陜北侏羅紀(jì)煤田小壕兔地區(qū)煤層發(fā)育特征

韓其言

（陜西煤田地質(zhì)化驗(yàn)測(cè)試有限公司，陜西 西安710054）

小壕兔地區(qū)地處陜西與內(nèi)蒙古自治區(qū)兩省交界部位，位于陜西省神木縣西南、榆林市西北，設(shè)置礦業(yè)權(quán)主要包含探礦權(quán)小壕兔一號(hào)井田及小壕兔二號(hào)井田[1]。區(qū)域位于鄂爾多斯盆地內(nèi)部平緩斷塊的東勝～靖邊單斜區(qū)，地層由老到新主要發(fā)育中生界三疊系（T）、侏羅系（J）、白堊系（K）、及新生界新近系（N）、第四系沉積（Q），本次研究主要為侏羅系延安組J2y。

1 煤層發(fā)育特征

根據(jù)施工鉆孔信息及以往地質(zhì)資料，區(qū)內(nèi)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組含煤地層，主要發(fā)育的可采煤層有1-2、2-2、3-1、4-2、4-3、5-2和5-2 下7 層，分述如下：

（1）1-2煤：分布于延五段上部，平均厚度3.35m。

（2）2-2煤：分布于延四段上部，平均厚度1.05m。

（3）3-1煤：分布于延三段頂部，平均厚度2.33m，煤層由西北向東南呈逐漸變薄趨勢(shì)，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本次施工鉆孔含1 層夾矸。

（4）4-2煤：分布于延二段中部，平均厚度1.43m，煤層厚度變化小。

（5）4-3煤：分布于延二段中部，平均厚度0.81m。

（6）5-2煤：分布于延一段頂部，平均厚度3.4m，煤層由東北向西南呈逐漸變薄，本次施工鉆孔含2 層夾矸。

（7）5-2下煤：分布于延一段上部，平均厚度2.58m，煤層由東北向西南呈逐漸變薄，本次施工鉆孔含2 層夾矸。

圖1 部分鉆孔煤層巖芯照片

2 煤質(zhì)特征

依據(jù)該區(qū)域鉆孔化驗(yàn)資料，區(qū)域整體煤質(zhì)特征如下：

（1）工業(yè)分析：①浮煤：揮發(fā)分Vdaf 31.47%～49.43%，平均37.75%，灰分Ad 1.9%～27.75%，平均6.3%，水分Mad 0.66%～5.8%，平均2.67%，固定碳FCad 40.23%～64.43%，平均56.86%；②原煤：揮發(fā)分Vdaf 30.01%～45.54%，平均36.76%，灰分Ad 2.11%～29.59%，平均7.42%，水分Mad 3.08%～10.18%，平均6.67%，固定碳FCad 39.67%～64.49%，平均54.73%；

（2） 硫：原煤全硫0.17～2.8%，平均0.65%，浮煤全硫0.2～1.5%，平均0.38%；整體以特低硫、低硫煤為主[2]，占86.7%；

（3）粘結(jié)指數(shù)：GR.I 0～10，平均2.86。研究區(qū)整體上以不粘煤31 號(hào)為主，局部可見(jiàn)長(zhǎng)焰煤41 號(hào)[3]。

3 煤巖特征

3.1 宏觀煤巖特征

區(qū)域煤層整體呈黑色半亮型煤為主，其次半暗型煤，條痕褐黑色，由亮煤、暗煤夾少量鏡煤寬條帶組成，弱瀝青光澤，參差狀斷口，偶見(jiàn)端割理發(fā)育，被方解石充填，偶見(jiàn)黃鐵礦薄膜。

