劉漢斌，郭建云

(1.山西省煤炭地質局，太原 030006；2.中國冶金地質總局第三地質勘查院，太原 030032)

0 引言

薄煤層是指井工開采時小于1.3m的煤層和露天開采時小于3.5m的煤層[1]。楊生華等[2]將薄煤層又分為薄煤層(0.8～1.3m)、極薄煤層(<0.8m)、超薄煤層(<0.6m)。高士崗等[3]將厚度1.0～17m的煤層稱為中薄煤層。山西煤炭資源產狀平緩，井工生產礦井中絕大部分地區(qū)為產狀小于25°的煙煤。結合現行的《礦產地質勘查規(guī)范 煤》(DZ/T 0215—2020)中關于煤層厚度的煤炭資源量估算指標和山西的主采煤層特征，本文將山西的薄煤層分為中薄煤層(0.8～1.3m)和超薄煤層(<0.8m)兩類，其余統(tǒng)稱為中厚煤層(>1.3m)。這是因為0.8m為山西大部分煤產地的煤炭資源量起算厚度，小于0.8m的煤層在煤炭勘查階段不算入資源量。因此將0.8m作為區(qū)分薄煤層的一個劃分界限，將平均厚度介于0.8～1.3m的煤層定義為中薄煤層，將平均厚度小于0.8m的煤層定義為超薄煤層(表1)。

表1 薄煤層的分類

我國薄煤層資源豐富，分布廣泛，10多個省市的400多個礦井都有薄煤層分布[4]。山西是我國的煤炭大省，山西薄煤層資源占全省煤炭資源總量的19.2%。關于山西薄煤層的分布和煤質特征，一直以來研究較少。本文以山西薄煤層為研究對象，以山西省煤炭資源圖集中的礦區(qū)主要煤層數據為依據，分析研究了山西六大煤田中薄煤層的分布特征[5-8]。

1 山西薄煤層的分布

1.1 大同煤田

如圖1所示，大同煤田侏羅系礦區(qū)擁有薄煤層9層，其中超薄煤層5層，中薄煤層4層。大同石炭系—二疊系礦區(qū)擁有薄煤層2層，其中北區(qū)為超薄煤層和中薄煤層各1層，南區(qū)2層全部為中薄煤層。綜合來看，大同煤田薄煤層數占比為礦區(qū)煤層總數的44.3%，其中超薄煤層占比20.6%，中薄煤層占比23.7%。

圖1 大同煤田不同礦區(qū)薄煤層對比

1.2 寧武煤田

寧武煤田北部地區(qū)平均擁有薄煤層3～4層，中部擁有薄煤層2層，南部擁有薄煤層3層。北部薄煤層以中薄煤層為主，中部超薄煤層和中薄煤層各占50%，南部地區(qū)以超薄煤層為主。綜合來看，寧武煤田薄煤層占煤田煤層總數的43.5%，其中超薄煤層占比16.1%，中薄煤層占比27.4%(圖2)。

圖2 寧武煤田不同礦區(qū)薄煤層對比

1.3 河東煤田

如圖3所示，河東煤層薄煤層主要分布于煤田中部的離柳礦區(qū)和石隰礦區(qū)，北部的河保偏礦區(qū)和鄉(xiāng)寧礦區(qū)薄煤層較少。薄煤層以中薄煤層為主。煤田薄煤層占煤田煤層總數的39.6%，其中超薄煤層占比9.4%，中薄煤層占比32.1%。

圖3 河東煤田不同礦區(qū)薄煤層對比

1.4 西山煤田

西山煤田薄煤層較少，且主要分布于煤田北部的古交礦區(qū)和東部的西山礦區(qū)和清交礦區(qū)東部。薄煤層總數占比煤田煤層總數的18.2%，其中超薄煤層和中薄煤層各占9.1%(圖4)。

圖4 西山煤田不同礦區(qū)薄煤層對比

1.5 霍西煤田

霍西煤田薄煤層在煤田北部、中部、南部都有分布，其中以中部最多，薄煤層占比81.8%。北部和南部薄煤層占比較低，分別為55%和45%。中部薄煤層以超薄煤層為主，南部以中薄煤層為主，北部地區(qū)超薄和中薄煤層各占50%。綜合來看，霍西煤田薄層占煤田煤層總數的56.5%，其中超薄煤層占比32.3%，中薄煤層占比24.2%(圖5)。

