山東滕縣煤田(東部)滕東地區煤炭資源評價

鄒雙英,陳華飛,王金香, 孔凡杜,劉柱,梁興光

(山東省煤田地質局第一勘探隊,山東 青島 266550)

0 引言

滕縣煤田位于魯西南地區的微山湖畔,煤炭資源豐富,是國家規劃重要的煤炭礦區,也是全國重要的煤炭生產基地之一。滕州市煤田面積931km2,煤炭儲量15.52億t,原有32對生產礦井,年生產原煤1600萬t,煤炭產業是拉動地方經濟增長的重要支柱產業。經多年開采,滕縣煤田煤炭資源逐漸減少,近10年已有9個煤礦相繼閉坑。

1 礦區概況

1.1 位置

滕東勘查區位于山東省滕州市南部,北距滕州城區約10km。勘查區距京臺高速滕州南出入口3km,西距G104國道3km,京杭大運河滕州港30km,東距京滬高鐵6km,縣、鄉公路四通八達,交通極為便利。

1.2 地質概況

1.2.1 地層

根據地質鉆孔揭露,區內地層自下而上有：奧陶紀馬家溝群、石炭紀月門溝群本溪組、石炭-二疊紀月門溝群太原組、石炭-二疊紀月門溝群山西組、二疊紀石盒子群、侏羅-白堊紀淄博群三臺組、第四系。山西組及太原組[1-5]是該區主要含煤地層。

1.2.2 構造

勘查區地層總體傾向SE、SSE,地層傾角一般10°～14°。勘查區的北部煤系呈現背、向斜相間的寬緩褶曲形態,由于受斷層切割,褶皺軸發生錯斷。由于勘查區位于印支期古構造：滕縣背斜軸的南翼,勘查區的北部相對抬升,山西組3下煤層在勘查區北部邊界附近剝蝕缺失[6]。勘查區斷裂構造較發育,主要為NNE向斷層組和NE向斷層組,其中落差≥100m的斷層6條(表1),落差50～99m的斷層5條,落差≥30～49m的斷層3條,≥20m的斷層1條(圖1)。斷裂構造成為影響未來采區布置和工作面開采的主要制約因素。

1—逆斷層;2—正斷層;3—侏羅-白堊紀淄博群三臺組隱伏露頭;4—石炭系+二疊系;5—奧陶紀馬家溝群隱伏露頭;6—向斜;7—背斜;8—煤層隱伏露頭及編號;9—勘查區范圍圖1 滕縣煤田構造示意圖

1—煤層底板等高線及標注;2—三灰隱伏露頭;3—沖刷邊界;4—正斷層;5—煤層隱伏露頭;6—向斜;7—背斜圖2 滕東勘查區構造示意圖(附3下煤層底板等高線)

1.3 煤層特征

含煤地層為二疊紀山西組和石炭-二疊紀太原組。煤系地層[7]平均總厚251.72m,共含煤12層,平均總厚10.67m,含煤系數10.14%。其中可采煤層2層,分別為山西組3下煤層和太原組16煤層,可采煤層平均厚度為7.16m,可采含煤系數8.01%(圖2)。

主要可采煤層為3下煤層,平均煤層總厚6.31m,為全區可采的較穩定煤層(圖3)。16煤層平均厚度為0.75m,為大部可采的較穩定煤層[8]。本次報告估算資源量煤層基本特征見圖4、表2。

1—歪斜鉆孔見煤點及煤厚(m);2—未見煤鉆孔;3—煤層等厚線及標注;4—沖刷邊界;5—斷層上盤;6—可采邊界;7—煤層賦存范圍;8—煤層可采范圍圖4 3下煤層等厚線及煤層分布范圍示意圖

1.4 煤質特征

1.4.1 煤的物理性質和煤巖特征

可采煤層均呈黑色,黑褐色條痕,玻璃—瀝青光澤,質地較堅硬,但性脆易碎,斷口參差狀為主,局部貝殼狀和平整狀,具反光性。

山西組3下煤層的宏觀煤巖組分以亮煤為主,次為暗煤,含少量鏡煤。太原組16煤層的宏觀煤巖組分以暗煤為主,次為亮煤,含少量絲炭。

各煤層均為條帶狀結構,層狀構造,宏觀煤巖類型以半亮型煤和半暗型煤為主。

1.4.2 煤的化學性質

勘查區內可采煤層為低—中灰、特低—低磷、低—中高硫、中高—高揮發份、中—強黏結性、高發熱量煤。煤灰為中等軟化溫度灰,均為優質動力燃料用煤。煤類3下煤層為氣煤(QM)和1/3焦煤(1/3JM),16煤層為氣煤(QM)和肥煤(FM)。3下煤層結焦性能好,成焦率高,是優質的煉焦配煤。

表2 滕東勘查區可采煤層組合特征表

1.5 開采技術條件

本區水文地質條件類型屬碎屑巖裂隙含水層充水為主,水文地質條件中等,即二類Ⅱ型;工程地質勘查類型為層狀巖類工程地質條件中等型[9],即三類Ⅱ型,巖石力學測試結果見表3;環境地質類型為第二類,即地質環境質量中等。各煤層的瓦斯含量較低,瓦斯含量(CH4)均小于0.149cm3/gdaf,N2成分≥90.37%,瓦斯分帶屬二氧化碳—氮氣帶[10]。根據煤塵爆炸性試驗成果,各可采煤層均有煤塵爆炸危險性[11]。3下煤層的自燃傾向性為自燃—易自燃,16煤層的自燃傾向性為自燃。由于煤層埋藏較深[12],均屬于一、二級高溫區。地層壓力較大[13],參考滕東煤礦巖石力學測試成果,本區有沖擊地壓傾向。

