新疆瑪納斯縣塔西河礦區(qū)天欣煤礦勘探研究

徐登峰 王博 李明

摘要：井田位于瑪納斯縣城193°、直距53km處，公路里程約60km，行政區(qū)劃隸屬瑪納斯縣清水河鄉(xiāng)，面積約3.8457km2。井田內(nèi)含可采煤層17層，可采厚度累計為41.19m，可采含煤系數(shù)為6.44%，傾向為10°～30°，傾角為28°～80°，平均傾角為30°。井田內(nèi)煤層總體上以弱粘煤、長焰煤和中粘煤為主，井田內(nèi)煤層主要為特低灰-低中灰。共有17個可采煤層。

關(guān)鍵詞：天欣煤礦；塔西河礦區(qū)；勘探研究

1.井田概況

井田位于瑪納斯縣城193°方向，直距53km處，公路里程約60km，行政區(qū)劃隸屬于瑪納斯縣清水河鄉(xiāng)管轄。井田地處伊連哈比爾尕山北坡中山區(qū)，海拔1446m～1938m，區(qū)域有兩個地層分區(qū)，北部大部地區(qū)屬準(zhǔn)噶爾盆地分區(qū)，瑪納斯地層小區(qū)；F1斷層以南屬北天山地層分區(qū)伊連哈比爾尕地層小區(qū)。井田內(nèi)出露地層有侏羅系中統(tǒng)西山窯組、頭屯河組和第四系現(xiàn)代沉積；井田總體為向北偏東傾斜的單斜構(gòu)造，南部地層產(chǎn)狀較陡，井田內(nèi)未見巖漿巖出露。

2.井田含煤地層

井田含煤地層為中侏羅統(tǒng)西山窯組，該組在地質(zhì)區(qū)域上厚度約為815.63m～1457.47m，含煤較多，0.3m以上的煤層有42層。該組在井田內(nèi)出露厚度約為563.02m～715.55m，平均厚度為639.28m。井田內(nèi)0.3m以上的煤層有30層，平均厚度累計為47.04m，含煤系數(shù)為7.36%。井田內(nèi)含可采煤層17層，平均可采厚度累計為41.19m，可采含煤系數(shù)為6.44%。根據(jù)巖性、巖相特征和含煤性的差異，將西山窯組由下而上劃分為下部砂礫巖段、下含煤段、上含煤段和上部砂泥巖段。

3.區(qū)域地質(zhì)

井田及外圍區(qū)域位于烏魯木齊山前拗陷西段，三屯河-寧家河單斜構(gòu)造帶上，該構(gòu)造帶以F1斷層為界，南與伊連哈比爾干復(fù)背斜相接，區(qū)域出露地層有古生界和中生界。

本區(qū)域地層屬準(zhǔn)噶爾盆地分區(qū)，瑪納斯地層小區(qū)，F(xiàn)1斷層以南屬北天山地層分區(qū)伊連哈比爾干地層小區(qū)。區(qū)域地層均呈北西西～南東東展布，由南向北依次為中石炭統(tǒng)前峽組，下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組，中侏羅統(tǒng)西山窯組、頭屯河組，上統(tǒng)齊古組、喀拉扎組，下白堊統(tǒng)吐谷魯群。區(qū)內(nèi)斷裂有兩類，一類為與區(qū)域構(gòu)造線一致的北西西-南東東向逆斷層，見有南緣斷層（F1、F2）。F1是區(qū)域性的南傾的高角度逆斷層，走向延伸60km以上，它是中生界和古生界的分界線。也是烏魯木齊山前拗陷西段的南部邊界線之一，受其影響在井田以南八道灣組地層缺失，三工河組地層直接與前峽組接觸。斷層對西山窯組煤層無破壞作用。另外一類斷裂為北東向和北西向的扭推斷層（F3、F4），其規(guī)模不大，但常破壞煤層的連續(xù)性。本區(qū)巖漿巖多為中-新生代地層，未見巖漿巖出露。

4.井田地質(zhì)

