河南省平頂山煤田東段深部普查區(qū)煤巖層對(duì)比分析

李建欣，高明輝，李學(xué)偉，張曉逵，張建奎

（河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)，河南平頂山467000）

河南省平頂山煤田東段深部普查區(qū)煤巖層對(duì)比分析

李建欣*，高明輝，李學(xué)偉，張曉逵，張建奎

（河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)，河南平頂山467000）

河南省平頂山煤田東段深部煤普查區(qū)位于平頂山煤田東部，屬原平頂山煤田深部東段普查區(qū)的一部分。區(qū)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組及中統(tǒng)上石盒子組，劃分為9個(gè)含煤段，含煤65層。本次綜合采用標(biāo)志層、層間距、煤巖組合特征、動(dòng)植物化石組合特征、物性特征等方法，確定地層層序，詳細(xì)劃分含煤地層，對(duì)主要煤層二1、四2、五2、六2、七2、八3煤層進(jìn)行綜合對(duì)比，研究其沉積環(huán)境特征和聚煤特征。

平頂山煤田；深部；煤巖層對(duì)比；聚煤規(guī)律

1　勘查區(qū)位置及四鄰概況

勘查區(qū)位于襄城縣境內(nèi)。東西長(zhǎng)11.992～19.836km，南北寬4.554～17.07km，面積約148.60km2。

四鄰概況：勘查區(qū)西北部邊界外現(xiàn)有平頂山天安煤業(yè)十三礦，開(kāi)采二1、四2、七4煤層，開(kāi)采最大標(biāo)高-800m。西部邊界外現(xiàn)有河南平寶煤業(yè)有限公司首山一礦，開(kāi)采二1、四2、五2煤層，開(kāi)采最大標(biāo)高-850m。西南部邊界外現(xiàn)有平頂山天安煤業(yè)八礦，開(kāi)采二1、二2、四2、五2煤層，開(kāi)采最大標(biāo)高-800m。東北部大致以襄郟正斷層為界，南部大致以洛崗斷層為界，勘查區(qū)外圍其它地段及區(qū)內(nèi)因煤層埋藏較深，現(xiàn)階段沒(méi)有生產(chǎn)礦井［1］。

2　區(qū)域地層及構(gòu)造

2.1區(qū)域地層

平頂山煤田區(qū)劃屬華北地層區(qū)，澠池—確山地層小區(qū)，發(fā)育地層從老到新依次為：元古界、寒武系、石炭系、二疊系、三疊系，新生界新近系、第四系。其中石炭系、二疊系為含煤地層。

根據(jù)鉆孔揭露、地表出露及區(qū)域資料，本區(qū)地層由老到新有：上寒武統(tǒng)崮山組；上石炭統(tǒng)本溪組、太原組；下二疊統(tǒng)山西組、下石盒子組，中二疊統(tǒng)上石盒子組，上二疊統(tǒng)石千峰組；下三疊統(tǒng)劉家溝組；新近系及第四系。其中含煤地層為太原組、山西組、下石盒子組和上石盒子組。

2.2區(qū)域構(gòu)造

普查區(qū)主要構(gòu)造形態(tài)為軸向北西—南東的寬緩褶皺，主要由白石山背斜、靈武山向斜和襄郟背斜所組成。地層走向一般為290°～310°，傾角一般10°～20°。

區(qū)內(nèi)斷裂以正斷層為主，東北部邊界附近發(fā)育一條襄郟逆斷層，斷層多分布在襄郟背斜軸部附近，靈武山向斜軸以南地段斷層稀少，北西向主要構(gòu)造由南向北依次分布有白石山背斜、霍堰斷層、靈武山向斜、襄郟背斜、山后姚莊、孫莊一號(hào)、孫莊二號(hào)、黨廟、襄郟支斷層、胡崗斷層、襄郟逆斷層及襄郟正斷層等組成，北東向斷層有洛崗及伴生支斷層、二維地震控制的DF1、DF5正斷層、七里店及支斷層、郅莊及溝李封正斷層，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度中等。通過(guò)地震勘探，地面地質(zhì)填圖和鉆探工程所揭露，全區(qū)發(fā)現(xiàn)大小斷層25條，其中落差大于100m的12條［2-3］。

