榆神礦區(qū)三期規(guī)劃區(qū)煤層賦存特征分析

申張梅，楊 明

(陜西省一八五煤田地質(zhì)有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

榆神礦區(qū)三期規(guī)劃區(qū)位于陜北侏羅紀(jì)煤田榆神礦區(qū)的中部，面積約870 km2。三期規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)包括小保當(dāng)一號(hào)、小保當(dāng)二號(hào)、小壕兔一號(hào)、小壕兔二號(hào)、郭家灘、隆德等勘查區(qū)[1]。規(guī)劃區(qū)所處構(gòu)造單元處于鄂爾多斯臺(tái)向斜寬緩的東翼—陜北斜坡上，地層整體為一向北西緩傾、平均傾角小于1°的單斜構(gòu)造。未發(fā)現(xiàn)落差大于30 m斷層，也無(wú)巖漿活動(dòng)和陷落柱發(fā)育，僅表現(xiàn)為一些寬緩的大小不等的波狀起伏，構(gòu)造簡(jiǎn)單。為此，根據(jù)有關(guān)資料，分析了該區(qū)含煤地層，煤層發(fā)育特征及其沉積環(huán)境。

1 含煤地層特征

1.1 延安組

總體概況及煤組劃分：延安組是規(guī)劃區(qū)的主要含煤地層，與下伏富縣組地層呈整合接觸，與上覆直羅組呈平行不整合接觸[2-4]。該組地層不同程度的遭受古直羅河沖刷，造成頂部部分缺失，區(qū)內(nèi)東北部第5段剝蝕殆盡，厚度159.44～329.86 m，平均厚度263.83 m。巖性以灰白色至淺灰白色粗、中、細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖及鈣質(zhì)砂巖為主，次為灰至灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層，少量炭質(zhì)泥巖，局部地段夾有透鏡狀泥灰?guī)r及黃鐵礦結(jié)核。延安組地層是一個(gè)獨(dú)立的聚煤沉積體系。含煤巖系的巖性在橫向上變化較大，垂向上具有明顯的層序韻律結(jié)構(gòu)，依據(jù)煤層及巖煤組合特征、物性特征、古生物組合、巖性、巖相特征等，可將其劃分5個(gè)中級(jí)旋回，自下而上編為1～5段，所含煤層自上而下分為1～5個(gè)煤組。煤層位于各旋回頂部。

延安組第1段(J2y1)：該段自延安組底部至5-2煤層頂面，平均厚度61.23 m，巖性主要為中粒砂巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖及泥巖。5-2煤層賦存于該段頂部，5-3煤層賦存于該段中部。5-2和5-3煤層因受同期河道沖刷均出現(xiàn)了復(fù)合-分岔現(xiàn)象。

延安組第2段(J2y2)：該段自5-2煤層頂面至4-1煤層頂面。含4號(hào)煤組，段厚平均67.00 m，巖性組合為中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖互層。發(fā)育有大部分可采的4-3煤層，局部可采的4-4和4-1煤層。

延安組第3段(J2y3)：該段自4-2煤層頂面至3-1煤層頂面，含3號(hào)煤組，段厚平均39.22 m，巖性以灰色泥巖及粉砂巖為主，夾灰白色富云母中細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖。頂部為主要可采煤層3-1煤。在3-1煤層下5 m左右處有一層厚0.3 m左右的薄煤，層位穩(wěn)定，在榆神及神府礦區(qū)具有區(qū)域?qū)Ρ纫饬x。

延安組第4段(J2y4)：該段自3-1煤層頂面至2-2或2-2上煤層頂面。含2號(hào)煤組，段厚0～98.09 m，平均55.00 m，因受直羅組沉積前的沖刷及后期剝蝕作用東部缺失該段地層，巖性主要為細(xì)粒、中粒或粗粒砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖；在規(guī)劃區(qū)西南部因泥炭田中發(fā)育有同期小型河道沖刷剝蝕使煤層變薄至缺失。2-2煤層可采范圍內(nèi)出現(xiàn)了復(fù)合-分岔現(xiàn)象。

