李永高，孫國忠

（1.中國煤炭地質(zhì)總局 第一勘探局，河北 邯鄲 056004；2.北京大地高科地質(zhì)勘查有限公司，北京100040）

河?xùn)|煤田位于黃河中游呂梁山西麓鄂爾多斯盆地東部邊緣，為南北近走向，傾向西的隱伏煤田，整體呈南北長東西窄的條狀展布[1]。地理位置上由南向北跨越運(yùn)城、臨汾、呂梁、忻州4 個(gè)地區(qū)，含煤面積約1.6 萬km2，是我國重要的焦煤產(chǎn)地[2]，從北到南擁有4 個(gè)國家級煤炭規(guī)劃礦區(qū)，包括晉北、晉中2 個(gè)國家級煤炭生產(chǎn)基地。

桑峨井田位于山西省西南部臨汾市吉縣境內(nèi)，南起王家河—灣里一線，東北部止屯里林場—后圪臺，東南部草坡灘—石窯店，西至毛家莊，東西長9.2~14.6 km，南北寬走向?qū)?3.7~19.6 km，面積189.87 km2。含煤地層從下至上分別為石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組以及二疊系下統(tǒng)山西組，含煤地層總厚度約142 m 左右，共含煤10 層，煤層總厚度11.3 m，含煤系數(shù)7.9%，其中主要可采煤層3 層，可采總厚5.5 m，可采含煤系數(shù)5%。

本文在以往研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合本井田煤炭資源勘探成果，對煤系、含煤地層、主要可采煤層賦存特征進(jìn)行分析研究，為煤炭資源的開發(fā)利用提供了依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

桑峨井田位于華北地臺之鄂爾多斯斷塊東緣的晉西坳緣帶南段關(guān)王廟北東向褶帶的東部。晉西坳緣帶（即河?xùn)|煤田） 是我國著名煉焦用煤產(chǎn)地，其西與伊陜單斜區(qū)呈過渡關(guān)系，東隔離石斷裂帶與山西斷塊的呂梁塊隆相鄰，南以鄉(xiāng)寧斷撓帶與臨汾—運(yùn)城新裂陷相望。關(guān)王廟北東向褶帶位于鄂爾多斯盆地東緣晉西坳緣帶（河?xùn)|煤田） 的南段，帶內(nèi)地層總體向北西傾斜，最邊部出露變質(zhì)結(jié)晶基底，顯示了邊緣撓起帶的特征。

井田位于鄂爾多斯斷塊東部，河?xùn)|斷褶帶西帶南段，受紫荊山斷褶帶的影響和控制，該區(qū)為地層走向?yàn)镹E，向NW 傾斜的單斜構(gòu)造，傾角一般為6°～15°，在此基礎(chǔ)上發(fā)育與走向大致平行的短軸褶曲，斷層不發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)陷落柱及巖漿巖侵入，構(gòu)造簡單。區(qū)內(nèi)主要有武莊向斜、武莊背斜及落差大于30 m 的斷層1 條，小于30 m 的斷層2 條。

該區(qū)屬掩蓋—半掩蓋區(qū)，基巖僅沿溝谷出露。出露地層有上二疊統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，三疊系下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組、二馬營組，新生界地層覆蓋在不同時(shí)代的地層之上。經(jīng)鉆孔揭露的本井田地層從下至上分別為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、奧陶系中統(tǒng)峰峰組，石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、二疊系下統(tǒng)下石盒子組、二疊系上統(tǒng)上石盒子組、二疊系上統(tǒng)石千峰組，三疊系下統(tǒng)劉家溝組、三疊系下統(tǒng)和尚溝組以及第四系地層，主要含煤地層為山西組和太原組。

2 含煤地層賦存特征

2.1 山西組地層賦存特征

二疊系下統(tǒng)山西組為該井田主要含煤地層，為一套以河控三角洲上的平原環(huán)境為主的含煤沉積建造，本組地層厚度32.50 ~ 59.50 m，平均厚度45.21 m，由東向西呈增厚趨勢（圖1），與下伏太原組為連續(xù)沉積的接觸關(guān)系。