3　含煤概況及煤層發(fā)育情況

3.1含煤概況

本區(qū)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組及中統(tǒng)上石盒子組，含煤地層平均厚790.00m，劃分9個(gè)含煤段，含煤65層。山西組二1煤為主要可采煤層，下石盒子組四2煤為大部可采煤層，五2煤層為局部可采煤層，一4、一5、四3、五3煤見(jiàn)少量可采點(diǎn)，其余煤層均為偶見(jiàn)可采點(diǎn)或不可采。煤層總厚度23.62m，含煤系數(shù)2.99%。可采煤層總厚8.96m，可采含煤系數(shù)1.13%。本區(qū)各煤段煤層發(fā)育情況見(jiàn)表1。

3.2煤層發(fā)育情況

（1）石炭系太原組（一煤段）：含煤14層，其中上部石灰?guī)r段含煤4層（一8-1、一8-2、一9-1、一9-2）；中部砂泥巖段含煤5層（一5-1、一5-2、一6、一7-1、一7-2）；下部石灰?guī)r段含煤5層（一1、一2、一3、一4-1、一4-2）。太原組煤層均為不可采煤層，一1、一2、一3、一4-1、一5-1、一9-2局部偶見(jiàn)可采點(diǎn)。

（2）二疊系下統(tǒng)山西組（二煤段）：含煤6層，二1（二11、二21）煤層位于二1煤段，二2煤位于大占砂巖段。二1（二11）煤全區(qū)發(fā)育，厚0.84～8.51m，平均厚度5.61m，局部含夾矸1～2層。二1煤層局部分岔為二11、二21煤，二21煤厚0～3.99m，二11與二21煤間距1.31～5.33m，二21煤偶見(jiàn)可采點(diǎn)。二2煤，厚0～1.26m，偶見(jiàn)可采點(diǎn)。其它煤層不可采。

（3）二疊系下統(tǒng)下石盒子組：自下而上分為4個(gè)煤段（三—六），含煤27層，其中四2、五2、五3、六2煤層均較穩(wěn)定，其中四2煤大部可采，五2煤局部可采，其余均不可采。

（4）二疊系中統(tǒng)上石盒子組：自下而上分為3個(gè)煤段（七—九），含煤18層，其中七2、八3煤較發(fā)育，七1、七2、七3、七4、七5、八3煤偶見(jiàn)可采點(diǎn)，屬不可采煤層。

表1　本區(qū)煤層發(fā)育情況一覽表

4　煤巖層對(duì)比分析

4.1對(duì)比方法和依據(jù)

采用標(biāo)志層、層間距、煤巖組合特征、動(dòng)植物化石組合特征、物性特征等方法。確定地層層序，詳細(xì)劃分含煤地層，對(duì)主要煤層二1、四2、五2、六2、七2、八3煤層綜合對(duì)比，研究其沉積環(huán)境特征和聚煤特征。

4.2主要標(biāo)志層、煤層特征及其間距對(duì)比

區(qū)內(nèi)主要標(biāo)志層有二1煤底板砂巖、香炭砂巖（Sx）、大占砂巖（Sd）、砂鍋窯砂巖（Ss）及三、四、五、六、七煤段分界砂巖（S4、S5、S6、St），輔助標(biāo)志層大紫泥巖（Md）、小紫泥巖及七/八、八/九煤段分界砂巖S8、S9，其標(biāo)志特征明顯，層位穩(wěn)定，是劃分地層和煤、巖層的主要依據(jù)之一，見(jiàn)表2。

表2　主要煤層、標(biāo)志層間距一覽表（單位：m）

區(qū)內(nèi)主要煤層、標(biāo)志層間距雖有一定變化，但根據(jù)主要煤層、標(biāo)志層間距仍能有效地進(jìn)行對(duì)比。

4.3煤、巖層組合特征對(duì)比

區(qū)內(nèi)各含煤段煤、巖層組合特征各有特色，為煤段和煤層對(duì)比提供了依據(jù)。

（1）太原組：為一套海陸交互相沉積，含灰?guī)r9層（L1—L9），含煤7～14層，巖性組合具三段特征，自下而上分為下部石灰?guī)r段，含煤5層（一1、一2、一3、一4-1、一4-2）；中部砂泥巖段，含煤3～5層（一5-1、一5-2、一6、一7-1、一7-2）；上部石灰?guī)r段含煤2～4層（一8-1、一8-2、一9-1、一9-2），有別于其它煤段組［4］。

