貝勒煤礦多煤層地區煤巖層對比初探

鄒學林

（重慶一三六地質隊 ，重慶 401147）

概況

納雍縣貝勒礦區位于貴州高原西部（圖1），主要為中山溶蝕及侵蝕地貌。納雍縣貝勒煤礦為一生產礦井，據調查：M4煤層在礦山風井附近存在采空區，面積106597m2。現礦山主要是對龍潭組第三段中部的M5和M6煤層進行回采，形成一定面積的采空區。采空區面積分別為125894m2、25894m2。為了解上煤組其它煤層賦存情況，礦山對M7煤層布置部分掘進巷道，但未進行回采，未形成采空區，對M5上、M4、M1煤層在東側掘有小斷面石門進行了揭露。

圖1 貝勒礦區交通位置圖

當地煤礦開采歷史悠久，現礦區內各可采煤層的采空區為原老硐采空區和礦井采空區。經調查：原老硐采區主要集中在地表、近地表煤層露頭線附近。受到采礦條件的制約，只是沿煤層進行巷道掘進，未進行系統的回采，老硐采空區分布在煤層的風氧化帶中，且面積不大，對煤層資源量影響不大，對礦山進行淺部、近地表煤層開采時有一定的影響。

巖煤層對比是煤田地質勘探及地質研究過程中一項非常重要的工作。由于煤層層數多、厚度變化較大，煤層對比直接影響到礦區構造形態的推斷與解釋，還直接影響到煤層資源量的估算結果及可靠性。因此,在對比過程中要多種因素綜合考慮做到去粗取精、去偽存真；合理地選擇對比方法；才能得出正確的對比結論。

1.煤層發育特征

礦區內含煤巖系為二疊系上統龍潭組（P3l）。由細砂巖、粉砂巖、粉砂質粘土巖、粘土巖、灰巖、炭質粘土巖及煤層（線）組成，厚324.96～386.39m，平均厚 357.44m，含煤 43～68層，一般為33層。煤層總厚24.34～40.29，平均總厚33.28m，含煤系數9.4%。其中，含全區可采、大部分可采及局部可采煤層9層，自上 而 下 編 號 為 M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32，累計平均總厚 12.15m（含夾矸），可采系數3.40%。根據含煤巖系特征及含煤性，將其自上而下分為上、中、下三個煤組，與龍潭組三個段相對應。

2.煤層對比方法

采用標志層法、層間距法、煤巖層組合（巖性）法、古生物組合法、物性特征(測井曲線)及煤層特征等方法進行煤層對比。在巖性方面選擇厚度較穩定的泥質灰巖及鋁土質泥巖作標志層,在物性特征（測井曲線）方面主要依據視電阻率、自然伽馬、伽馬伽馬等物性參數及測井曲線幅值異常、測井曲線形態異常及其它曲線的特殊形態組合關系對比煤層；在煤層自身特征方面依據煤層的厚度、結構、煤質及煤層組合關系等對比煤層。本礦區對此采取標志層和物探測井曲線特征作為本次主要對比方法，煤層層間距作為輔助對比標志。

2.1 標志層

B1：位于長興組底部，煤系直接頂板，為長興組與龍潭組分界。為灰色中厚層灰巖，具隱晶至微晶結構。產腕足類、瓣鰓類動物化石。厚0.23～1.50m，平均0.82m。區內展布穩定，為M1煤層的對比標志層。

B2：位于上煤組上部。為灰色、深灰色中厚層灰巖，具生物碎屑結構，產腕足類動物化石。向上依次為高嶺土粘土巖和鈣質粘土巖為其輔助標志。厚0.00～2.35m，平均0.55m。區內展布基本穩定，為M4、M5煤層的對比標志層。

B3：位于上煤組段中部。為灰～深灰色薄～中厚層粉砂質粘土巖、粉砂巖，含菱鐵質，具生物碎屑結構，產腕足類動物化石。厚0.23～1.68m，平均0.66m。區內展布穩定，為M6煤層的對比標志層。