延安組第5段(J2y5)：該段自2-2或2-2上煤層頂面至煤系地層頂界。含1號(hào)煤組。段厚平均48.90 m。因受直羅組沉積前的沖刷及后期剝蝕作用東部缺失該段地層。本段巖性復(fù)雜，規(guī)律性不明顯。下部以灰色粉砂巖、深灰色泥巖為主，中部以長(zhǎng)石巖屑雜砂巖為主，上部以分流河道中形成的灰白色中細(xì)粒及中粗粒長(zhǎng)石巖屑雜砂巖為主。

1.2 富縣組

富縣組是陜北侏羅紀(jì)煤田含煤巖系的沉積基底，與下伏永坪組呈假整合接觸[5-8]。據(jù)以往鉆孔揭露厚度為0.50～82.10 m，厚度變化較大。富縣組是在印支運(yùn)動(dòng)后在三疊系凹凸不平的剝蝕面上填平補(bǔ)齊的產(chǎn)物，其巖性、巖相變化快，厚度變化大。富縣組巖性序列為：下部一般以灰白色粗-中粒石英砂巖為主，中部為泥巖、粉砂巖及炭質(zhì)泥巖。上部為砂巖、含礫石英砂巖，頂部為泥巖、粉砂巖。厚度變化主要受控于沉積前古地貌背景，在低凹地帶沉積厚，隆起地帶沉積薄甚至缺失。f-1煤層賦存于富縣組的中上部，在規(guī)劃區(qū)的西南部局部可采。

2 煤層賦存及沉積特征

2.1 煤層賦存特征

三期規(guī)劃區(qū)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組和侏羅系下統(tǒng)富縣組，延安組共賦存煤層多達(dá)20余層(包括煤線)，延安組具有對(duì)比意義的編號(hào)煤層共18層，自上而下編號(hào)為1-1、1-2、1-2下、2-2上、2-2、2-2中、2-2下、3-1、4-1、4-2、4-3、4-4、5-2、5-2下、5-3上、5-3、5-3中、5-3下。富縣組含可采煤層1層，為f-1號(hào)煤層。各層煤賦存特征見(jiàn)表1及圖1。

圖1 可采煤層厚度變化示意

表1 三期規(guī)劃區(qū)煤層賦存特征統(tǒng)計(jì)表

1號(hào)煤組：本區(qū)1號(hào)煤組可采煤層包括1-2煤層和1-2下煤層。1-2煤層位于第5段頂部，因遭受直羅組剝蝕，該煤層主要分布在規(guī)劃區(qū)的中部，其東北部及西南部地段均大面積缺失，厚度總體變化趨勢(shì)由西向東逐漸增厚。1-2下煤層賦存于延安組第5段上部，由于遭受直羅組地層剝蝕，該煤層在規(guī)劃區(qū)大部缺失，可采區(qū)主要分布在規(guī)劃區(qū)的西北部和中部，煤層厚度由南向北逐漸變厚，規(guī)律較明顯。

2號(hào)煤組：2號(hào)煤組位于第4段頂部，2-2及其下分層2-2下煤層是規(guī)劃區(qū)主要可采煤層，2-2煤層在規(guī)劃區(qū)的西南部因古河道沖刷使煤層不可采至缺失。該煤層在規(guī)劃區(qū)內(nèi)進(jìn)行了多次分岔，先由東南分別向西北分岔出2-2和2-2下煤層；后又在規(guī)劃區(qū)西北角和西南部分岔出2-2上和2-2中煤層。煤層厚度總體變化趨勢(shì)為合并區(qū)厚，分岔區(qū)薄，至各最低可采邊界方向煤厚逐漸變薄至不可采。

