analyzing the geologi?cal situation of Huxiang coal mine,this paper discussed the coal seam depth,cover thickness,structural characteristics,the top and bottom layer lithology,and analyzed these factors of ore controlling role,finally pointed out the prospecting direction in the future,in order to provide reference for future prospecting work.

coal controlling factors;prospecting;structureStudy on ore

P618.51

A

1003-5168（2017）11-0101-02

2017-10-09

郭冰（1979-），男，本科，工程師，研究方向：煤炭地質(zhì)勘查。