張華松徐 彬王權(quán)鋒（.貴州省地礦局06地質(zhì)大隊，貴州省遵義市，563000；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京市海淀區(qū)，00083；3.北京市國土資源信息研究開發(fā)重點實驗室，北京市海淀區(qū)，00083；.成都理工大學(xué)數(shù)學(xué)地質(zhì)四川省重點實驗室，四川省成都市，60059）

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貴州大竹壩井田含煤地層及煤層特征分析

張華松1徐 彬2，3王權(quán)鋒4
（1.貴州省地礦局106地質(zhì)大隊，貴州省遵義市，563000；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京市海淀區(qū)，100083；3.北京市國土資源信息研究開發(fā)重點實驗室，北京市海淀區(qū)，100083；4.成都理工大學(xué)數(shù)學(xué)地質(zhì)四川省重點實驗室，四川省成都市，610059）

摘 要介紹了貴州省桐梓縣大竹壩井田地質(zhì)概況、構(gòu)造特征和煤層賦存情況，分析了井田內(nèi)含煤地層及可采煤層特征，闡述了煤層特征及其變化規(guī)律。研究表明，井田內(nèi)含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，可采煤層3層，其中C3為主采煤層，C2、C4零星局部可采。井田內(nèi)C3煤層厚度變化規(guī)律不明顯，煤類單一，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，屬于較穩(wěn)定類型煤層；估計探明煤炭資源量8339萬t，為一中型井田；根據(jù)煤質(zhì)化驗結(jié)果，確定C3煤層煤巖的工業(yè)類型為中灰、中高硫、低磷、高熱值貧瘦煤。

關(guān)鍵詞煤礦 大竹壩井田 地質(zhì)特征 含煤地層 煤層特征

作為西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重要組成部分，“西電東送”工程把西部地區(qū)豐富的煤炭資源與東部地區(qū)工業(yè)動力需求的巨大市場有機的結(jié)合起來，有力地促進中國電力工業(yè)和國民經(jīng)濟的極大發(fā)展。貴州省處于“西電東送”南通道的源頭，因此，必須大力發(fā)展坑口火電廠才能保證電力的供應(yīng)。在遵義鴨溪電廠全部機組并網(wǎng)發(fā)電后，僅從遵義縣及仁懷市供煤，將會有很大的缺口，且崇遵高速公路的全線通車也將使桐梓產(chǎn)煤區(qū)成為鴨溪電廠的主要供煤區(qū)?？纱丝梢姡挥谕╄骺h洪村壩—大竹壩煤礦的大竹壩井田煤炭資源具有良好的開發(fā)前景。相關(guān)成果顯示，桐梓縣煤炭資源蘊藏量較為豐富，但大竹壩井田內(nèi)地質(zhì)工作程度較低。本文在已有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)野外勘查結(jié)果，分析研究井田地質(zhì)特征，查明井田內(nèi)含煤巖系和可采煤層的層位、層數(shù)、厚度、分布、產(chǎn)出及其煤質(zhì)特征等，為井田內(nèi)煤礦的勘探和開發(fā)提供依據(jù)。

1　地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

大竹壩井田位于揚子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)北端東緣，區(qū)域內(nèi)地層發(fā)育較為齊全，除缺失志留系中上統(tǒng)和泥盆—石炭系外，從古生界寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群（=C2－3ls）到中生界侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組一段（J3p1）都有不同程度的發(fā)育，第四系（Q）僅零星分布在斜坡、溝谷和壩子中。

區(qū)域上褶皺構(gòu)造發(fā)育如圖1所示，背、向斜相間分布，規(guī)模大小不等，軸向常以北東為主，主體構(gòu)造是呈北東向展布的松坎復(fù)向斜和捷陣溪向斜。松坎復(fù)向斜南東翼有一北北東向的突起樂坪背斜和冒角尖背斜，冒角尖背斜西翼巖層傾角較緩，東翼由于受楠木園逆掩斷裂的影響，巖層發(fā)生強烈倒轉(zhuǎn)，傾角變化較大。井田位于松坎復(fù)向斜南西端，具體構(gòu)造部位為樂坪背斜南東翼。區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)較為豐富，主要有煤、硫鐵礦、灰?guī)r、頁巖及第四系殘積粘土等，其中煤礦為優(yōu)勢礦種，工業(yè)價值較大。