B4：位于上煤組下部。一般為三層結構，粉砂質粘土巖、粉砂巖為深灰色，灰巖具微晶結構及生物碎屑結構，含菱鐵質。三層均產腕足類動物化石。厚0.18～2.95m，平均1.21m。區內展布穩定，為M7煤層的對比標志層。

B5：位于上煤組底部。為深灰色薄層粘土巖，產腕足類、瓣鰓類動物化石。厚0.00～3.19m，平均0.78m。區內展布基本穩定，為與中煤組的分段標志。

B6：位于下煤組頂部。為灰色中厚層灰巖，具生物碎屑結構，產腕足類動物化石。厚0.00～2.20m，平均0.96m。區內展布穩定，為M20、M27煤層的對比標志層，為與下煤組的分段標志。

B7：位于下煤組中部。為灰～深灰色薄層粘土巖夾粉砂巖，一般為三層結構，上部為棕黃色薄層高嶺土粘土巖，中部為灰～深灰色薄層粉砂巖，下部為黑色薄層粘土巖。產腕足類動物化石，厚0.16～1.94m，平均0.82m。區內展布較穩定，為M32煤層的對比標志層。

B8：位于下煤組底部。為淺灰色、灰色薄層狀鋁土巖，泥質結構，產少量黃鐵礦結核，含植物根化石及碎片。厚0.00～4.20m，平均1.38m。區內展布穩定，為M33、M34煤層的對本井田巖性特征明顯、主要煤層、標志層間距較穩定,能有效地進行煤巖層對比(表1)。

表1 主采煤層標志層間距一覽

2.2 物探測井曲線特征對比法

利用測井資料對比煤層，不同的巖性，其物理性質不同，各種參數曲線所反映的形態特征也不同。不同層段具有不同的巖性組合，因而出現不同形態的曲線組合特征。反之，相同層位或層段，在一定范圍內，一般具有相似的物質來源、搬運介質、沉積環境和成巖條件，因而具有相同或相似的巖性組合，物性和化學特征也大致相同或相似，在測井曲線上就反映出相同或相似的形態特征或形態組合特征。

2.2.1 M1、M4、M5、M6、M7 煤層的物性組合特征。該物性組合特征發育在龍潭組三段（P3l3），是本礦區的主要含煤地層，在這個大的沉積旋回中沉積了近十余層煤，主要的煤層有 M1、M4、M5、M6、M7，其中 M5、M6 煤層為該礦區的主采煤層。煤層在電阻率曲線上具有較高的幅值，在自然伽瑪曲線上具有很低的幅值；在散射伽瑪曲線上具有較高的幅值。從圖2可以看到，M5、M6、M7形成一煤組，在這個煤組中的沉積是穩定的，雖然煤層間距是那個有差異性，但是從最下部的M7開始都會依次分辨出他們的位置，該煤組的特點具有區域特點。龍潭組（P3l）頂部開始距M1的間距是很穩定的，均在13米左右。自M1向下有一厚層的粉砂巖，在這個沉積動力較強的環境中，沉缺了M2、M3煤層；M1煤層頂底板泥巖、M4煤層頂板泥巖的高放射性異常與厚層的粉砂巖低放射性幅值成一"μ"形，是判斷識別M1、M4煤層的物性特征，具有區域穩定性（見圖2）。