圖1 山西組厚度等值線圖Fig.1 Thickness contour of Shanxi Formation

下部為以河控三角洲上的平原環(huán)境為主的沉積，由于沉積環(huán)境較穩(wěn)定，沼澤化持續(xù)時(shí)間較長，對聚煤作用十分有利，形成了層位穩(wěn)定，厚度較大的2 號、3 號煤層，但是沿著分流澗灣地帶的水體較淺，水深變化較大，局部地段出現(xiàn)2 號煤層的分叉現(xiàn)象。巖性以中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖為主，一般含煤2 ～3 層（2 號下、2 號、3 號煤層），其中2 號煤層為穩(wěn)定的大部可采煤層，3 號煤層為較穩(wěn)定的大部可采煤層。從K7 砂巖起至2 號煤層頂板砂巖，厚5.85 ～26.93 m，平均14.92 m。2 號煤頂板含有豐富的植物化石，主要有Sphenophyllum sp. Labatannuaria sinensis， Teniopteris multinervis，Emplectopteris sp.等。

上部為三角洲平原分流河道遷移而形成的分流間灣溢岸沉積。由于所形成的泥炭沼澤不斷變遷，形成以發(fā)育不穩(wěn)定的夾薄煤層（1 號上、1 號、2 號上煤層） 及以砂巖、粉砂巖、泥巖為主的沉積，該段從2 號煤頂板砂巖起至K8 砂巖底界，厚14.73 ～40.22 m，平均26.20 m。

2.2 太原組地層賦存特征

該組地層厚39.40 ～96.35 m，平均厚度66.17 m，含煤系數(shù)4.05%，由西向東呈增厚趨勢（圖2、圖3），含煤5 ～7 層，煤層總厚0.75 ～5.91 m，平均2.68 m，9 號煤層為大部可采的較穩(wěn)定煤層，為該區(qū)主要可采煤層，平均厚度1.43 m，可采含煤系數(shù)2.16%

圖2 太原組厚度等值線圖Fig.2 Contour map of Taiyuan Formation thickness

圖3 太原組巖性特征、標(biāo)志層及煤層編號示意Fig.3 Lithological characteristics,marker bed and coal seam numbering of Taiyuan Formation

太原組為該井田主要含煤地層之一，屬于潮坪—碳酸鹽臺地沉積，據(jù)巖性組合及沉積環(huán)境可劃分為3 段。下段屬潮坪及泥炭沼澤間有局限臺地沉積，底部為灰—灰白色細(xì)粒砂巖（K1） 與下伏本溪組連續(xù)沉積，主要巖性為灰—深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾深灰色細(xì)粒砂巖薄層，該段厚度7.10（S901） ～36.05 m（S603），平均21.77 m，含煤2～3 層，其中9 號煤層為穩(wěn)定的主要可采煤層之一，由于受局限臺地的影響煤層厚度變化較大，頂板 含 植 物 化 石， 主 要 有 Neuropteris ovata，Pecopteris orientalis，Sphenophyllm sp.等。

中段屬淺水碳酸鹽臺地潮坪沉積，從K2 石灰?guī)r底板至K4灰?guī)r底界，厚度11.46（S1301） ～25.72 m（S1104），平均17.21 m。巖性由石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖組成，含石灰?guī)r3 層（K2、K3、K4） 薄煤2 層（6 號、7 號煤層），一般不可采。K2石灰?guī)r厚度約7 m，深灰色—灰黑色厚層狀含有燧石結(jié)核，產(chǎn)豐富的動物化石，主要有蜒類Triticites sp.Schwagerina sp.Quasifusulina sp.，腕足類 ： Chonetes sp.Dictyoclostus taiyuanfuensis，Choristites sp.等。

上段為砂坪—泥坪及泥炭坪沉積，從K4 灰?guī)r至K7 砂巖，厚10.05（S1406） ～35.13 m（S1409），平均27.24 m，巖性為深灰色—灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，夾薄層細(xì)砂巖及煤層1 ～2 層（5 號、6號煤層） 一般不可采，6 號煤層頂板含較豐富的植物化石。

3 主要可采煤層特征

該井田含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組，石炭系上統(tǒng)太原組及中統(tǒng)本溪組，含煤地層總厚約142 m，共含煤10 層，煤層總厚度約11.3 m，其中主要可采煤層3 層，分別為2 號煤層、3 號煤層及9號煤層。

3.1 2 號煤層特征

位于山西組下部，上距2 號上煤層0.87 ～15.21 m，平均4.63 m。見煤點(diǎn)136 個(gè)，可采點(diǎn)132個(gè)，不可采點(diǎn)4 個(gè)，可采性指數(shù)0.97，煤厚變異系數(shù)31%。煤層厚度0.60 ～4.47 m，平均厚度2.62 m，總體上井田中部較厚，向東南、西部逐漸變薄，為薄—厚煤層，以中厚煤層為主（圖4）。