1.2 井田地質(zhì)

井田主要出露地層有中二疊統(tǒng)茅口組（P2m），上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M一段（P3l1）、二段（P3l2）、三段（P3l3）和長興組（P3c），下三疊統(tǒng)夜郎組沙堡灣段（T1y1）、玉龍山段（T1y2）、九級灘段（T1y3）和茅草鋪組（T1m）及第四系（Q）。其中，P3l為井田內(nèi)含煤巖系，主要巖性為粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖、鋁土質(zhì)粘土巖夾硅質(zhì)巖、灰?guī)r和煤層（線），厚度為45.61～71.53 m。根據(jù)沉積旋回和含煤特征等，含煤巖系自下而上可分為3段。全區(qū)可采煤層（C3）產(chǎn)于第二段中部或下部，上部的C4煤層僅零星局部可采。P3l與下伏P2m灰?guī)r呈假整合接觸；T1y與下伏P3c呈假整合接觸，以P3c灰?guī)r結(jié)束，以T1y1頁巖的出現(xiàn)為分界標(biāo)志。

圖1　大竹壩井田區(qū)域構(gòu)造綱要圖

井田構(gòu)造以松坎向斜南東翼的樂坪背斜為主，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅在樂坪背斜核部可見一些小斷裂，其組合交切構(gòu)成了區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造展布集中、規(guī)模有限的特點。樂坪背斜位于井田北部，軸向為北東30°～40°，以20°～35°的傾角向南西方向傾沒，在夜郎壩附近過渡為捷陣溪向斜、新站向斜、勝利向斜3支向斜的組合；北東端于井田外的椒林巖附近以約7°的傾角傾沒；背斜軸長約15 km。核部最老地層為志留系下統(tǒng)韓家店群，翼部為二疊系和三疊系。軸部巖層傾角為4°～19°，為軸面東傾的不對稱短軸背斜。

2　含煤地層特征

井田內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），由一套海陸交互相多旋回沉積的淺灰—深灰和灰黑色粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、鋁土質(zhì)粘土巖、煤層（線）等組成，可見不穩(wěn)定的菱鐵礦、黃鐵礦層產(chǎn)出；地層厚45.61～71.53 m。井田內(nèi)共含煤層及煤線2～6層，自上而下編號為C6～C1。其中，C3為全區(qū)可采煤層，C2和C4為局部零星可采煤層。在同一成煤旋回中，組成巖石的碎屑粒度普遍具有自下而上由粗到細(xì)的漸變關(guān)系，顯正粒序?qū)永?。根?jù)巖性組合及含煤特征，龍?zhí)督M被分為3個巖性段。

（1）龍?zhí)督M三段（P3l3）厚8.61～31.55 m，為淺灰—深灰色粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾煤層（線）。頂部為灰?guī)r與粘土巖的不等厚互層，含0～3層煤線。與上覆地層P3c深灰—灰黑色厚層塊狀粉晶灰?guī)r、含炭泥質(zhì)灰?guī)r呈整合接觸。

（2）龍?zhí)督M二段（P3l2）厚16.60～32.79 m，為淺灰—深灰和灰黑色粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)—中粒砂巖、炭質(zhì)粘土巖、灰?guī)r夾煤層（線）。下部含1層較穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層（C3），厚1.36～5.35 m；中上部含局部零星可采煤層1層（C4），厚度為0.95～1.14 m。

（3）龍?zhí)督M一段（P3l1）厚9.81～33.56 m。上部為深灰色粉砂質(zhì)粘土巖夾灰?guī)r及深灰色中—厚層狀含生物碎屑灰?guī)r夾粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖；下部為淺灰色粘土巖、深灰色粉砂質(zhì)粘土巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)—中砂巖及鋁土質(zhì)粘土巖夾煤層（線）。本段含0～2層煤層（線），在中下部含局部零星可采煤層1層（C2），厚度為0.88～0.89 m。與下伏P2m灰—深灰色厚層塊狀粉晶灰?guī)r呈假整合接觸。