4.1井田地層

井田內(nèi)出露地層由老至新有：西山窯組、頭屯河組和第四系現(xiàn)代沉積。中侏羅統(tǒng)西山窯組出露于井田南部，為井田主要含煤地層，為一套河湖相-泥炭沼澤相沉積，代表當(dāng)時溫暖潮濕氣候。呈近東西向展布，巖性為中粗粒巖屑砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、頁巖、泥巖等，夾煤層及煤線。根據(jù)層位、巖性組合、巖相及含煤性特征，可進(jìn)一步劃分為四個巖性段。分別為下部砂礫巖段、下含煤段、上含煤段、上部砂泥巖段。

中侏羅統(tǒng)頭屯河組出露于井田北部，以灰綠—紫紅色粉砂巖、細(xì)砂巖為主，夾薄—中厚層狀粗砂巖和紫紅色泥巖，底部為一層中厚層砂礫巖，井田內(nèi)僅部分出露，地層傾角為22°～30°。

第四系沖洪積層：主要分布于溝谷，另在山坡上可見到殘坡積物，為松散堆積的砂質(zhì)黃土、巖屑、巖塊等，厚1m～ 20m，地表有10cm～20cm的黑色腐殖土。

4.2井田構(gòu)造

井田構(gòu)造形態(tài)為：整體為北偏東30°方向的緩傾單斜構(gòu)造，地層傾角平均為30°，井田內(nèi)的地層整體形態(tài)為：南部陡，往北變緩，東部比西部稍陡。受F1斷層的影響，靠南部地層抬升，產(chǎn)狀較大，往北逐漸變緩，隨著煤系地層往西，其與F1斷層的距離變大，受其影響變小。

井田內(nèi)巖煤層傾向為10°～30°，傾角為28°～80°，平均傾角為30°。

在井田東部（天利煤礦范圍內(nèi)）+1550m水平以上的煤系地層傾角為45°～80°，+1550m水平以下地層傾角逐漸變小，地層產(chǎn)狀為45°～28°；在井田西部（天欣煤礦范圍內(nèi)）+1500m水平以上的煤系地層傾角為40°～50°，+1500m水平以下地層傾角逐漸變小，地層產(chǎn)狀為40°～28°。

通過本次核實工作，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料與現(xiàn)有的井下探采工程，井田內(nèi)煤系地層延伸穩(wěn)定，無斷裂構(gòu)造破壞。井田未發(fā)現(xiàn)大于20m的斷裂構(gòu)造。

4.3巖漿巖

井田內(nèi)無巖漿巖活動，未見巖漿巖出露。

5.煤層特征

5.1煤層層數(shù)及含煤系數(shù)

中侏羅統(tǒng)西山窯組是井田內(nèi)唯一的含煤地層。該組在區(qū)域上厚815.63m～1457.47m，含煤較多，0.3m以上的煤層有42層，部分煤層在走向上變化較大，有局部膨大、尖滅現(xiàn)象。該組在井田內(nèi)出露厚度為563.02m～715.55m，平均厚度為639.28m，井田內(nèi)0.3m以上的煤層30層，平均厚度累計為47.04m，含煤系數(shù)為7.36%。井田內(nèi)含可采煤層17層，煤層平均可采厚度累計為41.19m，可采含煤系數(shù)為6.44%。

5.2煤層的垂向組合與分布特征

煤層在垂向上可分為三個大組合、六個小組合，大組合與地層劃分一致。

（1）第一大組合（下含煤段煤層組合）

該組合厚171.36m～230.53m，在井田內(nèi)分布較均勻，總體呈兩邊厚中間略薄的趨勢，組合內(nèi)含編號的B1～B9號煤層10層，和未編號的5層薄煤層組成，以煤層間距小、層數(shù)多、總厚大為特征。根據(jù)煤層垂向上的疏密關(guān)系，可自下而上分為四個小組合。

①B1煤層獨立組合：它分布于大組合的底部，底部砂礫巖段之上，與其上組合間距15.82m～33.90m，呈兩邊厚中間薄的變化。

②B22-B4煤層組合：由4層編號煤層組成，該組合厚度為35.35m～69.17m，以煤層間兩兩相伴為特征，B22、B23兩層相伴，B3、B4兩層相伴，而且厚度對比也較明顯，其中B3、B4較厚，B22、B23稍薄。

③B5-B7煤層組合：該組合厚度為20.81m～58.69m，表現(xiàn)為兩邊寬中間窄，西部比東部略寬，煤層間距從西往東逐漸變窄，單煤層厚度從下而上為中間厚兩邊薄的特征。

