煤巖層組合特征及主要煤層和標志層的物性特征對比在郟縣安良煤炭勘查區煤巖層對比中的應用

張金林 張廣宇

（河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊，河南鄭州450016）

0 引言

郟縣安良煤炭勘查區位于郟縣城北約10km，禹州煤田的西南邊部。

本區發育地層由老到新有寒武系上統鳳山組（ 3f）、石炭系上統本溪組（C2b）和太原組（C2t），二疊系下統山西組（P1s）、下石盒子組（P1x），二疊系上統上石盒子組（P2s）、石千峰組（P2sh），三疊系下統劉家溝組（T1l）、和尚溝組（T1h）及第四系。其中太原組、山西組、下石盒子組和上石盒子組為含煤地層。

本區屬多煤段、多可采煤層區。區內標志層特征明顯，層位穩定，各煤段煤巖層組合特征明顯，為煤巖層對比提供了有利條件。

1 煤、巖層組合特征對比

本區各含煤段煤、巖層組合特征區別明顯，為煤段及煤層對比提供了依據。

1.1 太原組（一煤段）

為一套海陸交互相沉積，含數層石灰巖及煤層，石灰巖多為煤層頂板。煤、巖層組合具明顯的三段特征，自下而上為下部石灰巖段、中部砂泥巖段、上部石灰巖段，有別于其它煤段。

1.2 山西組（二煤段）

為一套砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層的沉積組合，具較明顯的四段特征：底部為具波狀層理、透鏡狀層理的黑色泥巖、砂質泥巖夾細粒砂巖、粉砂巖薄層組合（B3），其上為厚度大、全區可采、且較穩定的二1煤層；下部為富含白云母碎片和炭質的大占砂巖（B4）與泥巖、砂質泥巖組合；上部為含大量菱鐵質鮞粒和云母片較發育的香炭砂巖（B5）與泥巖、砂質泥巖、薄煤（二4、二5）組合；頂部為具紫斑和菱鐵質鮞粒的小紫泥巖。

1.3 下石盒子組

為泥巖、砂質泥巖及砂巖和煤層的沉積組合。據巖性組合特征自下而上可分為三、四、五、六煤段。每個煤段底部皆有一層中～粗粒砂巖或細～中粒砂巖，中部多為深灰色泥巖和薄煤層發育，下部和上部一般為具紫斑泥巖和砂質泥巖。

1）三煤段：該段巖性顏色以深色居多，且含較多紫斑，含煤四層，位于煤段上部，僅三1煤層稍發育，其它煤層偶見。底部的砂鍋窯砂巖（B6）為本區劃分山西組與下石盒子組的標志層。

2）四煤段：含煤 3 層（四1、四2、四4），其中四1煤與四2煤層賦存于四煤段中下部，常相伴出現，兩煤層平均間距5.40m，中多夾泥巖、砂質泥巖，四1煤層較發育，層位穩定；四4煤層位于煤段中上部，煤層發育差，與四2煤層之間常有砂巖相隔。底部為細中粒砂巖（B9），層位穩定，是劃分三、四煤段的良好標志層。

3）五煤段：含煤 7 層（五2、五4、五5、五6、五7、五8、五9），賦存于五煤段中部，相距較近。以五4煤層相對發育較好，層位穩定；五2煤層位于五4煤下部一般4～6m處，間距穩定；五8、五9煤層為一煤層組合，相距一般2～3m，位于五煤段中上部；五6煤層位于五4、五9煤層之間，與五4煤常有砂巖相隔；其它煤層均偶有發育。煤段底部的細～中粗粒砂巖，層位較穩定，物性特征明顯，是劃分四、五煤段的標志層。

4）六煤段：含煤 3 層(六2、六3、六4），分布于六煤段中部。 其中六2煤層發育較好，層位穩定，其間接底板常為細～中粒砂巖；煤層上部多發育細～中粒砂巖，當其變薄時，偶出現六3、六4煤層。煤段底部為淺灰色中厚層狀細～中粗粒砂巖，層位較穩定。上述特征用于煤段對比清楚可行。