3號(hào)煤組：3號(hào)煤組賦存于延安組第3段頂部，是規(guī)劃區(qū)主要可采煤層之一。該煤層僅在規(guī)劃區(qū)的中部有一片不可采區(qū)，其余地段均可采，為大部可采煤層。煤層厚度總體變化趨勢(shì)為四周厚，向中部不可采區(qū)方向變薄至不可采。

4號(hào)煤組：4號(hào)煤組賦存于延安組第2段，4-2煤層位于第2段頂部，可采區(qū)主要分布在規(guī)劃區(qū)的南部和東北角；4-3煤層位于第2段中部，是規(guī)劃區(qū)主要可采煤層之一，在規(guī)劃區(qū)大部分可采，不可采區(qū)主要分布在規(guī)劃區(qū)的西部。4-4煤層位于第2段下部，該煤層可采區(qū)分布在規(guī)劃區(qū)的西南部。

5號(hào)煤組：5號(hào)煤組賦存于延安組第1段，5-2煤層賦存于延安組第1段頂部，規(guī)劃區(qū)內(nèi)分東北、西南兩片可采范圍，東北部可采區(qū)內(nèi)在東北角煤層分岔為5-2上和5-2下煤層，煤層厚度總體變化趨勢(shì)為合并區(qū)厚，分岔區(qū)薄，至最低可采邊界方向煤厚逐漸變薄至不可采；5-2下煤層賦存于第1段上部，可采區(qū)在規(guī)劃區(qū)東部，煤層厚度總體變化由東北向西南至最低可采邊界方向煤厚逐漸變薄至不可采；5-3煤層賦存于延安組第1段中部，規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)僅西部小面積不可采，5-3煤層在規(guī)劃區(qū)發(fā)生了多次分岔，首先在規(guī)劃區(qū)的西部和中部地段分岔為5-3和5-3下煤層，后又在規(guī)劃區(qū)東南部分岔出5-3上和5-3中煤層，煤層厚度總體為中部合并區(qū)厚，分岔區(qū)薄，變化趨勢(shì)為中部向東部和西部逐漸變薄；5-3下煤層賦存于延安組第1段下部，可采區(qū)主要分布在規(guī)劃區(qū)中部。

富縣組：f-1煤層賦存于富縣組中上部，在規(guī)劃區(qū)的西南角小面積可采，可采區(qū)域由北向南增厚，規(guī)律明顯，規(guī)劃區(qū)煤層分布范圍內(nèi)局部可采。

2.2 沉積特征分析

含煤地層沉積環(huán)境：侏羅系中統(tǒng)延安組為本區(qū)主要的含煤地層，成煤環(huán)境為大型湖泊三角洲體系的組成部分，沉積序列由湖泊三角洲—湖灣—淺湖所組成[9-12]。該區(qū)地處鄂爾多斯大型湖泊的東北緣，聚煤作用是在湖泊三角洲淤淺和湖灣淤淺并沼澤化背景下發(fā)生的，最好的成煤部位是廢棄的三角洲前緣和近岸湖泊的淤淺部位。延安組地層巖性主要由一套淺灰色-灰白色中、粗、細(xì)粒砂巖，灰-深灰色的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成。直羅砂巖出現(xiàn)標(biāo)志著延安組成煤環(huán)境的結(jié)束。

成煤期沉積環(huán)境因素：富縣組地層沉積后，使永坪組凹凸不平的古地貌趨于平坦進(jìn)而形成沼澤環(huán)境。濕潤(rùn)的氣候，豐茂的植被和森林，為延安組含煤地層提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)以往研究成果，侏羅系煤田主要以三角洲成煤環(huán)境為主，各主要煤層的沉積均位于此環(huán)境之中。在沼澤水道中，煤層往往被沖刷變薄；三角洲前緣地帶，由于沉積速度較快，煤層相對(duì)較薄或無(wú)沉積，或者受溢岸作用的影響，容易形成煤層分岔或尖滅現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)各主要可采煤層，大多沉積于廣闊的三角洲平原之上，煤層厚度穩(wěn)定-較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單-較簡(jiǎn)單，部分地段因分流河道之影響，煤層被沖蝕或變薄。