（2）山西組：為一套砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤的沉積組合，具有較明顯的四段特征，底部為二1煤底板深灰色砂質(zhì)泥巖，具波狀、透鏡狀層理；下部有較穩(wěn)定的二1煤層，全區(qū)可采，偶分岔為二11、二21煤層；中下部有富含白云母片和炭質(zhì)的大占砂巖和中部香炭砂巖與泥巖、砂質(zhì)泥巖組合，大占砂巖段含二2煤；上部為具紫斑和菱鐵質(zhì)鮞粒的小紫泥巖［5］。

（3）下石盒子組：為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖和煤層的組合，據(jù)巖性組合特征，自下而上可分為三、四、五、六煤段。每個(gè)煤段底部皆有一層細(xì)—中粒砂巖，中部多為深灰色泥巖和薄煤層發(fā)育，下部和上部一般為具紫斑泥巖和砂質(zhì)泥巖。

（4）上石盒子組：為泥巖、砂質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖、紫斑泥巖及砂巖和薄煤的組合，據(jù)巖性組合特征，自下而上可分為七、八、九煤段。每個(gè)煤段底部常具有一層細(xì)—中粒砂巖，上部和下部一般為具紫斑的泥巖和砂質(zhì)泥巖。七煤段中部的深灰色泥巖和薄煤，含舌形貝化石；八煤段的中下部含煤及薄層硅質(zhì)泥巖；九煤段含紫斑，中、上部偶含植物化石，頂部常發(fā)育一層灰綠—灰白色細(xì)—中粒砂巖。

4.4主要煤層、標(biāo)志層物性特征對(duì)比

區(qū)內(nèi)煤、巖層物性差異明顯，不同煤、巖層的視電阻率、伽馬伽馬等物性參數(shù)和測(cè)井曲線組合形態(tài)不同。

二1煤層視電阻率異常突出；伽馬伽馬曲線呈突出的高異常，界面挺撥陡峭，頂部呈稀疏而不規(guī)則的鋸齒狀。大占砂巖視電阻率曲線特征為高低參差不齊大小不一的尖峰狀。

四2煤層視電阻率與伽馬伽馬曲線異常突出陡峭，高低相間林立。

五2、五3煤層視電阻率曲線異常較低。

六2煤層視電阻率曲線異常較低，曲線不甚突出。伽馬伽馬曲線多呈突出的孤峰。

七2煤層視電阻率曲線和伽馬伽馬曲線多呈不對(duì)稱的燕尾狀。

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。

4.5古生物化石對(duì)比法

本區(qū)古生物化石比較豐富，各煤段的化石組合獨(dú)有特色，含量也不一樣。根據(jù)他們的賦存情況，不但可以進(jìn)行地層、煤段對(duì)比，也可以對(duì)比某些層段。

太原組石灰?guī)r含較多蜓類、腕足類化石，泥巖中常含貓眼鱗木等植物化石，與其他煤段有所不同。

山西組的植物化石豐富，主要有櫛羊齒、帶羊齒及瓣輪葉等，二1煤層頂板深灰色泥巖中時(shí)含古尼羅蛤及舌形貝化石，為二1煤層對(duì)比的良好標(biāo)志。

下石盒子組植物化石主要有單網(wǎng)羊齒、大羽羊齒、齒羊齒及瓣輪葉等與其他各組化石組合不同。四2、六2煤層間接頂、底板泥巖中均產(chǎn)舌形貝化石。本組與上覆或下伏地層中的植物面貌有很大差別。

上石盒子組植物化石較多，主要有帶羊齒、脈羊齒、大羽羊齒、斜羽葉及枝脈蕨等，七2煤層頂?shù)装迥鄮r中產(chǎn)舌形貝化石，八煤段中下部發(fā)育硅質(zhì)海綿骨針化石等，均為煤巖層對(duì)比提供了依據(jù)［6］。

4.6主要煤層對(duì)比

（1）二1煤層：位于山西組底部，上距砂鍋窯砂巖75m，賦存于底板砂質(zhì)泥巖與大占砂巖之間，大占砂巖以富含白云母片和炭質(zhì)為特征，底部砂質(zhì)泥巖常夾細(xì)粒砂巖薄層，具波狀、透鏡狀層理。二1煤層層位穩(wěn)定，視電阻率幅值比其它煤層高，伽馬伽馬曲線呈突出的高異常，界面挺拔陡峭，頂部呈稀疏而不規(guī)則的鋸齒狀。二1煤為焦煤、瘦煤、貧瘦煤。二1煤層偶爾分岔為二11、二21煤層，二11、二21煤層間距1.28～5.33m，間為砂質(zhì)泥巖。煤層對(duì)比可靠。

