白 陽(yáng)

(中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司，北京 100040)

世界煤炭資源分布很不均一，主要分布在北半球，以亞洲及北美洲最富。據(jù)2019年《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，2018年全球煤炭?jī)?chǔ)量為1.055萬(wàn)億噸，主要集中在少數(shù)幾個(gè)國(guó)家：美國(guó)(24%)、俄羅斯(15%)、澳大利亞(14%)和中國(guó)(13%)[1]。煤炭是世界上儲(chǔ)量最多、分布最廣的常規(guī)能源，號(hào)稱(chēng)工業(yè)糧食，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、建材、化工等行業(yè)。形成煤炭資源有三個(gè)重要的聚煤期石炭-二疊紀(jì)、三疊-侏羅紀(jì)及古近紀(jì)和新近紀(jì)，其中石炭-二疊紀(jì)以海相及海陸交互相成煤為主，三疊-侏羅紀(jì)、古近紀(jì)和新近紀(jì)以陸相成煤為主，據(jù)世界能源委員會(huì)《世界能源統(tǒng)計(jì)評(píng)論》公布，世界煤炭探明儲(chǔ)量中，石炭-二疊紀(jì)占51.2%、白堊-侏羅紀(jì)占24.9%、古近紀(jì)占23.6%。中國(guó)煤炭資源主要成煤期為石炭-二疊紀(jì)及侏羅紀(jì)。陸相煤炭資源占世界煤炭資源儲(chǔ)量的近一半，對(duì)陸相煤層進(jìn)行對(duì)比研究具有重要意義。

1 EPC1763區(qū)塊煤系地質(zhì)特征及煤層

澳大利亞賦存有豐富的煤炭資源，探明資源量已躍居世界煤炭?jī)?chǔ)量的第三位[1]，昆士蘭州是澳大利亞主要煤炭資源賦存地及開(kāi)發(fā)地，蘇拉特盆地是未來(lái)重要煤炭?jī)?yōu)選產(chǎn)能基地[2]。研究區(qū)位于蘇拉特盆地的北部區(qū)域，主要含煤巖系為侏羅系中上統(tǒng)沃倫亞群塔茹姆煤層組及侏安達(dá)煤層組。

研究區(qū)侏羅系中上統(tǒng)沃倫亞群是在陸相沉積環(huán)境中成長(zhǎng)及發(fā)育起來(lái)的，主要發(fā)育在河湖三角洲平原，主要沉積環(huán)境為分支河道、天然堤、決口扇及沼澤、泥炭沼澤等。煤層的主要特征是：煤層層數(shù)多、厚度變化大、常具有尖滅合并現(xiàn)象、煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、以薄煤層到中厚煤層為主。主要沉積巖以細(xì)粒巖為主，為黑褐色泥巖、灰色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，局部發(fā)育灰白色細(xì)粒到粗粒砂巖。含煤巖系平均厚200.46m，平均含可采煤層8.03m，含煤系數(shù)4.01%。

可對(duì)比的主要煤層發(fā)育有11層，局部賦存及分叉發(fā)育的分層達(dá)40余層，各煤層從上到下編號(hào)為1煤、2煤到11煤。主要可采煤層為1煤、4煤及10煤，分別位于含煤巖系的上部、中部及下部，煤層厚度0～3.6m，平均厚1.5m。

各煤層具有低硫、中到高灰分的煤質(zhì)特征。

2 煤層對(duì)比的主要方法

本次研究主要采用的是煤層間距、巖相旋回特征、測(cè)井曲線(xiàn)特征等對(duì)比方法，同時(shí)也兼顧了標(biāo)志層特征、古生物標(biāo)志、煤質(zhì)特征等信息，進(jìn)行逐層逐孔對(duì)比。對(duì)比時(shí)按照先易后難，先對(duì)組段進(jìn)行對(duì)比確認(rèn)，再?gòu)拿簩咏M到煤層進(jìn)行對(duì)比，這樣有利于開(kāi)展煤層對(duì)比，也有利于提高煤層對(duì)比可靠程度。

2.1 層間距對(duì)比法

煤層是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的泥炭沼澤化及煤化過(guò)程而形成的，在研究區(qū)主要表現(xiàn)為：1)同一煤層橫向上有較廣泛的連續(xù)性，在剖面上可以連續(xù)追蹤；2)相鄰兩個(gè)成煤期次之間，沉積環(huán)境的變遷是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程，橫向上相對(duì)比較穩(wěn)定且有一定的規(guī)律性，沉積物的厚度受所處構(gòu)造部位所控制。在煤層對(duì)比中的表現(xiàn)就是就是相鄰鉆孔中煤層層間距相對(duì)穩(wěn)定，向兩側(cè)的變化呈現(xiàn)有規(guī)律的展布，因此，層間距對(duì)比法在本區(qū)是比較可靠的手段之一。

比如上侏安達(dá)煤層組三層煤之間間距約是20m及10m，在砂體發(fā)育時(shí)，煤層缺失。研究區(qū)上侏安達(dá)煤層組1煤到塔茹姆煤層組10煤之間的間距一般200m，越是大區(qū)段，其間的變化規(guī)律性越明顯，趨勢(shì)性特征也明顯，容易掌握及應(yīng)用，可靠度也相對(duì)較高(圖1)。

