東昆侖陽光煤礦煤層特征及對比研究

熊春雷 豆龍輝

摘要：若羌縣陽光露天煤礦地處“生命禁區(qū)”之稱的青藏高原北緣，阿爾金山山脈主峰南麓，屬典型高山區(qū)地形，海拔高度一般為4 420～5 220 m，為中國現(xiàn)開采的海拔最高的煤礦，所屬區(qū)構造復雜、煤層穩(wěn)定性差，勘探類型為三類三型。為滿足6萬t/年礦井改擴建為90萬t/年，通過對煤層展布特征的總結，結合前人資料、野外煤層露頭特征、煤層自身發(fā)育特征、頂?shù)装鍘r性以及測井曲線特征等，對礦區(qū)可采煤層進行了綜合對比，最終提交勘探報告，為礦區(qū)內煤層對比提供了可行思路，且對煤礦的勘探開發(fā)具有重要的指導意義。

關鍵詞：陽光露天煤礦;煤層特征;煤層對比

陽光煤礦位于新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌縣，屬于阿爾金山玉蘇普一帶山間坳陷盆地，為塔里木地層大區(qū)塔中南地層區(qū)阿爾金地層分區(qū)，區(qū)內大面積出露青白口系淺變質巖、火山巖，且多為第四系更新統(tǒng)地層覆蓋，海西期的閃長巖在區(qū)內也廣泛分布。在阿爾金走滑斷裂帶以南為秦祁昆地層大區(qū)昆侖地層區(qū)東昆侖地層分區(qū)祁曼塔格地層小區(qū)。

工作區(qū)主要出露的地層有奧陶系茫崖蛇綠混雜巖、侏羅系、白堊系、新近系以及第四系，其中中侏羅統(tǒng)楊葉組（J2y）為區(qū)內含煤地層煤有利的湖沼相-河湖相環(huán)境。

1 ? ?煤系及煤層發(fā)育特征

工作區(qū)的含煤地層為侏羅系中統(tǒng)楊葉組（J2y），其展布方向為北西-南東向，呈帶狀分布。主要巖性特征：紫色、灰紫色、黃綠色粉砂質泥巖、泥巖、粉砂巖、含礫粗砂巖夾礫巖及煤層、煤線。其中含煤層煤線共10層，地層沉積呈漸進發(fā)展。根據(jù)巖性組合及含煤性，分為3個巖性段：下部粗碎屑巖段（河床相）主要由沖積相中粗粒砂巖、灰綠色泥巖、灰綠色砂質泥巖及黃褐色礫巖組成;中部碎屑巖含煤段主要由湖泊沼澤相中-粗粒砂巖、灰綠色泥巖、黃褐色含礫砂巖及煤層組成;上部粗碎屑巖段（河床相）主要由河湖相灰綠色泥巖、黃褐色中粒砂巖、黃褐色砂巖組成[1]。

其巖性主要為濱淺湖和河流-沼澤相沉積的灰綠色、灰色砂巖、砂礫巖與泥巖互層夾炭質泥巖及煤層的沉積序列，含雙殼類、植物化石。該組與下伏二疊系上統(tǒng)達里約爾組呈平行不整合接觸，或與石炭系、二疊系呈斷層接觸，與上覆侏羅系上統(tǒng)庫孜貢蘇組呈整合接觸。

楊葉組自上而下分為兩段（J2yb、J2ya），其中，楊葉組上段（J2yb）地表偶爾見有出露厚約0.20 m左右的煤線;楊葉組下段（J2ya）含6層，共含煤層煤線11層，煤層、煤線總厚度介于1.42～72.61 m，其中大部分可采煤層或局部可采煤層9層，煤層總厚度介于1.17～64.91 m。各可采煤層特征見表1。

2 ? ?煤層變化規(guī)律

（1）厚度驟變、結構復雜是本區(qū)所有可采煤層的共同特點。

（2）工作區(qū)煤層的分布及空間延展形態(tài)主要受限于復式向斜和斷裂構造，兩向一背、樞紐由北向南由高向低依次錯落的宏觀形態(tài)，與淺部歪斜、倒轉、平臥的緊閉褶皺相似性極高。

（3）煤層厚度、結構的宏觀變化受原始成煤作用影響，但大部分煤層厚度的驟變甚至結構的變化都是由于后期構造改造作用造成的，向斜軸部厚度急劇增加與構造作用密不可分，強烈的拉張、擠壓、剪切造成夾矸錯斷甚至折疊使得煤層結構更加復雜。

（4）本區(qū)特有的沉積相變是工作區(qū)煤層分布不連續(xù)的另一個重要原因，從3線以西，向西北直至F2斷層，河道相礫巖反映一條橫穿南北的河道阻斷了沼澤的連續(xù)發(fā)育，巨厚的礫巖將煤層取而代之，形成了煤層西北賦存邊界。

（5）相較于全疆各地的煤工作區(qū)，工作區(qū)所有煤層煤質的均一性顯著降低，這同樣源自構造作用的影響。

3 ? ?煤層對比

受成煤條件和后期構造破壞影響，工作區(qū)煤層層數(shù)多，煤層間距及煤層自身厚度和結構變化大，煤層賦存形態(tài)復雜，煤質不均勻，煤層對比困難。為了保證煤層對比的準確可靠，本次勘查將煤層對比圈連作為野外地質填圖和綜合研究工作的重點，采用各種手段的綜合對比法解決煤層對比問題，具體方法包括：地質路線追索法、層序法、組合規(guī)律法、巖性巖相對比法、剖面法、標志層法、測井曲線特征對比法、煤層自身特征對比法。