3　煤層特征及對比分析

3.1 煤層厚度特征及資源量估算

井田內(nèi)的3層可采煤層主要產(chǎn)于含煤巖系（P3l）的第一段和第二段中。C3煤層位于P3l2中部或下部，屬全區(qū)可采的穩(wěn)定中厚煤層，可采煤層厚1.36～5.35 m，平均可采厚度2.31 m，變化系數(shù)為34.18%，穩(wěn)定指數(shù)為9.5%。C3煤層厚度變化趨勢如圖2所示，由圖中可以看出:在南東傾向上，C3煤層厚度呈波狀起伏，且向深部有變薄的趨勢；在走向上，無明顯的厚薄變化趨勢，煤層厚度跳動幅度不大，總體趨于均一穩(wěn)定，僅偶有增厚或變薄的現(xiàn)象。C3煤層等厚線圖見圖3，由圖中可以看出井田內(nèi)C3煤層自北東往南西有增厚的趨勢，而在井田中部有一北東向薄化帶。說明C3煤層厚度有一定變化，但規(guī)律不十分明顯，其煤類單一，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，屬于較穩(wěn)定煤層。

圖2　C3煤層厚度變化趨勢圖

C2煤層位于P3l1中下部，僅ZK404孔和ZK1210孔見可采厚度，厚0.88～0.89 m，點狀可采率為8.33%。C4煤層產(chǎn)于P3l2中上部，僅ZK2008孔、ZK2010孔及ZK1608孔見可采厚度，平均厚1.03 m，點狀可采率為11.54%。C2、C4屬局部零星可采的極不穩(wěn)定薄煤層。

由于C3煤層傾角較為平緩，故采用水平投影地質(zhì)塊段法對其進行資源量估算，求得總資源量為8339萬t，其中331資源量2413萬t，占總資源量的28.94%；332資源量2270萬t，占總資源量的27.22%；331+332資源量4683萬t，占總資源量的56.16%；333資源量1644萬t，占總資源量的19.71%；334資源量2012萬t，占總資源量的24.13%。而C2、C4煤層連續(xù)性極差，僅局部零星可采，因而未對其進行資源量估算。

3.2 煤層對比

3.2.1 標(biāo)志層對比法

（1）C3煤層下部泥灰?guī)r標(biāo)志層:距C3煤層8～10 m之間，該泥灰?guī)r與C3煤層間常為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖、含粉砂質(zhì)粘土巖、炭質(zhì)粘土巖、粘土巖組合，全區(qū)穩(wěn)定，對比性好。

（2）煤系底部標(biāo)志層:位于C2煤層之下，為直接覆蓋于P2m假整合面之上的淺灰色中厚層鋁土質(zhì)粘土巖，全區(qū)穩(wěn)定，對比性好。

圖3　大竹壩井田C3煤層等厚線圖

（3）C3煤層頂、底板標(biāo)志層:底板為淺灰色薄—中厚層含黃鐵礦粘土巖、黑色薄—中厚層含黃鐵礦炭質(zhì)粘土巖、炭質(zhì)粘土巖，易識別，為全區(qū)穩(wěn)定性標(biāo)志層；頂板為深灰—灰黑色薄—中厚層含粉砂質(zhì)粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖、砂巖，其上為一層全區(qū)穩(wěn)定的灰?guī)r。其頂板、底板及其頂板之上的灰?guī)r巖性特征明顯，為C3煤層的可靠對比提供了有力支持。

3.2.2 測井曲線特征對比法

根據(jù)含煤巖系地層中不同巖層、煤層的視電阻率（NR）、自然伽瑪（GR）、密度（GG）等特征值和曲線形態(tài)特征進行對比。

（1）標(biāo)志層Ⅰ:即煤系地層（P3l）上部的灰?guī)r標(biāo)志層。該標(biāo)志層頂板上部常為粘土巖和P3c灰?guī)r，底板下部為粘土巖，下距主采C3煤層頂板一般在21～24 m之間，該標(biāo)志層NR曲線為中高幅值異常，呈雙尖峰狀形態(tài)；GG曲線為低中幅值異常，呈波浪形態(tài)；GR曲線常為低幅值異常，呈“W”形態(tài)反映。標(biāo)志層Ⅰ曲線形態(tài)特征明顯且穩(wěn)定可靠，是煤系地層中的重要標(biāo)志層之一，如圖4 （a）所示。

