鄒雙英,陳華飛,王金香, 孔凡杜,劉柱,梁興光

(山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì),山東 青島 266550)

0 引言

滕縣煤田位于魯西南地區(qū)的微山湖畔,煤炭資源豐富,是國(guó)家規(guī)劃重要的煤炭礦區(qū),也是全國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地之一。滕州市煤田面積931km2,煤炭?jī)?chǔ)量15.52億t,原有32對(duì)生產(chǎn)礦井,年生產(chǎn)原煤1600萬t,煤炭產(chǎn)業(yè)是拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。經(jīng)多年開采,滕縣煤田煤炭資源逐漸減少,近10年已有9個(gè)煤礦相繼閉坑。

1 礦區(qū)概況

1.1 位置

滕東勘查區(qū)位于山東省滕州市南部,北距滕州城區(qū)約10km?？辈閰^(qū)距京臺(tái)高速滕州南出入口3km,西距G104國(guó)道3km,京杭大運(yùn)河滕州港30km,東距京滬高鐵6km,縣、鄉(xiāng)公路四通八達(dá),交通極為便利。

1.2 地質(zhì)概況

1.2.1 地層

根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭露,區(qū)內(nèi)地層自下而上有：奧陶紀(jì)馬家溝群、石炭紀(jì)月門溝群本溪組、石炭-二疊紀(jì)月門溝群太原組、石炭-二疊紀(jì)月門溝群山西組、二疊紀(jì)石盒子群、侏羅-白堊紀(jì)淄博群三臺(tái)組、第四系。山西組及太原組[1-5]是該區(qū)主要含煤地層。

1.2.2 構(gòu)造

勘查區(qū)地層總體傾向SE、SSE,地層傾角一般10°～14°?？辈閰^(qū)的北部煤系呈現(xiàn)背、向斜相間的寬緩褶曲形態(tài),由于受斷層切割,褶皺軸發(fā)生錯(cuò)斷。由于勘查區(qū)位于印支期古構(gòu)造：滕縣背斜軸的南翼,勘查區(qū)的北部相對(duì)抬升,山西組3下煤層在勘查區(qū)北部邊界附近剝蝕缺失[6]?？辈閰^(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育,主要為NNE向斷層組和NE向斷層組,其中落差≥100m的斷層6條(表1),落差50～99m的斷層5條,落差≥30～49m的斷層3條,≥20m的斷層1條(圖1)。斷裂構(gòu)造成為影響未來采區(qū)布置和工作面開采的主要制約因素。

1—逆斷層;2—正斷層;3—侏羅-白堊紀(jì)淄博群三臺(tái)組隱伏露頭;4—石炭系+二疊系;5—奧陶紀(jì)馬家溝群隱伏露頭;6—向斜;7—背斜;8—煤層隱伏露頭及編號(hào);9—勘查區(qū)范圍圖1 滕縣煤田構(gòu)造示意圖

1—煤層底板等高線及標(biāo)注;2—三灰隱伏露頭;3—沖刷邊界;4—正斷層;5—煤層隱伏露頭;6—向斜;7—背斜圖2 滕東勘查區(qū)構(gòu)造示意圖(附3下煤層底板等高線)

1.3 煤層特征

含煤地層為二疊紀(jì)山西組和石炭-二疊紀(jì)太原組。煤系地層[7]平均總厚251.72m,共含煤12層,平均總厚10.67m,含煤系數(shù)10.14%。其中可采煤層2層,分別為山西組3下煤層和太原組16煤層,可采煤層平均厚度為7.16m,可采含煤系數(shù)8.01%(圖2)。

主要可采煤層為3下煤層,平均煤層總厚6.31m,為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層(圖3)。16煤層平均厚度為0.75m,為大部可采的較穩(wěn)定煤層[8]。本次報(bào)告估算資源量煤層基本特征見圖4、表2。

1—歪斜鉆孔見煤點(diǎn)及煤厚(m);2—未見煤鉆孔;3—煤層等厚線及標(biāo)注;4—沖刷邊界;5—斷層上盤;6—可采邊界;7—煤層賦存范圍;8—煤層可采范圍圖4 3下煤層等厚線及煤層分布范圍示意圖

