内蒙古自治区东胜煤田煤矿地质特征与煤层对比分析

 内蒙古自治区东胜煤田煤矿地质特征与煤层对比分析

张华川

自然资源实物地质资料中心，河北省三河市 065201

摘要：在煤矿区域地质勘查中，每层对比会对勘探结果以及生产产生较大影响，通过应用煤层对比法，可有效提升煤矿区域勘探精度。本文首先对两种常用的煤层对比法进行介绍，然后以栗木山煤矿为研究对象，对煤矿区域地质特征以及煤层对比法的应用方式和效果进行详细探究。

关键词：煤矿区域；煤层对比；标志层；测井曲线

1研究区地质特征

1.1地层

本区位于东胜煤田浅部露头区，受新生代以来地质应力的作用，使煤系地层局部裸露地表，而且被枝状沟谷切割破坏。据本区地质图成果及钻探成果，区内地层由老至新有：三叠系上统延长组、侏罗系中下统延安组和第四系。现分述如下：

三叠系上统延长组：该组为煤系地层的沉积基底。区内无出露，岩性为一套灰绿色中—粗粒砂岩，局部含砾，夹绿色薄层状砂质泥岩和粉砂岩。砂岩成份以石英、长石为主，含有暗色矿物。普遍发育大型板状、槽状交错层理，是典型的曲流河沉积体系。区内最大揭露厚度为85.79m。

侏罗系中下统延安组：该组为本区主要含煤地层，沿区内沟谷两侧均有出露。据地表出露及钻孔揭露资料，岩性主要由一套灰白色各粒级的砂岩、灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，发育有水平层理及波状层理。含3、4、5、6四个煤组。该组北部发育较全，向东南残存厚度变小。据钻孔资料统计，延安组残存厚度为47.12m-169.73m，平均111.14m。与下伏延长组呈平行不整合接触。该组含植物化石较丰富，但多为不完整的植物茎叶化石，未见完整的植物化石，难辨其属种。

第四系：该地层按成因可分为：冲洪积物、残坡积物及少量次生黄土。

1.2构造

本区位于东胜煤田的东南部，其构造形态与区域含煤地层构造形态总体一致，为一向南西倾斜的单斜构造，倾向230-260°，倾角一般1-3°，地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大。沿走向发育有宽缓的波状起伏，区内未发现褶皱构造。未见岩浆岩侵入。

2煤层特征

2.1含煤性

核实区含煤地层为侏罗系中下统延安组，含煤地层上部残缺不全，含有3、4、5、6四个煤组，含煤地层总厚度为47.12-169.73m，平均111.14m。区内共含煤7层，煤层总厚4.60-6.78m，平均9.35m，含煤系数8.4%，其中含可采煤层4层，可采煤层总厚4.30-6.40m，平均6.77m，可采含煤系数6.1%。区内含煤层数较多，4-1、5-1、6-1煤层全区可采，4-2煤层为局部可采，3-1、6-1下和6-2煤层为不可采煤层。区内含煤性也有差异，横向上西部较好，东部较差；纵向中部的4-1、5-1煤层较好，上部的3-1和下部的6-1下和6-2煤层较差。

现就区内各煤组发育煤层的情况由上而下分述如下：

4煤组：位于延安组中部。基本上全区发育。与3煤组之间为一套灰色、浅灰色砂岩、砂质泥岩互层，风化后呈黄绿色。该煤组见煤2层，即4-1煤层与4-2煤层，4-1煤层大部可采，4-2煤层局部可采。

5煤组：位于延安组中下部，全区发育。岩性组合为一套灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩及黑色煤层，局部含有细粒砂岩、粉砂岩薄层。含煤1层且可采,即5-1煤层。

6煤组：位于延安组下部，全区发育。上部为灰色、深灰色细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层，下部为灰白色、白色中粗粒砂岩。该煤组煤层发育差异较大，总体表现为以6-1煤层为主的多层薄煤，含煤1-3层，其中大部可采1层，即6-1煤层；有不可采2层，即6-1下和6-2煤层。