圖2 龍潭組三段（P3l3）M1、M4、M5上、M5、M6、M7的物性組合特征

2.2.2 龍潭組三段（P3l3）、二段（P3l2）、一段（P3l1）的分界物性組合特征。龍潭組二段（P3l2）與一段（P3l1）的分界是一層很薄的灰巖，由于該層灰巖厚度很小，所以在各參數曲線上是很難找到，見圖3中的電阻率曲線上的"紅辣椒"就是該層灰巖的標志；隨著進入龍潭組二段（P3l2）的沉積初期，由于環境的穩定，煤層沉積也相應的穩定，M20在區域上屬于復雜煤層，含夾矸1層，并有分叉合并及沉缺現象。M20煤層在電阻率曲線上具有較高的幅值，在自然伽瑪曲線上具有很低的幅值，在散射伽瑪曲線上具有較高的幅值；在M20的距分界灰巖為13米左右，異常明顯，間距穩定。在該段的中部沉積了M14，在M14的頂板具有較高的放射性幅值，具有明顯的特征。龍潭組三段（P3l3）與二段（P3l2）是由沉積環境的變化而進行分界，從巖性變化上可以看到，自下往上經過了四次的砂巖沉積，由于環境的動蕩使得該段時期的煤層沉積不穩定，煤層的厚度、煤層的位置都變化很大。隨著水動力條件的減弱沉積粒度的變細進入了龍潭組（P3l）最后一段的沉積時期（見圖3）。

圖3 龍潭組三段（P3l3）、二段（P3l2）、一段（P3l1）的分界物性組合特征

2.2.3 龍潭組一段（P3l1）與峨眉山玄武巖組（P3β）的分界物性組合特征

龍潭組一段（P3l1）地層也是礦區的主要含煤時期，沉積了 M27、M32、M33、M34 煤層，其中M27、M32主采煤層，M33為零星可采煤層。

煤層在電阻率曲線上具有較高的幅值，在自然伽瑪曲線上具有很低的幅值，在散射伽瑪曲線上具有較高的幅值；M27在區域上屬于較復雜煤層，含夾矸1層，并有分叉合并及沉缺現象。由于M27夾矸的放射性含量高，所以在自然伽瑪曲線上具有很高的幅值，異常明顯，也是確定M27的物性標志，見圖4。M32煤層由于相變在B202孔內沉缺了，上部沉積了較厚的細砂巖。M33煤層在區域沉積穩定，結構簡單，其下的薄煤層緊跟其后相伴而生。M34在區域上屬較復雜煤層，又是含有夾矸、有時沒有夾矸，在區域上厚度不穩定。M35是龍潭組最下部的一層煤，該煤層在本區以三個薄煤層組合出現，均不可采，由于的穩定性，常作為判別龍潭組底部的巖性組合標志。龍潭組（P3l）與峨眉山玄武巖組（P3β）的分界為龍潭組底部的鋁質泥巖，該鋁質泥巖的放射性物質含量比泥巖高，所以在自然咖瑪曲線上有較高的異常反應（見圖4）。

圖4 龍潭組一段（P3l1）與峨眉山玄武巖組（P3β）的分界物性組合特征

3 主要可采煤層對比可靠程度

根據對煤層厚度、結構、對比可靠程度和可采情況的分析：礦區內主要可采的M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32 煤層層位穩定，厚度較穩定，結構簡單至復雜，對比可靠，全區或大部可采，為穩定～較穩定煤層；M5 上、M7 上、M33、M34 煤層層位較穩定，礦區內零星可采，結構簡單～復雜，對比基本可靠，但其厚度不穩定至極不穩定，為不穩定至極不穩定煤層。對利用勘探手段獲得的煤層厚度、煤質資料等進行分析處理、數理統計運算，找出能反映其變化的特征數，以獲取劃分煤層穩定程度的指標，對煤層定量評價，可補充定性分析結果的不足。

本區的可采煤層的情況：本區內主要可采和大部可采煤層有 9 層（M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32），為穩定至不穩定型。

結語

通過對本井田地質資料的綜合分析，本礦區對此采取標志層和物探測井曲線特征作為本次主要對比方法，煤層層間距特征作為輔助對比標志。從不同角度采用多種方法和手段對井田龍潭組可采煤層進行了對比，解決了井田龍潭組主要可采煤層間的對比問題。

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