高祥川

（新汶礦業(yè)集團地質(zhì)勘探有限責任公司，山東 新泰 271222）

沙章圖井田煤巖層對比分析

高祥川

（新汶礦業(yè)集團地質(zhì)勘探有限責任公司，山東 新泰 271222）

通過對沙章圖井田煤系地層特征的分析與研究，采用巖煤層組合特征、標志層、煤層層間距、物性特征和煤質(zhì)特征等多種手段對區(qū)內(nèi)的煤巖層進行對比，可以準確的判定地層層位和確定煤層，更好的指導(dǎo)和服務(wù)于生產(chǎn)，同時對指導(dǎo)周邊地區(qū)的地質(zhì)勘探具有重要的意義。

巖層組合；煤層；標志層；物性特征；對比

沙章圖井田位于內(nèi)蒙古鄂托克前旗西部，行政區(qū)劃隸屬內(nèi)蒙古鄂托克前旗上海廟鎮(zhèn)管轄。井田大地構(gòu)造位置位于鄂爾多斯地臺西緣賀蘭山褶皺帶中段東側(cè)，區(qū)內(nèi)古生代地層區(qū)劃屬于華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)鄂爾多斯地層分區(qū)賀蘭山—桌子山地層小區(qū)，中、新生代地層區(qū)劃屬于陜甘寧地層區(qū)鄂爾多斯地層小區(qū)。井田地層由老至新依次有古生代奧陶系（O）、古生代石炭系中統(tǒng)土坡組（C2t）、上統(tǒng)太原組（C3t），二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、上統(tǒng)石盒子組（P1-2sh）、上統(tǒng)孫家溝組（P2s）；中生代三疊系中統(tǒng)二馬營組（T2e）；新生代新近系（N），第四系（Q）；井田總體形態(tài)為向東傾伏的單斜構(gòu)造，地層較平緩，傾角一般5°～24°，發(fā)育近NS、NNW、NWW向的正、逆斷層及褶曲，構(gòu)造復(fù)雜程度為中等構(gòu)造。井田屬華北型石炭—二疊系海陸交互相含煤沉積，含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）和二疊系下統(tǒng)山西組（P1s），區(qū)內(nèi)含煤地層總厚度平均185.45m，煤層總厚度平均12.79m，含煤系數(shù)6.90%，含可采煤層7層，可采煤層總厚度平均12.10m，可采含煤系數(shù)6.52%，占全部煤層總厚94.61%。本區(qū)可采煤層為1、3上、3、5、8、9、10煤層，其中3、5、9煤層為全區(qū)或大部可采的穩(wěn)定煤層，1、8為局部可采的不穩(wěn)定煤層，3上、10煤層為局部或大部可采的較穩(wěn)定煤層。

1 煤巖層對比分析

根據(jù)井田內(nèi)含煤地層的沉積規(guī)律，本次煤巖層對比主要采取含煤段組合特征、標志層及煤層層間距、物性曲線特征、煤層地震波特征，煤質(zhì)等多種手段進行。

1.1 含煤段組合特征對比

井田內(nèi)各含煤段煤、巖層組合特征各具特點，為煤、巖層對比提供了依據(jù)。

二疊系山西組（P1s）：屬陸相河、湖、沼澤相沉積。分上、下兩段，上段自太原組頂界至3上煤層頂板，以厚層、深灰、灰黑色粉砂巖為主，部分為細砂巖或泥巖，含有豐富植物化石及黃鐵礦結(jié)核，含3上、3、5煤層；下段自3上煤層頂板以上至山西組頂界（1煤頂部存在一層穩(wěn)定的砂巖），以厚層灰白色中、粗粒砂巖、灰黑色粉砂巖、泥巖為主，次為細粒砂巖，含1、2、3層薄煤。

石炭系上統(tǒng)太原組（C2t）：屬近海型含煤建造。依據(jù)生物化石及沉積旋回、巖性特征，自下而上分為兩段。

第一段（C2t1）：自太原組底部至四灰頂界，巖性由灰白色砂巖、深灰色粉砂巖、灰黑色泥巖、深灰色灰?guī)r和煤層組成，含9、10煤層。該段底部為灰白色中、粗粒砂巖，碎屑成分以石英、長石為主，含少量巖屑及云母碎片，分選性中等，次棱角狀，泥鈣質(zhì)膠結(jié)；頂部為深灰、灰黑色石灰?guī)r，質(zhì)較純，局部夾薄層泥巖，富含蜓類化石，該層灰?guī)r較穩(wěn)定，巖性、巖相特征明顯、層位穩(wěn)定，為區(qū)域性標志層。

第二段（C2t2）：由四灰頂界至一灰頂界，含7、8煤層。全段由兩個粒度旋回組成，每個旋回自下而上由灰白色中細粒砂巖、深灰色粉砂巖、灰黑色泥巖和煤層組成。該段底部（即第一旋回底部）為灰白色中～細粒砂巖，碎屑成分中石英占86﹪，長石占7﹪，其它巖屑7﹪，分選性中等，次棱角～次圓狀，孔隙式泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，層面富集云母片，具波狀，小型交錯層理，該層砂巖層位穩(wěn)定，分布廣泛；頂部為深灰色灰?guī)r，堅硬、性脆，具方解石脈，含蜓科及腕足類化石，為7煤直接頂板，偶有鉆孔相變?yōu)殁}質(zhì)泥巖，全區(qū)廣泛分布，層位、厚度相對穩(wěn)定，定為一灰標志層。