3.1 填圖路線追索法

利用基巖裸露、煤層連續(xù)出露的特點，部分地段已經(jīng)人工開采揭露的良好條件，在地質填圖中，針對每一可采煤層露頭布置專門的填圖路線逐層連續(xù)追索，首先選擇厚度巨大、分布范圍廣的主要煤層（如M10），圍繞復式向斜不間斷地追索，直至煤層圈閉，然后依次展開相鄰煤層的追索，保證煤層露頭對比圈連絕對可靠。

3.2 層序法

選擇地層控制全面、煤層發(fā)育最全地段的穿透性鉆孔，根據(jù)鉆孔見煤深度由深而淺依先后次序排序、編號。

3.3 剖面法

根據(jù)鉆孔所在剖面煤層出露序次，將地質剖面上探槽、淺井揭露的煤層與前述鉆孔進行對比圈連，再依次與相鄰鉆孔相連形成對比剖面，相鄰剖面對比圈連形成走向對比剖面，見圖1。

3.4 組合分析法

雖然區(qū)內煤層層數(shù)多，但煤層共生組合有一定的規(guī)律，如M1、M2、M3煤層，垂向方向相互為鄰，平面分布范圍相互重疊，相伴相生，關系密切，又是本區(qū)最底部的煤層組合，可以清晰地與其他煤層區(qū)分開來。

3.5 標志層法（地面）

工作區(qū)內最具有特征的標志層是M5、M7和M8煤層之間的砂巖，這兩層砂巖是M6煤層的頂、底板，該標志層膠結致密，不易風化，地貌上呈現(xiàn)斷續(xù)的“巖墻”，由于其巖石中含有褐鐵礦，在地表為醒目的黃褐色，是其他層位所不具有的特征。這兩層砂巖均為含礫粗砂巖-中細粒砂巖，底部礫石含量多且含有煤屑，巖石中層理構造不發(fā)育，顆粒大小混雜，分選性差，呈次棱角狀;其成分以石英、長石為主及少量其他礦物，此特征反映出距離物源區(qū)較近的較強的水動力條件下的產(chǎn)物。

3.6 測井曲線對比法

工作區(qū)內選擇的測井方法有：密度（CDN）、自然伽瑪（GR）、視電阻率（NR）、自然電位法（SP）以及井斜測量（DA.AD）等方法。測井曲線在煤層對比工作中具有重要意義。

根據(jù)工作區(qū)煤層特有的物性組合特征，發(fā)現(xiàn)煤層在補償密度CDN曲線和自然伽瑪GR曲線上有負異常顯示、在視電阻率NR曲線上有正異常顯示，呈現(xiàn)出“兩低一高”的異常組合特征，據(jù)此即可準確地判定煤層，見圖2。

3.7 煤層特征對比法

針對一些煤層夾矸所具有的顯著特征及煤層本身的物理、化學性質及煤巖學特征進行煤層的對比方法，如M4煤層在TC08探槽和TC12305探槽及QJ101淺井的中粗砂巖均呈豆莢狀;M7煤層在Ⅱ線至TC09探槽，Ⅲ線至TC08探槽，Ⅳ線至TC202探槽，TC12302探槽至QJ201淺井中的夾矸，兩側夾矸巖性均為砂巖，中間為泥巖，呈典型的串珠狀夾矸;而M9煤層在TC08探槽，PD02平硐至TC302探槽，QJ301淺井中所夾的均為泥巖，砂巖混合夾矸，呈豆莢狀至串珠狀均有，由上看其夾矸沿煤層斷續(xù)分布是可以對比的標法，煤層地表露頭風化后的顏色、塊度、硬度、光澤、裂隙發(fā)育狀況及裂隙填充物的性質和產(chǎn)出狀態(tài)等綜合特征表現(xiàn)出了明顯的可區(qū)別性。

對于M4煤層以南的M1煤層中含有許多不穩(wěn)定的砂、泥質夾矸，這些夾矸沿走向其厚度和相變極迅速，尤其是后期構造破壞作用使得煤層中夾矸復雜而呈現(xiàn)極不穩(wěn)定，造成對煤的分層極為困難，所以沒詳細劃分出煤分層[2-3]。

4 ? ?結論

工作區(qū)煤層層數(shù)多;煤層產(chǎn)狀變化大，分叉、急劇增厚、變薄現(xiàn)象普遍，煤層厚度及層間距變化大;煤質驟變;煤層頂?shù)装鍢酥緦硬幻黠@時，雖然可采煤層對比整體可靠，但以上因素的存在難免影響個別煤層局部地段對比圈連的可靠性，不排除個別煤層局部地段對比基本可靠或可靠性差的可能，對后期類似復雜煤層對比有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 康世勇.神東億噸礦區(qū)露采坑生態(tài)土地復墾技術研究[J].中國煤炭，2014，40（S1）：96-98，103.

[2] 章予舒.沿烏蘭木倫河谷地帶礦區(qū)土地復墾設計規(guī)劃中的問題研究[J].自然資源，1995（5）：46-51.

[3] 馮小軍，陳宇，魏穎.我國礦區(qū)廢棄區(qū)土地復墾技術研究[J].煤，2009，18（10）：1-2，5.