后期的風(fēng)化剝蝕作用：燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)末期，鄂爾多斯聚煤盆地處于相對(duì)上升階段，從而結(jié)束了侏羅系煤系地層的沉積，進(jìn)入剝蝕期。區(qū)內(nèi)含煤地層在不同地段均遭受到不同程度的沖刷和剝蝕，從西北到東南剝蝕作用由弱變強(qiáng)，剝蝕層位于西北部的1-1煤層到東南部的3-1煤層之上，整個(gè)榆神礦區(qū)剝蝕厚度最大可達(dá)80～100 m。

3 煤層發(fā)育特征分析

規(guī)劃區(qū)內(nèi)含煤地層為延安組和富縣組。中侏羅系延安組為陸相含煤地層，厚度一般159～330 m，按旋回結(jié)構(gòu)特征，可劃分為5個(gè)中級(jí)旋回，每個(gè)中級(jí)旋回的頂部發(fā)育-中厚煤層，這是延安組煤層發(fā)育總的規(guī)律性。

規(guī)劃區(qū)內(nèi)1號(hào)煤組分布范圍小，煤層較薄，推測(cè)是受直羅組沉積前的剝蝕和直羅組沖刷作用影響。2號(hào)煤組在規(guī)劃區(qū)內(nèi)為單一煤組，大部分分布，且煤層較厚，最大值達(dá)12.08 m，西南部因古河道沖刷使煤層突然尖滅缺失，可采范圍內(nèi)因受同期分流河決口水道的砂體影響，出現(xiàn)不同程度的分岔煤層，使得2-2煤層突然變薄。3號(hào)煤組整體在規(guī)劃區(qū)內(nèi)穩(wěn)定分布，僅在中部有一條帶狀不可采區(qū)，其原因是沉積相發(fā)生變化，使得煤層變薄至不可采。3號(hào)煤組以湖泊-河流相沉積環(huán)境開(kāi)始，三角洲平原成煤沉積環(huán)境結(jié)束，形成了可供對(duì)比的薄煤層，而以三角洲為主的成煤沉積環(huán)境中則形成了大部可采的薄-中厚及厚煤層。4號(hào)煤組在規(guī)劃區(qū)內(nèi)為多煤層組，大部可采的為4-3煤層。5號(hào)煤組為多煤層組，可采范圍內(nèi)因受同期分流河決口水道的砂體影響，出現(xiàn)了不同程度的分岔煤層，使得煤層厚度變薄。富縣組含有f-1煤層，在規(guī)劃區(qū)的西南角少面積分布。

4 結(jié)語(yǔ)

榆神礦區(qū)三期規(guī)劃區(qū)內(nèi)各井田勘探工作均已近尾聲，各大礦井陸續(xù)進(jìn)入建礦和投產(chǎn)階段。通過(guò)對(duì)榆神礦區(qū)三期規(guī)劃區(qū)資料總結(jié)和歸納，認(rèn)為該區(qū)煤層賦存特征為：延安組第5段頂部遭受沖刷剝蝕，含煤性相對(duì)較差；第4段和第1段含煤性最好；第3段和第2段含煤性較好；煤層層位穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單至較簡(jiǎn)單，個(gè)別煤層厚度雖然變化較大，但規(guī)律性明顯；煤層層間距較穩(wěn)定，且具有一定的變化規(guī)律性；2號(hào)和3號(hào)煤組為單一煤組，其余煤組均為多煤層組；規(guī)劃區(qū)含煤系數(shù)由北向南、由東向西變小，規(guī)律性明顯，變化趨勢(shì)與煤層總厚度變化趨勢(shì)具有一定的相關(guān)性。煤層厚度變化主要取決于沉積因素、后期遭受剝蝕等影響。