表3 各類巖性巖石物理力學性質統計表(平均值)

1.6 煤層氣和其他有益礦產

根據試驗結果3下煤層屬差儲集層,煤層氣資源賦存差[14],不具備煤層氣資源估算條件[15]。

經分析檢測,可采煤層的鍺(Ge)、鎵(Ga)、釩(V)含量分別為0～2μg/g、3～13μg/g、17～45μg/g,均未達到工業開采品位。

2 礦區地質勘查和評價工作簡況

2.1 勘查原則

勘查區首采區范圍內鉆探工程間距500m×500m,其他地段達到1000m×1000m的工程間距;二維地震剖面基本工程間距達到了1000m×1000m,以500m×500m的鉆探工程網度探求探明的資源量,1000m×1000m的鉆探工程網度探求控制的資源量,2000m×2000m的鉆探工程網度探求推斷的資源量。

二維地震工程布置原則：在先期開采地段范圍內,二維地震測線[16]的間距基本達到125～500m。

2.2 勘查方法及效果

滕東勘查區所在的滕縣煤田為石炭-二疊紀全隱蔽煤田[17],含煤地層為二疊紀月門溝群山西組、石炭-二疊紀月門溝群太原組。區內地層產狀較平緩,沉積穩定,標志層眾多且特征明顯,煤層與圍巖的物性差異明顯,煤層的測井曲線形態特征明顯,采用數字測井曲線能夠較好地定量解釋煤巖層巖性、層厚,對鉆探確定的煤層深度與厚度起到驗證作用[18]。根據二維地震資料和鉆探資料,能查明區內基本構造輪廓,了解構造復雜程度,控制煤層底板起伏形態、構造和煤層的賦存范圍[19]。

結合以往的二維地震及鉆探成果,本次勘查工作以二維地震結合鉆探為主[20],配合地球物理測井、抽水試驗和采樣測試等綜合勘查方法完成各項地質任務,用經濟、合理的勘查手段,達到最佳的勘查效果。

2.3 資源儲量估算情況

自然資源部礦產資源儲量評審中心同意以下礦產資源儲量通過評審：

滕東勘查區埋深在1200m以淺范圍內共獲得查明煤炭資源量7105.9萬t(氣煤4032.9萬t、1/3焦煤2860.1萬t,肥煤212.9萬t),其中：探明的內蘊經濟資源量(331)1355.6萬t(其中：氣煤927.9萬t、1/3焦煤427.7萬t);控制的內蘊經濟資源量(332)829.0萬t(其中：氣煤289.9萬t、1/3焦煤539.1萬t);推斷的內蘊經濟資源量(333)4921.3萬t(其中：氣煤2815.1萬t、1/3焦煤1893.3萬t、肥煤212.9萬t)。

另外,勘查區南部埋深在1200m以淺范圍內賦存的部分天然焦[21]資源量239.9萬t,其中：探明的內蘊經濟資源量(331)116.5萬t;控制的內蘊經濟資源量(332)35.5萬t;推斷的內蘊經濟資源量(333)87.9萬t。

2.4 找礦成果對區域找礦的意義

滕東勘查區屬石炭-二疊系煤田,沉積環境與成煤條件穩定,煤炭資源主要受控于后期控煤構造。此次勘查確定了勘查區地層層序,詳細劃分了含煤地層,查明了勘查區的北部煤系呈現背、向斜相間的寬緩褶曲形態,由于受斷層切割,褶皺軸發生錯斷,勘查區的北部相對抬升,山西組3下煤層在勘查區北部邊界附近剝蝕缺失,為尋找山西組3煤層的賦存區、進一步認識侏羅紀地層對下伏地層的剝蝕規律提供了重要的線索,為今后類似條件下的找煤提供了參考。

2.5 礦產開發經濟意義評價

滕東勘查區資源可靠,儲量豐富,煤質優良,煤層賦存較穩定,開采條件良好,交通運輸、供電、水源等外部協作條件有利,內外部建設條件較好,具有良好的開發利用前景,經濟效益和社會效益均十分明顯。因此,加快滕東勘查區的開發與建設,不僅能夠滿足煤礦的生產接續問題,而且對緩解全省乃至華東地區的煤炭供應緊張局面,振興山東經濟具有重要意義。

3 結論

勘查區內含可采煤層2層,分別為3下、16煤層,埋深在1200m以淺范圍內共獲得查明煤炭資源量7105.9萬t。

本次勘查運用鉆探、地球物理測井、二維地震及樣品測試化驗相結合的勘查方法,勘查過程中嚴格按照設計要求施工,詳細查明了地層時代、層序、厚度、分布,巖性組合、構造形態;詳細查明了勘查區可采煤層層數、厚度、可采范圍面積及面積性可采系數,確定了煤層的連續性;查明了煤質特征、煤類和工藝性能,評價了煤的利用方向;詳細查明了水文地質及其他開采技術條件等方面的勘查工作,獲得了較好的地質成果和技術經濟效益。