④B8～B9煤層組合：該組合分布于大組合的頂部，中含煤段之下，煤層間距小，組合厚度為10.65m～22.31m，表現(xiàn)為西部窄東部寬。

（2）第二大組合（上含煤段煤層組合）

該組合厚150.61m～223.69m，西厚東薄的變化趨勢，組合內(nèi)含8層編號和5層不穩(wěn)定的未編號薄煤層。以煤層之間相對離散為特征，自下而上可分為兩個小組合。

①B10～B14厚煤層組合：組合厚90.65m～114.17m，平均106.52m，總體厚度較穩(wěn)定，B10、B11煤層間距較小，B12+13、B14煤層厚度較大且較穩(wěn)定。

②B15～B17煤層組合，由3層編號煤層和3層不穩(wěn)定的未編號薄煤層組成，是以薄煤層組成的相伴關(guān)系明顯的組合。

（3）第三大組合（上含煤段煤層組合）

上含煤段332.26m的地層中，上部只含煤線，下部100m中含8層0.38m～1.50m的薄煤層，第三大組合即是指此層序中的煤層，以煤層薄、夾矸多、可采層少、煤層穩(wěn)定性差為此組合的特征。

5.3可采煤層

井田內(nèi)有可采的編號煤層17層，分別為B1煤層、B22煤層、B23煤層、B3煤層、B4煤層、B5煤層、B6煤層、B7煤層、B8～B17煤層井田內(nèi)的煤類分為煉焦用煤和非煉焦用煤兩大類。

6.煤層對比

井田內(nèi)含大于0.3m的煤層、煤線30層，分布于西山窯組下含煤段、上含煤段、上部砂泥巖段中，煤層相對集中，主要煤層特征較為明顯，因此易于對比。

煤層對比首先選用垂向組合對比，其次再在各組合內(nèi)部運(yùn)用綜合手段，區(qū)分對比各煤層。以垂直剖面對比為基礎(chǔ)，以煤層垂向組合特征為主要方法，結(jié)合煤層層間距，煤層自身特征，特殊層位及地球物理測井曲線逐層對比。

6.1地層特征對比

井田內(nèi)西山窯組特征明顯，按沉積順序，下含煤段和上含煤段為灰色、灰白色的以細(xì)碎屑沉積為主的地層，而底砂巖段為灰色、灰白色的粗粒沉積為主的地層，底砂巖段粒度結(jié)構(gòu)特征在野外極易識別，下含煤段和中含煤段間以一層中粗砂巖為界，也極易識別，用這一特征能很容易地區(qū)別出各含煤組合的煤層。

6.2標(biāo)志層和標(biāo)志性煤層對比

下部砂礫巖段以頂部厚層狀的粗砂巖與下含煤段含煤組合分界，下含煤段含煤組合以頂部一層中粗砂巖與上含煤段含煤組合和分界，這兩層砂巖就成了區(qū)分各含煤組合的標(biāo)志層。

B3、B4煤層分布于下含煤段含煤組合的中下部，為區(qū)內(nèi)主要可采煤層，以其厚度大、間距穩(wěn)定有別于區(qū)內(nèi)其他煤層，為標(biāo)志性煤層；B9煤層分布于下含煤段含煤組合的頂部，煤層間距穩(wěn)定，且B9煤層分布于下含煤段含煤組合的頂部，厚度穩(wěn)定，也為標(biāo)志性煤層；B12+13煤層在井田西部為B12和B13煤層，間距為5m左右，往東逐漸靠攏，最后合為一層，即B12+13煤層，其厚度在全區(qū)較穩(wěn)定，局部有分叉現(xiàn)象，特征明顯，為標(biāo)志性煤層。

利用上述特征能很好地認(rèn)識和對比B3、B4、B9、B12+13煤層及其含煤組合。

6.3煤層組合特征對比

井田內(nèi)西山窯組可采煤層主要分布在下含煤段和上含煤段，下含煤段和上含煤段間以一層中粗砂巖為界。下含煤段煤層組合和上含煤段煤層組合具有各自的含煤特征。下含煤段煤層組合：該組合厚171.36m～230.53m，在井田內(nèi)分布較均勻，總體呈西部厚東部略薄的趨勢，組合內(nèi)含編號的B1～B9號煤層10層，和未編號的5層薄煤層組成，以煤層間距小、層數(shù)多、總厚大為特征。根據(jù)煤層垂向上的疏密關(guān)系，可自下而上分為四個小組合。上含煤段煤層組合：該組合厚150.61m～223.69m，西厚東薄的變化趨勢，組合內(nèi)含8層編號和5層不穩(wěn)定的未編號薄煤層。以煤層之間相對離散為特征，自下而上可分為兩個小組合。