2.2可采煤层

区内共见可采煤层4层，即4-1、4-2、5-1、6-1煤层，根据所利用的17个钻孔资料统计，现分述如下：

4-1煤层：全区分布且可采，仅南部Y7号钻孔周围不可采。煤层自然厚度0.66-3.16m，平均2.06m。煤层采用厚度1.40-3.16m，平均2.16m，厚度变化不大，煤层结构简单，一般不含夹矸，为大部可采对比可靠的稳定煤层。与4-2煤层间距16.63-18.69m，平均17.60m，煤层埋藏深度11.57-92.49m，平均58.10m。顶底板岩性多为灰色、深灰色泥岩。

4-2煤层：基本全区发育，但可采范围不大。分布在井田西北部，煤层自然厚度0.20-1.05m，平均0.72m。煤层采用厚度0.90-1.00m，平均0.96m。煤层结构简单，局部含夹矸1层，夹矸最大厚度0.60m，属于局部可采煤层对比可靠的较稳定煤层。与5-1煤层层间距16.60m-19.30m，平均17.74m，煤层埋藏深度57.03-111.85m，平均81.27m。顶板岩性多为细粒砂岩，底板岩性多为砂质泥岩、泥岩。

5-1煤层：全区发育且可采。煤层自然厚度2.20-3.01m，平均2.55m，煤层采用厚度2.15-2.90m，平均2.50m，煤层结构简单，一般不含夹矸或含一层夹矸，最大厚度0.40m。与6-1煤层间距13.16m-19.65m，平均16.62m。属于全区可采，对比可靠的稳定煤层，煤层埋藏深度11.90-128.93m，平均86.81m。顶板岩性为细粒砂岩、泥岩，底板岩性为砂质泥岩、泥岩。

6-1煤层：全区发育且可采。煤层自然厚度0.90-2.50m，平均1.19m，煤层采用厚度0.85-1.53m，平均1.15m。煤层结构简单，一般不含夹矸或含1层夹矸，夹矸最大厚度为0.35m，属于大部可采，对比可靠的稳定煤层，煤层的埋藏深度68.53-149.08m，平均113.02m。顶板岩性多为细粒砂岩和泥岩，底板岩性为泥岩、砂质泥岩。

3煤质特征

区内煤呈黑色，条痕褐黑色，弱沥青—沥青光泽。内生裂隙较发育，常为方解石、黄铁矿薄膜充填。煤层中含黄铁矿结核。参差状断口，条带状结构，层状构造。区内煤层煤岩组分以暗煤、丝炭为主，中夹条带状亮煤、镜煤。宏观煤岩类型以半暗型为主，其次为半亮型及暗淡型。依据原找煤报告，各煤层显微煤岩组分以镜质组、丝质组为主，两者之和在90%左右，半镜质组在10%以下，稳定组分含量甚少，在3%以下。根据国际显微煤岩类型分类原则，区内煤为微镜隋煤。煤中矿物杂质含量很低，一般粘土组在3%以下，硫化物组、碳酸盐组在l%左右，氧化物组在0.2%以下，见表1。各煤层镜煤最大反射率均在0.378-0.559%之间，据此确定变质程度为烟煤I阶段。区内构造简单，无岩浆岩侵入，因此煤变质的主要因素是区域变质作用。依据原找煤报告成果及邻区资料，区内煤的真密度一般在1.40-1.60t/m3之间，影响煤真密度的主要因素是灰分，两者基本成正相关关系。本次采用的视密度值由内蒙古自治区煤田地质局科研所采用小粒度法测定，各煤层视密度均值在1.29-1.33 t/m3之间。原找煤报告实测视密度值在1.30-1.39 t/m3之间。

表1  煤层显微煤岩组分统计表

4煤层对比法

对于东胜煤田地层尤其是含煤地层延安组，前人己做过很多工作。钻探工程控制程度与研究程度均较高，对地层的划分及时代归属早有定论并延用至今。就本区地层发育情况而言，地层划分与对比主要方法有标志层法、岩性组合法和物性特征对比法等。本区含煤地层延安组与下伏地层延长组及上覆地层第四系之间岩性差异显著，物性特征各异，测井曲线形态各地层异常明显，界面清楚。延安组中部则为一套灰色、深灰色的砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层的组合，区别于其它地层，而延安组顶、底部灰白色中粒粗砂岩以及延长组灰绿色中粗粒砂岩在颜色上的明显差异，可作为地层划分对比的标志层。通过这些方法基本能控制含煤地层延安组的顶底界面。可见区内含煤地层与非含煤地层易于区分，划分结果可靠。