3.2 顯微煤巖特征

根據(jù)部分鉆孔化驗(yàn)測(cè)試結(jié)果（見(jiàn)表1），區(qū)域煤巖特征如下：①有機(jī)顯微組分：區(qū)域總體煤巖特征以惰質(zhì)組為主，平均含量49.97%，惰質(zhì)組主要為為絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體；鏡質(zhì)組平均含量46.9%，鏡質(zhì)組主要為基質(zhì)鏡質(zhì)體、均質(zhì)鏡質(zhì)體?？v向上表現(xiàn)出一定非均質(zhì)性，其中1-2煤、3-1煤整體上以鏡質(zhì)組為主，含量31.8%～79.4%，4-2煤、4-3煤、5-2煤整體上以惰質(zhì)組為主，含量31.6%～72.3%。②無(wú)機(jī)顯微組分：主要包含粘土、黃鐵礦、方解石等，含量0.4%～5.8%，粘土礦物主要團(tuán)塊狀，黃鐵礦呈斑塊狀、星點(diǎn)狀、脈狀，方解石呈塊狀、脈狀。平均最大反射率0.53～0.59%。

表1 區(qū)域煤巖特征（平均）

4 煤層氣特征

根據(jù)煤芯解吸情況，區(qū)域煤層含氣量0.01～0.12m3/t（空氣干燥基）。

根據(jù)錄井資料，結(jié)合本次施工鉆孔測(cè)井資料，確定煤層與巖層氣測(cè)值界限（圖2），并以此界限分別統(tǒng)計(jì)煤層、巖層氣測(cè)值分布情況。

根據(jù)錄井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，區(qū)域施工鉆孔氣測(cè)值煤層段主要分布于0.8～1.4（圖3），

從結(jié)果上看，區(qū)域巖層段煤層氣含量總體隨深度增加而增大（圖4），煤層段則相關(guān)性不明顯，整體表現(xiàn)為煤層氣含量低。

圖2 區(qū)域煤層氣含量- 深度交匯圖版

圖3 區(qū)域煤層氣含量頻數(shù)分布直方圖

主流觀點(diǎn)認(rèn)為，煤層氣富集主要受煤級(jí)、煤厚、沉積作用、構(gòu)造作用以及水文地質(zhì)作用等因素的綜合影響，構(gòu)造作用為主要控制因素，其余因素在構(gòu)造作用因素控制之下耦合作用[4-7]。侏羅紀(jì)煤田是燕山期構(gòu)造作用的產(chǎn)物，燕山期末，盆地開(kāi)始緩慢上升，到喜山期均處于風(fēng)化剝蝕期，長(zhǎng)期剝蝕破壞原有地層致使氣體逸散，且煤巖特征顯示，該區(qū)平均最大反射率僅0.5%左右，并且煤層上伏下覆巖層多以疏松多孔的砂巖為主，不利于氣體聚集保存，綜上所述，構(gòu)造作用造成的原有地層破壞、煤級(jí)低以及缺乏有利封蓋條件是該區(qū)煤層氣含量低的主要原因。

圖4 區(qū)域煤層氣含量- 深度交匯圖（巖層段）

5 結(jié)論

5.1 小壕兔地區(qū)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組含煤地層，主要發(fā)育的可采煤層7 層，整體以特低硫、低硫煤為主，依據(jù)煤質(zhì)特征，研究區(qū)整體上以不粘煤31 號(hào)為主，局部可見(jiàn)長(zhǎng)焰煤41號(hào)。

5.2 區(qū)域煤層整體呈黑色半亮型煤為主，其次半暗型煤；煤巖特征1-2煤、3-1煤整體上以鏡質(zhì)組為主，4-2煤、4-3煤、5-2煤整體上以惰質(zhì)組為主，平均最大反射率0.53～0.59%。

5.3 區(qū)域煤層含氣量0.01～0.12m3/t（空氣干燥基）。施工鉆孔氣測(cè)值煤層段主要分布于0.8～1.4，整體表現(xiàn)為煤層氣含量低，構(gòu)造作用造成的原有地層破壞、煤級(jí)低以及缺乏有利封蓋條件是該區(qū)煤層氣含量低的主要原因。