1.4 煤質(zhì)特征

1.4.1 煤的物理性質(zhì)和煤巖特征

可采煤層均呈黑色,黑褐色條痕,玻璃—瀝青光澤,質(zhì)地較堅(jiān)硬,但性脆易碎,斷口參差狀為主,局部貝殼狀和平整狀,具反光性。

山西組3下煤層的宏觀煤巖組分以亮煤為主,次為暗煤,含少量鏡煤。太原組16煤層的宏觀煤巖組分以暗煤為主,次為亮煤,含少量絲炭。

各煤層均為條帶狀結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,宏觀煤巖類型以半亮型煤和半暗型煤為主。

1.4.2 煤的化學(xué)性質(zhì)

勘查區(qū)內(nèi)可采煤層為低—中灰、特低—低磷、低—中高硫、中高—高揮發(fā)份、中—強(qiáng)黏結(jié)性、高發(fā)熱量煤。煤灰為中等軟化溫度灰,均為優(yōu)質(zhì)動(dòng)力燃料用煤。煤類3下煤層為氣煤(QM)和1/3焦煤(1/3JM),16煤層為氣煤(QM)和肥煤(FM)。3下煤層結(jié)焦性能好,成焦率高,是優(yōu)質(zhì)的煉焦配煤。

表2 滕東勘查區(qū)可采煤層組合特征表

1.5 開采技術(shù)條件

本區(qū)水文地質(zhì)條件類型屬碎屑巖裂隙含水層充水為主,水文地質(zhì)條件中等,即二類Ⅱ型;工程地質(zhì)勘查類型為層狀巖類工程地質(zhì)條件中等型[9],即三類Ⅱ型,巖石力學(xué)測(cè)試結(jié)果見表3;環(huán)境地質(zhì)類型為第二類,即地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等。各煤層的瓦斯含量較低,瓦斯含量(CH4)均小于0.149cm3/gdaf,N2成分≥90.37%,瓦斯分帶屬二氧化碳—氮?dú)鈳10]。根據(jù)煤塵爆炸性試驗(yàn)成果,各可采煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)性[11]。3下煤層的自燃傾向性為自燃—易自燃,16煤層的自燃傾向性為自燃。由于煤層埋藏較深[12],均屬于一、二級(jí)高溫區(qū)。地層壓力較大[13],參考滕東煤礦巖石力學(xué)測(cè)試成果,本區(qū)有沖擊地壓傾向。

表3 各類巖性巖石物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)表(平均值)

1.6 煤層氣和其他有益礦產(chǎn)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果3下煤層屬差儲(chǔ)集層,煤層氣資源賦存差[14],不具備煤層氣資源估算條件[15]。

經(jīng)分析檢測(cè),可采煤層的鍺(Ge)、鎵(Ga)、釩(V)含量分別為0～2μg/g、3～13μg/g、17～45μg/g,均未達(dá)到工業(yè)開采品位。

2 礦區(qū)地質(zhì)勘查和評(píng)價(jià)工作簡(jiǎn)況

2.1 勘查原則

勘查區(qū)首采區(qū)范圍內(nèi)鉆探工程間距500m×500m,其他地段達(dá)到1000m×1000m的工程間距;二維地震剖面基本工程間距達(dá)到了1000m×1000m,以500m×500m的鉆探工程網(wǎng)度探求探明的資源量,1000m×1000m的鉆探工程網(wǎng)度探求控制的資源量,2000m×2000m的鉆探工程網(wǎng)度探求推斷的資源量。

二維地震工程布置原則：在先期開采地段范圍內(nèi),二維地震測(cè)線[16]的間距基本達(dá)到125～500m。

2.2 勘查方法及效果

滕東勘查區(qū)所在的滕縣煤田為石炭-二疊紀(jì)全隱蔽煤田[17],含煤地層為二疊紀(jì)月門溝群山西組、石炭-二疊紀(jì)月門溝群太原組。區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀較平緩,沉積穩(wěn)定,標(biāo)志層眾多且特征明顯,煤層與圍巖的物性差異明顯,煤層的測(cè)井曲線形態(tài)特征明顯,采用數(shù)字測(cè)井曲線能夠較好地定量解釋煤巖層巖性、層厚,對(duì)鉆探確定的煤層深度與厚度起到驗(yàn)證作用[18]。根據(jù)二維地震資料和鉆探資料,能查明區(qū)內(nèi)基本構(gòu)造輪廓,了解構(gòu)造復(fù)雜程度,控制煤層底板起伏形態(tài)、構(gòu)造和煤層的賦存范圍[19]。