圖5 霍西煤田不同礦區(qū)薄煤層對比

1.6 沁水煤田

沁水煤田薄煤層主要分布于煤田西北部和東北部，南部地區(qū)較少。其中西北部薄煤層以超薄煤層為主，東北部以中薄煤層為主。綜合來看，煤田薄煤層占比為煤田煤層總數的56.4%，其中超薄煤層占比25.5%，中薄煤層占比29.1%(圖6)。

圖6 沁水煤田不同礦區(qū)薄煤層對比

2 山西薄煤層的厚度

2.1 大同煤田

如圖7所示，大同煤田侏羅系礦區(qū)薄煤層總厚7.48m，占侏羅系礦區(qū)煤層總厚度是41.2%。石炭系—二疊系礦區(qū)北部地區(qū)薄煤層總厚度1.64m，占北區(qū)煤層總厚度的5.3%，南部地區(qū)厚2.16m，占大同南區(qū)煤層總厚度的11.2%。平均來看，大同煤田薄煤層平均厚度為3.76m，占煤田煤層平均厚度的16.5%，其中超薄煤層占比6.8%，中薄煤層占比12.4%。

圖7 大同煤田不同礦區(qū)薄煤層厚度對比

2.2 寧武煤田

寧武煤田北部薄煤層總厚2.47m，占煤田煤層總厚度的10.9%，中部小于10%，南部地區(qū)為10.9%。其中以中薄煤層為主。綜合來看，寧武煤田薄煤厚度占比10.6%，其中超薄煤層占比3.0%，中薄煤層占比7.6%(圖8)。

圖8 寧武煤田不同礦區(qū)薄煤層厚度對比

2.3 河東煤田

河東煤田北部河保偏地區(qū)薄煤層層數少，厚度占比僅為5.6%，并且全部為中薄煤層。中部離柳和石隰礦區(qū)薄煤層數量增多，厚度占比隨之增高，最高為30.2%。南部鄉(xiāng)寧礦區(qū)薄煤層數較少，厚度占比10%左右。鄉(xiāng)寧礦區(qū)西部地區(qū)薄煤層數增多，厚度占比增大到23.2%。綜合來看，河東煤田薄煤層厚度平均占比16.3%，其中超薄煤層占比2.3%，中薄煤層占比14.0%(圖9)。

圖9 河東煤田不同礦區(qū)薄煤層厚度對比

2.4 西山煤田

西山煤田整體薄煤層數較少，僅古交礦區(qū)薄煤層厚度18.3%，其余地區(qū)均小于10%。煤田薄煤層厚度占比為7.5%，其中超薄煤層占比2.8%，中薄煤層占比4.7%(圖10)。

圖10 西山煤田不同礦區(qū)薄煤層厚度對比

2.5 霍西煤田

霍西煤田北部和南部地區(qū)薄煤層數較少，厚度比較小。中部地區(qū)薄煤層數最多，厚度比最高，達到60.5%?；糁輩^(qū)薄煤層厚度比最小，為15.8%。綜合來看，霍西煤田薄煤層全煤田厚度平均占比為28.3%，其中超薄煤層占比13.0%，中薄煤層占比15.2%(圖11)。

圖11 霍西煤田不同礦區(qū)薄煤層厚度對比

2.6 沁水煤田

沁水煤田薄煤層主要分布于煤田西北部和東北部，因此厚度比也以煤田西北部和東北部最高。如沁源北區(qū)薄煤層總厚度達到9.50m，薄煤層的煤層厚度占比達到88.9%，平遙區(qū)達到52.1%，左權地區(qū)厚度比達到52.0%。南部地區(qū)薄煤層數最少，厚度比僅為15.4%。綜合來看，沁水煤田薄煤層厚度占比為25.3%，其中超薄煤層占比9.2%，中薄煤層占16.1%(圖12)。

圖12 沁水煤田不同礦區(qū)薄煤層厚度對比

3 討論

山西薄煤層具有煤質好、開采地面變形小等優(yōu)點。今后，隨著中厚煤層的逐漸枯竭，薄煤層開采與利用將逐漸成為煤礦開采的主力。而全省薄煤層的分布與煤質特征是全省薄煤層大規(guī)模開采和開采技術裝備研發(fā)的基礎資料和基本依據，理清全省煤層的橫向和縱向分布特征具有重要的實踐價值和生產意義。