通過對比可以看出，B3、B4、B6、B9、B11、B12+13、B14煤層為穩(wěn)定至較穩(wěn)定的中厚-厚煤層。B1煤層在各鉆孔的密度曲線上反映較為均勻、一致，電阻率曲線底界面較為緩斜，頂界面較為陡直、并在曲線根部有一負(fù)峰反映，B4、B3、B22、B23煤層厚度、間距相似，測井電阻率、天然伽瑪曲線形態(tài)相近，特征明顯。B15煤層部分鉆孔從密度曲線上反映結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜多變，有薄層夾矸，厚度變化也較大。根據(jù)上述測井曲線特征對比，為煤層對比提供了更多的依據(jù)，提高了煤層對比的可靠性。

7.煤質(zhì)分析

各煤層物理性質(zhì)基本相同，煤層多為瀝青光澤-弱瀝青光澤，黑色，易染手，條痕黑褐色，節(jié)理不太發(fā)育，性脆易碎，鉆孔中取出的煤芯樣大多呈塊狀，塊狀的煤樣斷口以參差狀為主，局部可見貝殼狀。煤的宏觀煤巖組分以半亮煤及暗煤為主，肉眼煤巖類型為半亮型-半暗型。各煤層中有機(jī)質(zhì)組分占60.00%～98.50%，平均90.24%，無機(jī)質(zhì)組分為1.50%～40.00%，平均9.76%。

井田內(nèi)各煤層中有機(jī)質(zhì)組分大多以鏡質(zhì)體為主，惰質(zhì)體次之，殼質(zhì)體和半鏡質(zhì)體少量；B1煤層中有機(jī)質(zhì)組分以惰質(zhì)體為主，鏡質(zhì)體次之，殼質(zhì)體少量。

鏡質(zhì)體：各煤層中的鏡質(zhì)體主要以無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體中的基質(zhì)鏡質(zhì)體和碎屑鏡質(zhì)體為主。基質(zhì)鏡質(zhì)體油浸反射色為深灰色，不顯示細(xì)胞結(jié)構(gòu)，表面不純凈，且不平整，略顯突起；碎屑鏡質(zhì)體粒徑較小，呈不規(guī)則狀分布。各煤層鏡質(zhì)體的含量在45.6%～89.0%之間。

惰質(zhì)體：主要為絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體，可見碎屑惰質(zhì)體，油浸反射色為白色，突起較高。各煤層惰質(zhì)體的含量在9.80%～54.40%之間。

殼質(zhì)體：主要為小孢子體，呈蠕蟲狀分布。各煤層殼質(zhì)體的含量在0%～5.4%之間。

無機(jī)質(zhì)組分：各煤層無機(jī)質(zhì)組分主要為粘土礦物，呈浸染狀或薄層狀分布。

顯微煤巖類型：經(jīng)過煤巖鑒定，井田內(nèi)各煤層顯微煤巖類型均為微鏡惰煤亞型。

8.煤的成因類型及變質(zhì)階段

8.1煤的成因類型

從煤層的顯微煤巖組分可知：煤的有機(jī)質(zhì)由鏡質(zhì)體、惰質(zhì)體、殼質(zhì)體組成；元素分析中氫元素含量較低，說明成煤植物以植物莖、根等木質(zhì)纖維組成，因此井田內(nèi)煤的成因類型為腐殖煤。

8.2煤的變質(zhì)階段

根據(jù)測定結(jié)果，井田內(nèi)各煤層鏡質(zhì)組最大反射Rmax在0.55～0.72之間，平均為0.65，變質(zhì)程度均較低，煤化程度為中煤級煤Ⅰ～Ⅱ級，其中，大多為中煤級煤Ⅱ級，少量為中煤級煤Ⅰ級。

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