（2）四2煤層：位于下石盒子四煤段中部，下距S4砂巖28m，下距二1煤層176m，上距五2煤層92m，四2煤層視電阻率和伽馬伽馬曲線異常突出陡峭，高低相間林立。煤層對(duì)比可靠。

（3）五2煤層：位于下石盒子五煤段中部，下距S5砂巖49m，下距四2煤層92m，上距六2煤層95m，上距St砂巖140m，五2煤層視電阻率曲線異常較低。煤層對(duì)比可靠。

（4）六2煤層：位于下石盒子組六煤段中部，下距S6砂巖50m，上距田家溝砂巖45m，視電阻率曲線異常較低，曲線不甚突出，伽馬伽馬曲線多呈突出的孤峰。六2煤層位穩(wěn)定。煤層對(duì)比可靠。

（5）七2煤層：位于上石盒子組七煤段中部，下距田家溝砂巖59m，頂板泥巖含豐富的植物化石與舌形貝化石共生，底板砂巖具條帶狀、含炭質(zhì)和白云母片及舌形貝化石。七2煤視電阻率和伽馬伽馬曲線多呈不對(duì)稱燕尾狀。煤層對(duì)比可靠。

（6）八2煤層：位于上石盒子組八煤段中部，下距七2煤60m，其下部薄層硅質(zhì)泥巖是良好的對(duì)比標(biāo)志。煤層對(duì)比可靠。

5　結(jié)論

（1）煤巖層對(duì)比是煤田地質(zhì)勘查、生產(chǎn)勘查和煤礦開(kāi)采基礎(chǔ)地質(zhì)工作的重要手段，主要用于查明煤層層序、厚度及其變化，了解煤系和煤層的原生及后生變化，對(duì)煤層評(píng)價(jià)，判斷構(gòu)造及估算儲(chǔ)量，指導(dǎo)礦井開(kāi)發(fā)生產(chǎn)都有十分積極的意義。不同的分析方法各有其局限性，必須綜合分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而保證煤巖層對(duì)比的可靠性和真實(shí)性［7］。

（2）結(jié)合以往地質(zhì)資料，綜合分析本區(qū)含煤概況及煤層發(fā)育情況，通過(guò)多種方法分析研究煤巖層組合特征，對(duì)主要煤層綜合對(duì)比，明確了其沉積環(huán)境特征和聚煤特征。

（3）區(qū)內(nèi)主要可采煤層二1、四2、五2、六2、七2、八3煤層對(duì)比分析方法及結(jié)論可靠。

［1］河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì).河南省平頂山煤田東段深部煤普查報(bào)告［R］.河南：河南省煤田地質(zhì)局四隊(duì)，2014：54-74.

［2］李科花，胡盛，張全盛.平頂山煤田構(gòu)造格局成因及控煤構(gòu)造分析［J］.中州煤炭，2014（3）：112-114.

［3］胡盛，李科花，陳良立.平頂山煤田層序地層格架的建立及煤層分布規(guī)律研究［J］.中國(guó)井礦鹽，2014（5）：20-24.

［4］周慧堂，付澤明，李禎，杜士清，宋志堅(jiān).河南省平頂山煤田晚石炭世太原組沉積環(huán)境和聚煤沉積特征［J］.沉積學(xué)報(bào)，1990（3）：35-45.

［5］葛道凱，楊起，李寶芳.平頂山煤田山西組沉積體系與聚煤模式［J］.應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，1994（1）：52-64.

［6］廉欽龍.平頂山煤田二疊系含煤地層沉積特征［J］.科技資訊，2012（12）：119.

［7］張?jiān)浦校飶堺?泉店井田的煤巖層對(duì)比［J］.中國(guó)煤田地質(zhì)，2005，17（6）：8-9.

P618

A

1004-5716（2016）04-0139-04

2015-04-09

李建欣（1981-），男（漢族），河南平頂山人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)技術(shù)管理與研究工作。