（2）標(biāo)志層Ⅱ:即C3煤層下部的粉砂質(zhì)粘土巖標(biāo)志層。該標(biāo)志層頂面至C3煤層底板之間僅夾有一層厚度為1.00～8.50 m的（炭質(zhì)）粘土巖，底板下部常為泥質(zhì)粉砂巖或炭質(zhì)粘土巖等。該標(biāo)志層NR曲線常為低幅值異常，呈低矮的山峰狀或齒狀形態(tài)反映，幅值隨泥巖中的砂質(zhì)含量的增加而增加；GG曲線常為低平幅值異常，呈小波浪狀形態(tài)反應(yīng)，當(dāng)巖石松散破碎時，其幅值略有增高或夾有小突峰；GR曲線常為低中幅值異常，呈鋸齒狀或小山峰狀形態(tài)反映。該標(biāo)志層曲線形態(tài)特征明顯且穩(wěn)定可靠，為含煤巖系中的主要標(biāo)志層之一，如圖4（b）所示。

（3）標(biāo)志層Ⅲ:即C1煤層底板下部或煤系底部的鋁土質(zhì)粘土巖層。該標(biāo)志層之上常為粉砂質(zhì)或炭質(zhì)粘土巖，中間夾有黃鐵礦、C1煤層；之下為含煤巖系底板P2m灰?guī)r。NR曲線為低幅值異常，呈小齒狀形態(tài)；GG曲線為低中幅值異常，幅值隨巖石松散程度的變化而增減，呈波浪形態(tài)反映；GR曲線常為高幅值異常，幅值隨鋁土質(zhì)含量的增加而增高，局部有高低突變，常呈箱形狀或突峰狀形態(tài)反映。該標(biāo)志層曲線形態(tài)特征明顯且穩(wěn)定可靠，為含煤巖系底部的重要標(biāo)志層，如圖4（c）所示。C2煤層，位于P3l1中下部，以塊煤為主，與相鄰煤層（線）差異較大，其特殊煤巖特征可作為較好的對比標(biāo)志。

以上可以得出，井田各煤層和其間巖層的物性曲線特征總體呈有序跳動，彼此相互印證，為區(qū)內(nèi)的含煤巖系和煤層對比提供了重要依據(jù)。

3.2.3 煤層對比的可靠程度

通過以上的對比可以看出，井田內(nèi)C3煤層見煤率高，煤質(zhì)較好，厚度變化較小，且穩(wěn)定，煤層的電物性曲線形態(tài)特征明顯，套合較好，與所依據(jù)的標(biāo)志層對比明顯，易于識別。其他煤層（如C2、C4煤層）雖較穩(wěn)定，但煤層厚度變化較大，只有部分鉆孔的C2或C4煤層達(dá)到可采厚度，一般在0.20～0.90 m之間變化，C1、C5、C6煤層極不穩(wěn)定，物性曲線反映不明顯。各煤層個性突出，自身特征和物性反應(yīng)明顯，因此，煤層對比是可靠的。

3.3 煤質(zhì)特征及其變化

全區(qū)可采煤層C3煤層顏色為黑色，以粉煤為主，少量鉆孔在煤層頂部和底部見塊煤。粉煤呈粒狀結(jié)構(gòu)，塊煤呈條帶狀、木質(zhì)狀、透鏡狀、均質(zhì)結(jié)構(gòu)；具層狀構(gòu)造，以油脂光澤、瀝清光澤為主，少部分蠟狀光澤；以鋸齒狀斷口為主，其次為貝殼狀斷口和參差狀斷口；煤層內(nèi)裂隙發(fā)育，多被無機礦物充填，機械強度低，極易破碎。根據(jù)井田C3煤層36件樣品原煤的煤質(zhì)化驗結(jié)果，見表1，確定井田內(nèi)C3煤層煤巖的工業(yè)類型為中灰、中高硫、低磷、高熱值貧瘦煤。