3.1 橫向分布特征

山西六大煤田中，大同煤田薄煤層最多，其次為霍西煤田和沁水煤田，西山煤田薄煤層數最少。大同煤田和霍西煤田超薄煤層數最多。大同煤田中薄煤層數最多。關于薄煤層層次比，霍西煤田和沁水煤田薄煤層層次比最高，均大于56%。其次為大同煤田、寧武煤田、河東煤田。西山煤田薄煤層占比最低，為18.2%。關于超薄煤層層次比，霍西煤田超薄煤田占比最大，為32.3%，河東煤田和西山煤田超薄煤層占比最小，均小于10%。中薄煤層層次占比，河東煤田中薄煤層占比最高，為32.1%，西山煤田中薄煤層占比最小，為9.1%(圖13)。

圖13 山西六大煤田薄煤層層數和層次對比

厚度分布方面，大同煤田薄煤層總厚最高，為3.76m，西山煤田最小，為0.91m。厚度占比方面，霍西煤田薄煤層厚度占比最高，為28.3%，其次為沁水煤田。西山煤田薄煤層厚度占比最小，為7.5%。超薄煤層厚度占比方面，霍西煤田最高，河東煤田最低。中薄煤層方面，沁水煤田最高，西山煤田最低。大同煤田侏羅系礦區(qū)、霍西煤田靈石區(qū)、沁水煤田沁源北區(qū)、左權區(qū)薄層薄煤層數最多，達到8～9層(圖14)。

圖14 山西六大煤田薄煤層厚度占比和總厚度對比

3.2 縱向分布特征

山西侏羅系大同組擁有薄煤層9層，平均厚度0.83m，總厚度7.47m。其中超薄煤層5層，占比56%，平均厚度0.66m。中薄煤層4層，占比44%，平均厚度1.05m。平均厚度占比方面，超薄煤層占比44%，中薄煤層占比56%。山西組擁有薄煤層49層，總厚度9.38m，平均厚度0.92m。其中超薄煤層14層，層次占比29%，平均厚度0.67m。中薄煤層35層，層次占比71%，平均厚度1.02m?？偤裾急确矫?，超薄煤層總厚占比薄煤層總厚的21%，中薄煤層占比79%。太原組地層擁有薄煤層87層，總厚71.34m，平均厚度0.63m。其中超薄煤層41層，層次占比47%，平均厚度1.00m。中薄煤層46層，層次占比53%，平均厚度0.82m。總厚占比方面，超薄煤層厚度占比36%，中薄煤層占比64%(圖15)。

圖15 山西不同含煤巖組薄煤層層數和總厚對比

薄煤層層數方面，太原組薄煤層數最多，是山西組薄煤層數的1.8倍，大同組薄煤層數的9.7倍，占全省薄煤層總數的60%。山西組薄煤層以中薄煤層為主，占薄煤層總數的71.4%。大同組和太原組中超薄煤層和中薄煤層層數相當。薄煤層總厚度方面，太原組薄煤層總厚度最高，是山西組薄煤層厚度的1.6倍，大同組薄煤層總厚9.6倍，占全省薄煤層總厚度的58%。不同薄煤層占比方面，三個地層薄煤層均以中薄煤層為主，大同組、山西組、太原組中中薄煤層總厚度分別占薄煤層總厚度的56%、79%和64%。

4 結論

1)山西六大煤田中大同煤田薄煤層數量最多，其次為霍西煤田和沁水煤田，西山煤田薄煤層數最少。大同煤田大同侏羅紀礦區(qū)、寧武煤田平朔朔南礦區(qū)、河東煤田柳林礦區(qū)、霍西煤田靈石礦區(qū)、沁水煤田沁源北礦區(qū)、左權礦區(qū)薄煤層數均大于8層以上，其中靈石礦區(qū)、沁源北、左權礦區(qū)薄煤層層次比大于80%。除西山煤田外，其余煤田薄煤層均以中薄煤層為主。

2)薄煤層厚度方面，大同煤田薄煤層總厚最高，為3.76m，西山煤田最小，為0.91m。厚度占比方面，霍西煤田薄煤層厚度占比最高，為28.3%，其次為沁水煤田。西山煤田薄煤層厚度占比最小，為7.5%。六大煤田中中薄煤層總厚度，均大于超薄煤層總厚度。其中，霍西煤田超薄煤層厚度占比最高，沁水煤田中薄煤層厚度占比最高。

3)薄煤層地層分布方面，山西薄煤層主要分布于太原組地層中，分別占全省薄煤層總層數的60%和總厚度的58%。山西組薄煤層以中薄煤層為主，太原組和大同組中薄煤層和超薄煤層相當。