1.2 標志層、煤層層間距對比

（1）井田內(nèi)的主要標志層有：山西組1煤層頂板粘土巖，一灰（7煤層頂板，山西組與太原組的分界線），太原組四灰等，各標志層特征明顯，易于識別，而且層間距較為穩(wěn)定，是地層劃分和對比的重要依據(jù)。

1煤層頂板粘土巖，為上距1煤層頂20m左右有一層位穩(wěn)定的粘土巖，厚度1.00～2.39m，灰白、灰綠色，細膩、質(zhì)較純，團塊狀，其頂部或底部常有薄煤層或炭質(zhì)泥巖；一灰，厚0.70～1.60m，為7煤層頂板的深灰色灰?guī)r，堅硬、性脆，具方解石脈，含蜓科及腕足類化石，層位、厚度相對穩(wěn)定；四灰，厚1.46～2.55m，為9煤層頂部的深灰、灰黑色石灰?guī)r，質(zhì)較純，局部夾薄層泥巖，富含蜓科化石，巖性、巖相特征明顯、層位穩(wěn)定（見圖1）。

圖1 9煤頂部灰?guī)r（四灰）

（2）煤層層間距：本區(qū)地層相對平緩，煤層層間距在孔間也較為穩(wěn)定。區(qū)內(nèi)1煤與3上煤層間距為36.30～72.73m，平均47.15m；3上煤與3煤層間距為1.80～8.41m，平均4.12m；5煤與8煤層間距為27.72～51.75m，平均35.08m；8煤與9煤層間距為19.00～52.90m，平均25.36m；9煤與10煤層間距為2.80～20.80m，平均5.71m。因此，利用煤層層間距進行對比，方法簡便、 直觀、可靠。

圖2 煤層間距對比示意圖

1.3 物性曲線特征對比

山西組和太原組煤系地層，巖、煤層的物理性質(zhì)差異明顯，沉積環(huán)境比較穩(wěn)定，旋回結(jié)構(gòu)清晰，標志層多，有利于利用物性特征進行巖煤層對比研究。

山西組（P1s）：物性特征電阻率以低中值為主，平均160.00?·M，曲線較平衡，起伏較?。蛔匀毁が斠灾懈咧禐橹?，平均92.00API，曲線變化較??；伽瑪伽瑪以中低值為主，平均17609.00脈沖/分，曲線平緩，變化??；薄煤層上，電阻率、伽瑪伽瑪為中高異常，曲線呈“尖峰”狀，自然伽瑪?shù)彤惓?，曲線向負方向略有突起。

太原組（C2t）：砂巖、粉砂巖、泥巖互層段電阻率中低值平均320.00?·M，曲線平緩中略帶起伏。自然伽瑪中～高值，大約66.5～133.5API，曲線起伏較大，變化明顯；石灰?guī)r段電阻率為中～高值，大約220.00?·M，曲線為“單指狀”，自然伽瑪為低值，約為21.0API，呈“尖峰”狀；煤層段電阻率為中高值，曲線呈“尖峰”狀，自然伽瑪、自然電位為低值，曲線為向負突出的“尖峰”。

圖3 太原組曲線特征圖

圖4 山西組曲線特征

1.4 地震波物性特征對比煤層

區(qū)內(nèi)煤系地層沉積較穩(wěn)定，煤層賦存條件較好，主采煤層5煤、9煤間距大于50m，具有各自獨立的相位，煤層與圍巖波阻抗差明顯，形成的反射波能量較強，連續(xù)性好，可以明顯辨認5煤及圍巖、9煤及圍巖所形成的反射波T5波、T9波，用作5、9煤煤層對比直觀可靠。

圖5 波組特征剖面

1.5 煤質(zhì)對比

經(jīng)過對區(qū)內(nèi)煤樣化驗資料的分析，山西組1煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中高發(fā)熱量的氣煤；山西組3上煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中發(fā)熱量氣煤；山西組3煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中高發(fā)熱量氣煤；山西組5煤層屬中灰、高揮發(fā)分、低硫、中發(fā)熱量氣煤；太原組8煤層屬中灰、高揮發(fā)分、中硫、中高發(fā)熱量氣煤；太原組9煤層屬中灰、高揮發(fā)分、中高硫、中高發(fā)熱量氣煤；太原組10煤層屬中灰、高揮發(fā)分、中高硫、中高發(fā)熱量氣煤。

其中山西組的1、3上、3、5煤層與太原組的8、9、10煤層硫分含量差別較大，是區(qū)分山西組煤與太原組煤的一個重要指標。

2 結(jié)束語

煤巖層對比是研究含煤地層層序、井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度變化情況及煤層賦存規(guī)律的前提。本文從不同的角度采用不同的方法對沙章圖井田內(nèi)的含煤地層進行綜合分析，采用煤巖層組合特征、標志層、煤層層間距、物性特征和煤質(zhì)等手段進行對比，井田內(nèi)煤巖層組合特征、標志層、煤層、煤質(zhì)特征明顯，容易識別，易于對比。但每種對比方法只不過是從不同的角度反映了煤系地層沉積特點的一個側(cè)面，各有其局限性，必須進行綜合分析，才能找出符合實際的客觀規(guī)律，從而可以準確的判定地層層位和確定煤層，進而更好的指導(dǎo)和服務(wù)于生產(chǎn)，同時對指導(dǎo)周邊地區(qū)的地質(zhì)勘探具有重要的意義。

［1]新汶礦業(yè)集團地質(zhì)勘探有限責任公司.內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克前旗長城三號井田煤炭資源儲量核實報告（2013）［R].

高祥川（1983-），男，工程師，從事煤田勘探工作。