圖1 1煤、2煤、3煤、4煤巖層組合特征Figure 1 Coal seam and strata combination features of coal Nos.1, 2, 3 and 4

2.2 巖性巖相旋回特征對(duì)比法

不同煤巖層受成煤期環(huán)境及受沉積環(huán)境影響，其煤層、巖層的組合有一定的相似性和規(guī)律性，這種規(guī)律性成為煤層對(duì)比的依據(jù)。

比如1、2、3、4煤層組合特征：①橫向和縱向穩(wěn)定性好，1、4煤層全區(qū)賦存；②1煤層常見(jiàn)為煤層組，常有多個(gè)單煤層或復(fù)煤層組成，厚度較大；4煤層厚度變化較小且穩(wěn)定，并常以煤層組的形式出現(xiàn)；③這幾層煤層間距較穩(wěn)定。1、2、3、4煤巖煤層組合特征是煤層對(duì)比的可靠依據(jù)(圖1)。

再如9、10、11煤層組合特征，①橫向和縱向穩(wěn)定性較好，9、10、11煤層在北部區(qū)域發(fā)育較好；②層間距較穩(wěn)定。9、10、11煤巖煤層組合特征是煤層對(duì)比的可靠依據(jù)(圖2、圖3)。

圖2 9煤、10煤、11煤巖層組合特征Figure 2 Coal seam and strata combination features of coal Nos.9, 10 and 11

圖3 8煤、9煤、10煤、11煤巖層組合特征Figure 3 Coal seam and strata combination features of coal Nos.8, 9, 10 and 11

2.3 測(cè)井曲線(xiàn)特征法

因物性特征的差異各煤層的測(cè)井曲線(xiàn)反應(yīng)出不同的曲線(xiàn)組合形態(tài)特征，首先要識(shí)別正常鉆孔中煤層的物性特征并區(qū)別于其他各煤層，確定為標(biāo)志層，然后對(duì)鄰近鉆孔的測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的比對(duì)，尋找對(duì)比點(diǎn)，再逐孔順序追蹤，就可較為有效地劃分出不同煤層。1煤全區(qū)大部可采，少量鉆孔不可采，且煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般在自然伽瑪曲線(xiàn)上呈“斜刀狀”反映(圖4)。

圖4 A745孔 1煤層“斜刀狀”視電阻率曲線(xiàn)Figure 4 “Leaning knife” form apparent resistivity logging traces of coal No.1 in borehole A745

3 煤層對(duì)比的意義及可靠性評(píng)價(jià)

煤層對(duì)比是研究煤層的基礎(chǔ)工作之一，對(duì)比的可靠程度直接關(guān)系到煤層成果的可靠性，影響到資源量的可靠程度，影響到煤炭資源的開(kāi)采，加強(qiáng)對(duì)煤層對(duì)比的研究有利于提高勘查成果的可靠性，具有重要意義。

3.1 可靠性分析

歸納起來(lái)，研究區(qū)含煤建造具有以下三個(gè)方面特征：①本區(qū)煤層層數(shù)多，煤層厚度、間距穩(wěn)定性差，分組特征不明顯，各煤層煤質(zhì)特征相似，規(guī)律性不明顯，煤層之間缺乏具有明顯特征的巖性標(biāo)志層；②由于煤層橫向上的不穩(wěn)定和頻繁分叉、合并、尖滅，煤層對(duì)比工作既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)， 是侏羅系陸相含煤地層普遍存在的問(wèn)題；③由于研究區(qū)處于勘查初期階段，具有勘查鉆孔少，鉆孔孔距大，收集資料多，一手資料少，典型地質(zhì)信息特征少，給煤層對(duì)比研究帶來(lái)不足及困難。

總體上來(lái)說(shuō)各煤組對(duì)比基本可靠，分煤層對(duì)比有人為因素，這個(gè)人為因素也是在有限的資料分析中盡量多的提供素材，以期獲得更可靠的對(duì)比成果。

3.2 可靠程度評(píng)價(jià)

雖然存在較多的煤層對(duì)比不利因素，但本次研究采用綜合對(duì)比方法，采用了多種有效手段進(jìn)行綜合對(duì)比分析，煤組對(duì)比基本可靠，分煤層缺乏詳細(xì)對(duì)比，采用的分煤層的可靠性比煤組相比要差；研究區(qū)主要可采煤層對(duì)比成果基本可靠，對(duì)各煤層對(duì)比可靠程度進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)(表1)。

表1 煤層對(duì)比可靠程度一覽表Table 1 Data sheet of coal seams correlation dependabilities

4 結(jié)論

陸相地層煤層層數(shù)多、相變快，在勘探初期所掌握的各種對(duì)比標(biāo)志少，對(duì)比難度大且對(duì)比效果差，隨著勘探工作的深入，所掌握的物理化學(xué)參數(shù)逐步增加，研究程度不斷提高，煤層對(duì)比更加可靠。本文通過(guò)層間距對(duì)比法、巖性巖相旋回特征對(duì)比法及測(cè)井曲線(xiàn)特征法的研究，較好的解決了EPC1763勘探區(qū)塊煤層對(duì)比，提高了煤層研究程度。加強(qiáng)陸相地層的對(duì)比研究對(duì)于提高勘探研究程度，為煤炭資源開(kāi)采提供有力的技術(shù)保證。