陜北侏羅紀煤田小壕兔地區煤層發育特征

韓其言

（陜西煤田地質化驗測試有限公司，陜西 西安710054）

小壕兔地區地處陜西與內蒙古自治區兩省交界部位，位于陜西省神木縣西南、榆林市西北，設置礦業權主要包含探礦權小壕兔一號井田及小壕兔二號井田[1]。區域位于鄂爾多斯盆地內部平緩斷塊的東勝～靖邊單斜區，地層由老到新主要發育中生界三疊系（T）、侏羅系（J）、白堊系（K）、及新生界新近系（N）、第四系沉積（Q），本次研究主要為侏羅系延安組J2y。

1 煤層發育特征

根據施工鉆孔信息及以往地質資料，區內含煤地層為侏羅系中統延安組含煤地層，主要發育的可采煤層有1-2、2-2、3-1、4-2、4-3、5-2和5-2 下7 層，分述如下：

（1）1-2煤：分布于延五段上部，平均厚度3.35m。

（2）2-2煤：分布于延四段上部，平均厚度1.05m。

（3）3-1煤：分布于延三段頂部，平均厚度2.33m，煤層由西北向東南呈逐漸變薄趨勢，煤層結構簡單，本次施工鉆孔含1 層夾矸。

（4）4-2煤：分布于延二段中部，平均厚度1.43m，煤層厚度變化小。

（5）4-3煤：分布于延二段中部，平均厚度0.81m。

（6）5-2煤：分布于延一段頂部，平均厚度3.4m，煤層由東北向西南呈逐漸變薄，本次施工鉆孔含2 層夾矸。

（7）5-2下煤：分布于延一段上部，平均厚度2.58m，煤層由東北向西南呈逐漸變薄，本次施工鉆孔含2 層夾矸。

圖1 部分鉆孔煤層巖芯照片

2 煤質特征

依據該區域鉆孔化驗資料，區域整體煤質特征如下：

（1）工業分析：①浮煤：揮發分Vdaf 31.47%～49.43%，平均37.75%，灰分Ad 1.9%～27.75%，平均6.3%，水分Mad 0.66%～5.8%，平均2.67%，固定碳FCad 40.23%～64.43%，平均56.86%；②原煤：揮發分Vdaf 30.01%～45.54%，平均36.76%，灰分Ad 2.11%～29.59%，平均7.42%，水分Mad 3.08%～10.18%，平均6.67%，固定碳FCad 39.67%～64.49%，平均54.73%；

（2） 硫：原煤全硫0.17～2.8%，平均0.65%，浮煤全硫0.2～1.5%，平均0.38%；整體以特低硫、低硫煤為主[2]，占86.7%；

（3）粘結指數：GR.I 0～10，平均2.86。研究區整體上以不粘煤31 號為主，局部可見長焰煤41 號[3]。

3 煤巖特征

3.1 宏觀煤巖特征

區域煤層整體呈黑色半亮型煤為主，其次半暗型煤，條痕褐黑色，由亮煤、暗煤夾少量鏡煤寬條帶組成，弱瀝青光澤，參差狀斷口，偶見端割理發育，被方解石充填，偶見黃鐵礦薄膜。

3.2 顯微煤巖特征

根據部分鉆孔化驗測試結果（見表1），區域煤巖特征如下：①有機顯微組分：區域總體煤巖特征以惰質組為主，平均含量49.97%，惰質組主要為為絲質體、半絲質體；鏡質組平均含量46.9%，鏡質組主要為基質鏡質體、均質鏡質體。縱向上表現出一定非均質性，其中1-2煤、3-1煤整體上以鏡質組為主，含量31.8%～79.4%，4-2煤、4-3煤、5-2煤整體上以惰質組為主，含量31.6%～72.3%。②無機顯微組分：主要包含粘土、黃鐵礦、方解石等，含量0.4%～5.8%，粘土礦物主要團塊狀，黃鐵礦呈斑塊狀、星點狀、脈狀，方解石呈塊狀、脈狀。平均最大反射率0.53～0.59%。

表1 區域煤巖特征（平均）

4 煤層氣特征

根據煤芯解吸情況，區域煤層含氣量0.01～0.12m3/t（空氣干燥基）。

根據錄井資料，結合本次施工鉆孔測井資料，確定煤層與巖層氣測值界限（圖2），并以此界限分別統計煤層、巖層氣測值分布情況。

根據錄井數據統計，區域施工鉆孔氣測值煤層段主要分布于0.8～1.4（圖3），

從結果上看，區域巖層段煤層氣含量總體隨深度增加而增大（圖4），煤層段則相關性不明顯，整體表現為煤層氣含量低。

圖2 區域煤層氣含量- 深度交匯圖版

圖3 區域煤層氣含量頻數分布直方圖

主流觀點認為，煤層氣富集主要受煤級、煤厚、沉積作用、構造作用以及水文地質作用等因素的綜合影響，構造作用為主要控制因素，其余因素在構造作用因素控制之下耦合作用[4-7]。侏羅紀煤田是燕山期構造作用的產物，燕山期末，盆地開始緩慢上升，到喜山期均處于風化剝蝕期，長期剝蝕破壞原有地層致使氣體逸散，且煤巖特征顯示，該區平均最大反射率僅0.5%左右，并且煤層上伏下覆巖層多以疏松多孔的砂巖為主，不利于氣體聚集保存，綜上所述，構造作用造成的原有地層破壞、煤級低以及缺乏有利封蓋條件是該區煤層氣含量低的主要原因。

圖4 區域煤層氣含量- 深度交匯圖（巖層段）

5 結論

5.1 小壕兔地區含煤地層為侏羅系中統延安組含煤地層，主要發育的可采煤層7 層，整體以特低硫、低硫煤為主，依據煤質特征，研究區整體上以不粘煤31 號為主，局部可見長焰煤41號。

5.2 區域煤層整體呈黑色半亮型煤為主，其次半暗型煤；煤巖特征1-2煤、3-1煤整體上以鏡質組為主，4-2煤、4-3煤、5-2煤整體上以惰質組為主，平均最大反射率0.53～0.59%。

5.3 區域煤層含氣量0.01～0.12m3/t（空氣干燥基）。施工鉆孔氣測值煤層段主要分布于0.8～1.4，整體表現為煤層氣含量低，構造作用造成的原有地層破壞、煤級低以及缺乏有利封蓋條件是該區煤層氣含量低的主要原因。