圖4 2 號煤厚度等值線圖Fig.4 The thickness contour of No.2 coal

2 號煤層在井田西部及北部煤層厚度一般為3 m 左右，含夾矸1 ～2 層，東南部出現(xiàn)分叉現(xiàn)象，一般多分叉為2 ～3 個(gè)煤分層，僅上部分層可采，其余分層厚度一般為0.5 m 左右，各煤分層之間一般以含炭泥巖、炭質(zhì)泥巖為主，厚度均大于煤分層厚度。

2 號煤層直接頂板多為深灰色—灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，底板為黑灰色砂質(zhì)泥巖。2 號煤層層位穩(wěn)定，厚度有一定變化，總體上呈現(xiàn)中部較厚，西部、東南補(bǔ)逐漸變薄，結(jié)構(gòu)簡單—較簡單，為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。

2 號煤層宏觀煤巖類型以半光亮煤為主，鏡質(zhì)組平均含量為85.35%，惰質(zhì)組平均為14.65%。原煤水分含量為0.17%～5.91%，平均0.90%；原煤灰分產(chǎn)率為4.96%～38.04%，平均15.01%，屬于低灰煤；原煤全硫含量為0.11% ～2.93%，平均0.56%，屬于低硫煤；原煤干燥基高位發(fā)熱量（Qgr，d） 為20.49 ~ 35.30 MJ/kg，平 均30.47 MJ/kg，屬高發(fā)熱量煤。浮煤干燥無灰基揮發(fā)分為8.94%~17.97%，粘結(jié)性指數(shù)為0~64，膠質(zhì)層厚度度0~9.0 mm，煤類屬瘦煤、貧瘦煤、貧煤及無煙煤，以貧煤為主。

3.2 3 號煤層特征

3 號煤層位于山西組下部，上距2 號煤層0.35～2.40 m，平均1.08 m。見煤點(diǎn)130 個(gè)，可采點(diǎn)121 個(gè)，不可采點(diǎn)9 個(gè)，煤層厚度一般0.50 ～1.90 m，平均厚度1.04 m，以薄煤層為主（圖5），標(biāo)準(zhǔn)差0.19，可采性指數(shù)0.92，煤厚變異系數(shù)18%。

圖5 3 號煤厚度等值線圖Fig.5 The thickness contour of No.3 coal

3 號煤頂板為泥巖、含炭質(zhì)泥巖，底板為泥巖、粉砂巖。3 號煤層層位穩(wěn)定，煤層厚度變化不大，井田東北部較厚，含夾矸0~1 層，煤層結(jié)構(gòu)簡單，屬大部可采的穩(wěn)定煤層。

3 號煤層宏觀煤巖類型以半暗煤為主，鏡質(zhì)組平均含量為79.27%，惰質(zhì)組平均為20.73%。原煤水分含量為0.22%~3.38%，平均0.83%；原煤灰分產(chǎn)率為6.57% ~ 35.61%，平均12.90%，屬于低灰煤；原煤全硫含量為0.22% ~ 5.97%，平均1.68%，屬于中硫煤；原煤干燥基高位發(fā)熱量（Qgr，d） 為21.59% ~ 35.78 MJ/kg，平均30.71 MJ/kg，屬于高發(fā)熱量煤。浮煤干燥無灰基揮發(fā)分為8.37% ~ 20.58%，粘結(jié)性指數(shù)為0 ～65，膠質(zhì)層厚度為0 ~23 mm，煤類屬瘦煤、貧瘦煤、貧煤及無煙煤，以貧煤為主。

3.3 9 號煤層特征

9 號煤層位于石炭系上統(tǒng)太原組下段的上部，下距K1 砂巖（太原組底界砂巖） 地層厚度一般為2.06~35.44 m，平均19.62 m，上距3 號煤層的厚度一般為39.68 ~ 81.06 m，平均53.79 m。穿過鉆孔125 個(gè)，見煤點(diǎn)124 個(gè)，可采點(diǎn)70 個(gè)，不可采點(diǎn)54 個(gè)，煤層厚度一般0.25~5.62 m，平均厚度1.43 m，為薄—厚煤層，以中厚煤層為主。標(biāo)準(zhǔn)差1.10，可采性指數(shù)0.56，煤厚變異系數(shù)77%，平面上西南部和東北部煤層厚度較厚，西北部煤層變薄為1.02 m 左右，中部及南部為不可采區(qū)域，西部9號煤層不含夾矸，東南部含夾矸2 層，結(jié)構(gòu)簡單。