在地层对比的基础上，本区对含煤地层延安组3、4、5、6四个煤组5个煤层进行了逐孔对比。其中3煤组分布面积甚小；4、5、6 煤组分布面积较大，且以5煤组发育较好，可采范围较大，层位、厚度较稳定，对比可靠，故以5-1煤层作为本次煤层对比的基线。全区对比从煤层自身特点、岩性组合特征。物性特征以及煤层的层间距等方面入手，全面分析，仔细推敲，从而达到煤层对比准确可靠。本次对比主要采用如下对比方法：标志层法、层间距法、岩性组合法、物性特征对比法。

4.1标志层方法

如前所述，区内延安组顶、底部灰白色中粗粒砂岩是地层对比的标志层，依据这一标志层能控制含煤地层的顶底界面。区内5-1和6-1煤层基本全区发育，且层位、厚度较稳定，规律性明显，依据煤层自身特点，是勘查区煤层对比的主要标志。5-1煤层又是本次对比基线，这2层煤确定之后，由此展开其它煤层的对比。

4.2层间距法

以三角洲体系为主的沉积环境，其地层沉积厚度，各煤层之间沉积物厚度等在一定空间上具有相对稳定性，本区3、4、5煤组正是在此环境下形成的。加之聚煤后期构造变动表现很微弱，煤层基本上保持了原始的赋存状态。因而利用层间距对比法成为本区4-1、4-2、5-1、6-1煤层对比的主要依据之一。4-1和4-2煤层间距一般16.63-18.69m，平均17.60m；4-2和5-1煤层间距一般16.60-19.30m，平均17.74m；5-1和6-1煤层间距一般13.16-19.65m，平均16.62m，间距较稳定。

4.3岩性组合法

地层在垂向层序上，其岩性组合特征是沉积环境的物质表现，因此，同一沉积环境其物质表现岩性组合具有一定程度的相似性。如6煤组下部成煤时的泥炭沼泽环境由河流沉积废弃演化而成，使得6煤组底部沉积物粒度有上细下粗的特点，呈现出正粒序特征，这一特征是6-1煤层对比的很好依据；而4与5煤组之间的岩性组合、岩相特征反映为三角洲体系沉积为主，沉积物粒度是下细上粗的特点，为逆粒序。这一特征是4-1和5-1煤层的对比依据。

4.4物性特征对比法

利用物性特征对比是本次煤层对比的又一重要手段。其依据是沉积环境的稳定性，表现为岩性组合的相似性。而相似的岩性组合特征或同一煤层特征又表现为物性曲线形态的相似性。

图1  4-1煤层测井曲线特征图

图2  5-1煤层测井曲线特征图

如图1所反映的就是4-1煤层的典型曲线形态，特点是LL3曲线幅值中间高，呈锥形；GGS曲线幅值平缓呈小锯齿形，其组合形态明显，是4-1煤层对比的重要依据。而图2所反映的是5-1煤层代表性的曲线形态，LL3曲线幅值底部高，顶部缓呈斜坡形；GGS曲线幅值平缓呈锯齿形，亦是5-1煤层对比的重要依据。

5 结语

本文主要以富民煤矿为研究对象，对标志层法、层间距法、岩性组合法、物性特征对比法。在煤层对比中的应用方式进行了详细探究，根据本文分析可见，利用上述几种方法，在区内煤层对比中综合运用，取长补短，相互配合，使各可采煤层易于对比，依据充分。区内4-1、4-2、5-1、6-1煤层均为对比可靠煤层。

参考文献：

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[2]王二利,王亮飞.冯家塔煤矿三采区煤层对比特征[J].陕西煤炭,2014,33(5):86-88.

[3]王清,赵贤.煤田地质勘查中煤层对比方法初探[J].环球人文地理,2017，6(9):55-57.作者简介：张华川，男（1982.3-）汉族，重庆市人，硕士研究生，工程师，主要从事区域地质调查、矿床勘查及古生物地层研究工作。