圖4　各標(biāo)志層物性曲線圖

表1　大竹壩井田C3煤層煤質(zhì)分析結(jié)果

在煤層走向上，井田C3煤層厚度、全硫含量、有機硫含量和水分含量從東到西逐漸增加，而硫化物硫和硫酸鹽硫含量逐漸減少，發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、固定碳等的含量無明顯變化，有機硫的含量與煤層厚度存在一定的正相關(guān)線性關(guān)系。在ZK808孔、ZK1206孔、ZK1604孔、ZK2004孔、ZK2406（S）孔、ZK2802（S）孔連線上的C3煤層存在一個全硫含量和灰分含量相對較高的分布帶。由此可以看出C3煤層從北東往南西在厚度、全硫含量、灰分含量、揮發(fā)份含量均有逐漸增加，固定碳含量、發(fā)熱量呈逐漸降低的趨勢；而在煤層傾向上，C3煤層的煤質(zhì)特征無明顯變化趨勢。

將井田C3煤層全硫和灰分含量等值線圖進行疊加后發(fā)現(xiàn)，沿ZK2802（S）孔、ZK2008孔、ZK1608孔、ZK1210孔、ZK808孔連線上存在一個灰分和硫分相對較高的區(qū)帶，ZK1604孔、ZK1210孔、ZK812孔連線上存在一個相對較高的灰分帶，如圖5所示。

圖5　大竹壩井田C3煤層灰分、硫分等值線圖

4　結(jié)論

大竹壩井田在區(qū)域上位于松坎向斜南東翼，具體所處構(gòu)造部位為次級褶皺樂坪背斜南東翼，構(gòu)造簡單。通過對大竹壩井田內(nèi)地層層序、構(gòu)造特征等地質(zhì)特征進行分析，得出以下結(jié)論:

（1）對大竹壩井田內(nèi)可采煤層產(chǎn)出層位、分布范圍、厚度、形態(tài)、產(chǎn)狀、空間展布和煤質(zhì)變化情況等進行分析，確定可采煤層呈層狀產(chǎn)出。由于煤層傾角較為平緩，故采用水平投影地質(zhì)塊段法求得大竹壩井田總資源量為8339萬t，為一中型井田。

（2）井田內(nèi)含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），可采煤層3層，其中C2、C4煤層為零星局部可采，主采煤層為C3。根據(jù)工程揭露，井田C3煤層厚度在1.36～5.35 m之間，平均為2.31 m，變化系數(shù)為34.18%，穩(wěn)定指數(shù)為9.5%，屬較穩(wěn)定類型煤層。

（3）井田內(nèi)煤種為中灰、中高硫、低磷、高熱值貧瘦煤，宏觀煤巖類型主要為半亮型粉煤，其次為半暗型、半亮型塊煤。

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（責(zé)任編輯 郭東芝）

Characteristics analysis of coal-bearing strata and coal seam in Dazhuba coal field in Guizhou province

Zhang Huasong1，Xu Bin2，3，Wang Quanfeng4
（1.Guizhou Province Geology and Mineral Bureau 106 Brigade，Zunyi，Guizhou 563000，China；2.China University of Geosciences，Beijing，Haidian，Beijing 100083，China；3.Beijing Key Laboratory of Development and Research for Land Resources Information，Haidian，Beijing 100083，China；4.Geomathematics Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China）

AbstractGeology，structure characteristics and occurrence of coal seams in Dazhuba coal field in Tongzi county of Guizhou province were introduced，the coal-bearing strata and coal seam characteristics were analyzed，and the characteristics and change rule of coal seams were elaborated.The results showed that the coal-bearing strata of Dazhuba coal field so the C3 coal seam was the Longtan formation of the Upper Permian series，it had 3 minable seam，and C3 coal seam was the main minable seam，while C2 and C4 seams were partly minable.The thickness variation of C3 coal seam was not obvious，there was a single type of coal and the structure of seam was relatively simple，So the C3 coal seam was a relatively stable coal seam.Its estimator of proven coal resources was 83.39 million tons，which was a mediumsized coal field.According to coal quality laboratory test results，the industrial type of C3 coal was characterized by meager lean coal with medium ash content，medium-high sulfur content，low phosphorus content and high calorific value.

Key wordscoal mine，Dazhuba coal field，geological feature，coal-bearing strata，coal seam characteristics

中圖分類號P618.11

文獻標(biāo)識碼A

作者簡介：張華松（1972－），男，貴州遵義人，地質(zhì)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。