9 號煤頂板為K2深灰色石灰?guī)r，底板為灰黑色泥巖、含鋁質(zhì)泥巖。9 號煤層層位穩(wěn)定，厚度變化比較大，含夾矸1 ～2 層，可采區(qū)主要分布在井田東部及西部（圖6），煤層結(jié)構(gòu)較簡單，屬大部可采的較穩(wěn)定煤層。

圖6 9 號煤厚度等值線圖Fig.6 The thickness contour of No.9 coal

9 號煤層宏觀煤巖類型以半光亮煤為主，鏡質(zhì)組平均含量為77.38%，惰質(zhì)組平均為22.62%。原煤水分含量為0.23%～2.43%，平均0.70%；原煤灰分產(chǎn)率為8.36%～39.54%，平均16.32%，屬于低灰煤；原煤全硫含量為0.49% ～5.99%，平均2.87%，屬于中高硫煤；原煤干燥基高位發(fā)熱量(Qgr,d)為19.50% ~ 35.07 MJ/kg，平均29.19 MJ/kg，屬于高發(fā)熱量煤。浮煤干燥無灰基揮發(fā)分為9.01%~18.55%，粘結(jié)性指數(shù)為0~11，膠質(zhì)層厚度為0~17.0 mm，煤類屬貧瘦煤、貧煤及無煙煤，以貧煤為主。

4 沉積環(huán)境

該區(qū)沉積環(huán)境可以分為2 個(gè)主要階段，第一階段為晚古生代早期至中期，主要是海相環(huán)境。當(dāng)時(shí)，該區(qū)域處于一個(gè)廣闊的淺海盆地中，海水深度較淺，水體穩(wěn)定，沉積物以碳酸鹽巖為主，同時(shí)也有一定量的泥巖和砂巖。由于該地區(qū)處于板塊活動帶，地殼運(yùn)動頻繁，海平面變化劇烈，因此沉積物的組成和性質(zhì)隨時(shí)間和空間的變化而發(fā)生了明顯的變化。

第二階段為晚古生代晚期至新生代，主要是陸相環(huán)境。當(dāng)時(shí)，該地區(qū)經(jīng)歷了多次復(fù)雜的構(gòu)造變形，形成了一系列山脈和高原，陸地面積擴(kuò)大，海水逐漸退去，陸相沉積物逐漸成為主要類型。沉積物主要為砂巖、泥巖和煤系沉積物，其中煤系沉積物較為發(fā)育。

4.1 山西組沉積環(huán)境

山西組為該井田主要含煤地層，為一套以河控三角洲上的平原環(huán)境為主的含煤沉積，下部為以河控三角洲上的平原環(huán)境為主的沉積，由于沉積環(huán)境穩(wěn)定，沼澤化持續(xù)時(shí)間較長，對聚煤作用十分有利，形成層位穩(wěn)定、厚度較大的2 號、3 號煤層，但沿著分流澗灣地帶水體較淺水深變化較大，局部地段出現(xiàn)2 號煤層分叉現(xiàn)象。巖性以砂巖、粉砂巖、泥巖為主。上部為三角洲平原分流河道遷移而形成的分流間灣溢岸沉積。由于所形成的泥炭沼澤不斷變遷，形成發(fā)育不穩(wěn)定的薄煤層。

4.2 太原組沉積環(huán)境

該井田太原組為本區(qū)主要含煤地層，屬潮坪—碳酸鹽臺地沉積，根據(jù)其巖性組合特征及沉積環(huán)境特征可劃分為3 段。下段屬潮坪及泥炭沼澤間有局限臺地沉積。中段屬淺水碳酸鹽臺地—潮坪沉積，上段為砂坪—泥坪及泥炭坪沉積，本期形成的主要可采煤層為9 號煤層。

5 結(jié) 語

河?xùn)|煤田桑峨井田含煤地層為山西組和太原組，山西組主要可采煤層為2 號、3 號煤層，太原組主要可采煤層為9 號煤層，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單。該區(qū)主要煤類為低硫、低灰、發(fā)熱量高的優(yōu)質(zhì)貧煤，煤質(zhì)較好，經(jīng)洗煤后精煤可作為高爐噴粉煤和優(yōu)質(zhì)動力煤，具有較高的開采價(jià)值，可為當(dāng)?shù)丶爸苓厖^(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供動力，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。