結(jié)合以往的二維地震及鉆探成果,本次勘查工作以二維地震結(jié)合鉆探為主[20],配合地球物理測(cè)井、抽水試驗(yàn)和采樣測(cè)試等綜合勘查方法完成各項(xiàng)地質(zhì)任務(wù),用經(jīng)濟(jì)、合理的勘查手段,達(dá)到最佳的勘查效果。

2.3 資源儲(chǔ)量估算情況

自然資源部礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心同意以下礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量通過評(píng)審：

滕東勘查區(qū)埋深在1200m以淺范圍內(nèi)共獲得查明煤炭資源量7105.9萬t(氣煤4032.9萬t、1/3焦煤2860.1萬t,肥煤212.9萬t),其中：探明的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(331)1355.6萬t(其中：氣煤927.9萬t、1/3焦煤427.7萬t);控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(332)829.0萬t(其中：氣煤289.9萬t、1/3焦煤539.1萬t);推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(333)4921.3萬t(其中：氣煤2815.1萬t、1/3焦煤1893.3萬t、肥煤212.9萬t)。

另外,勘查區(qū)南部埋深在1200m以淺范圍內(nèi)賦存的部分天然焦[21]資源量239.9萬t,其中：探明的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(331)116.5萬t;控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(332)35.5萬t;推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(333)87.9萬t。

2.4 找礦成果對(duì)區(qū)域找礦的意義

滕東勘查區(qū)屬石炭-二疊系煤田,沉積環(huán)境與成煤條件穩(wěn)定,煤炭資源主要受控于后期控煤構(gòu)造。此次勘查確定了勘查區(qū)地層層序,詳細(xì)劃分了含煤地層,查明了勘查區(qū)的北部煤系呈現(xiàn)背、向斜相間的寬緩褶曲形態(tài),由于受斷層切割,褶皺軸發(fā)生錯(cuò)斷,勘查區(qū)的北部相對(duì)抬升,山西組3下煤層在勘查區(qū)北部邊界附近剝蝕缺失,為尋找山西組3煤層的賦存區(qū)、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)侏羅紀(jì)地層對(duì)下伏地層的剝蝕規(guī)律提供了重要的線索,為今后類似條件下的找煤提供了參考。

2.5 礦產(chǎn)開發(fā)經(jīng)濟(jì)意義評(píng)價(jià)

滕東勘查區(qū)資源可靠,儲(chǔ)量豐富,煤質(zhì)優(yōu)良,煤層賦存較穩(wěn)定,開采條件良好,交通運(yùn)輸、供電、水源等外部協(xié)作條件有利,內(nèi)外部建設(shè)條件較好,具有良好的開發(fā)利用前景,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均十分明顯。因此,加快滕東勘查區(qū)的開發(fā)與建設(shè),不僅能夠滿足煤礦的生產(chǎn)接續(xù)問題,而且對(duì)緩解全省乃至華東地區(qū)的煤炭供應(yīng)緊張局面,振興山東經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

3 結(jié)論

勘查區(qū)內(nèi)含可采煤層2層,分別為3下、16煤層,埋深在1200m以淺范圍內(nèi)共獲得查明煤炭資源量7105.9萬t。

本次勘查運(yùn)用鉆探、地球物理測(cè)井、二維地震及樣品測(cè)試化驗(yàn)相結(jié)合的勘查方法,勘查過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工,詳細(xì)查明了地層時(shí)代、層序、厚度、分布,巖性組合、構(gòu)造形態(tài);詳細(xì)查明了勘查區(qū)可采煤層層數(shù)、厚度、可采范圍面積及面積性可采系數(shù),確定了煤層的連續(xù)性;查明了煤質(zhì)特征、煤類和工藝性能,評(píng)價(jià)了煤的利用方向;詳細(xì)查明了水文地質(zhì)及其他開采技術(shù)條件等方面的勘查工作,獲得了較好的地質(zhì)成果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。