1.4 上石盒子組

為泥巖、砂質泥巖、砂巖和薄煤的組合，據巖性組合特征，自下而上分為七、八、九煤段。每個煤段底部常具有一層細～中粒砂巖，上部和下部一般為具紫斑的泥巖或砂質泥巖。

1）七煤段：含煤 5 層（七1、七2、七3、七4、七5），相距較近，分布于七煤段中上部。七1、七2煤層為一個組合，相距平均3.65m，發育較差。中部的七3、七4、七5煤層為一個組合，相鄰煤層相距 1～3m，其中七4煤層發育較好，層位穩定，煤層頂底的深灰色泥巖中，含舌形貝化石，與七1、七2煤層間常有砂巖隔開。底部為田家溝砂巖，層位穩定，是劃分上，下石盒子組的良好標志層。該煤段煤巖組合特征明顯，對比可靠。

2）八煤段：含煤 3 層（八4、八5、八6），分布于八煤段中部。八4、八5煤層為一個組合，間距一般2～3.5m，其中八5煤層相對發育，層位較穩定，多含1層矸，煤層上、下部常見含海綿骨針的薄層硅質泥巖，層位穩定，是對比八煤段的良好標志。八6煤層僅見層位，與八5煤層有砂巖相隔。

3）九煤段：該煤段含煤性差，中下部偶見薄煤1層（九1）；底部砂巖俗稱大風口砂巖，是劃分八、九煤段的良好標志層。上覆平項山砂巖。該段組合標志明顯。

2 主要煤層、標志層物性特征對比

本區煤、巖層物性差異明顯，不同煤、巖層的視電阻率、自然伽瑪、人工伽瑪等物性參數和測井曲線組合形態不同。本區煤、巖層物性特征見表1。

表1 煤、巖層物性特征一覽表

1）本溪組鋁土巖及鋁土質泥巖（B1）：因其富含放射性物質，自然伽瑪曲線為明顯、獨特的高異常反映。

2）L7灰巖：側向電阻率曲線呈中高反映，人工伽瑪曲線和自然伽瑪曲線均為低異常。

3）二1煤底板砂、泥巖互層（B3）：中高阻，人工伽瑪曲線和自然伽瑪曲線均呈低異常反映。

4）二1煤層：視電阻率和人工伽瑪曲線幅值比其它煤層高，界面陡直呈高箱狀，自然伽瑪曲線幅值比其它煤層低。

5）大占砂巖（B4）：視電阻率曲線為不規則變幅的峰谷狀高異常，人工伽瑪、天然伽瑪整體為低異常，局部幅值升高為尖峰狀。

6）砂鍋窯砂巖（B6）：側向電阻率曲線呈中高阻鋸齒狀反映，峰谷明顯；人工伽瑪曲線和自然伽瑪曲線呈低異常反映。

7）四1煤層：視電阻率與自然伽瑪曲線異常突出陡峭，高低相間林立。

8）五4煤層：人工伽瑪曲線塔狀高異常，側向電阻率曲線中高異常。

9）六2煤層：視電阻率曲線異常較低，曲線不甚突出；人工伽瑪曲線多呈突出的孤峰。

10）田家溝砂巖（B12）：側向電阻率曲線呈中、高反映，鋸齒形，人工伽瑪曲線平緩低異常，自然伽瑪曲線呈低幅值反映。

11）七4煤層：由于灰分高，人工伽瑪曲線峰值較低，但與圍巖相比仍呈高大的異常，視電阻率曲線形態一般呈渾圓狀單峰。

12）平頂山砂巖：視電阻率曲線有較高異常反映，其曲線頂端呈此起彼伏狀大小聳立的山峰狀；自然電位曲線也有明顯正異常反映，且幅值較高。

［1］楊孟達,等.煤礦地質學[M].北京：煤炭工業出版社,2000.

［2］范文慶,劉國華,張廣宇,等.河南省郟縣安良煤炭勘查區詳查報告[R].鄭州：河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊,2012.