沁水煤田蘇村勘查區(qū)含煤地層特征及沉積條件分析

焦宇頡

（山西省地質勘查局二一二地質隊有限公司，山西長治 046000）

沁水煤田襄垣縣蘇村勘查區(qū)煤炭詳查項目位于山西省襄垣縣西南部，襄垣縣蘇村一帶，行政區(qū)劃屬襄垣縣侯堡鎮(zhèn)管轄。勘查區(qū)北鄰山西大平煤業(yè)有限公司，西接榆林勘查區(qū)及擴區(qū)詳查區(qū)、襄垣縣上蓮煤炭詳查區(qū)，東接潞安礦區(qū)南峰勘探區(qū)，南以文王山斷層北為界。本文通過分析研究該地區(qū)含煤性，對成煤規(guī)律簡單論述，結合鄰區(qū)的煤層特征，對沁水塊坳東翼中段的含煤特點進行了簡單的分析。

1 概況

沁水煤田襄垣縣蘇村勘查區(qū)煤炭詳查根據本區(qū)地質條件，參照鄰近井田勘查工作經驗，采用鉆探為主，以物理測井、測量、樣品測試為輔助勘探方法。項目區(qū)位于沁水盆地的東部，晉獲褶斷帶西。總體形態(tài)為一走向東西，傾向南偏東的單斜。其空間展布大體呈北北東向，沁縣以北為北東向，以南則接近南北向。東翼北段襄垣至盂縣一帶。區(qū)內主要發(fā)育二組大體平行的接近東西向的寬緩的褶曲構造。在北部發(fā)育兩條正斷層，其余地段未見斷距大于30m的斷層、陷落柱和滑塌構造，無巖漿巖，構造類型簡單。出露地層主要為：二疊系上統(tǒng)上石盒子組三段、石千峰組、三疊系下統(tǒng)劉家溝組及第四系。可采煤層賦存于山西組和太原組。

2 含煤性

含煤地層平均總厚度為164.65m，共含煤5～14層，煤層平均總厚度為12.26m，含煤系數(shù)為7.45%；全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層1層為3號煤，大部可采的穩(wěn)定煤層1層為15-3號煤，局部可采的不穩(wěn)定煤層2層為8-1號、15-1 號煤，煤層平均總厚度為8.99m，可采含煤系數(shù)為5.46%。

山西組地層平均厚度52.46m，共含煤3層，煤層平均總厚度為6.14m，含煤系數(shù)為11.70%。該組為陸相沉積含煤地層，分3~4個沉積旋回，煤層多沉積于旋回的頂部。其中下部聚煤作用較好，沉積有穩(wěn)定可采的3號煤層及極不穩(wěn)定且不可采的1號、2號煤層。勘查區(qū)內3號煤層厚5.00~9.71m，平均6.00m。

太原組地層平均厚度為112.19m，共含煤11 層，煤層平均總厚度為6.13m，含煤系數(shù)為5.46%。該組為一套海陸交互相含煤地層，地層沉積旋回韻律明顯，煤層多賦存于灰?guī)r底部，為典型的海陸交互相含煤沉積。

勘查區(qū)內8-1號煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層，厚0.26~1.80m，平均1.13m；15-1 號煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層，厚0~2.02m，平均0.69m；15-3 號煤層為大部可采的穩(wěn)定煤層，厚0~2.05m，平均1.17m。5號煤層為不穩(wěn)定的不可采煤層，零星見煤孔煤層達可采厚度，厚0~1.25m，平均0.40m；6、7、10、11、12、13、14 號煤層為不穩(wěn)定的不可采煤層；其余煤層為極不穩(wěn)定的不可采煤層。

3 煤層的產狀及厚度

（1）3 號煤層。煤層位于山西組的下部，煤層厚2.18~17.35m，平均10.60m。含0~2 層夾矸，厚度為0~0.70m，可采系數(shù)為100%，厚度變異系數(shù)為19%，屬全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。矸石層位穩(wěn)定，主要分布于煤層中下部，煤層結構簡單。矸石成分為炭質泥巖和黑色泥巖，煤層直接頂板為泥巖、砂質泥巖、細砂巖或粉砂質泥巖，其底板為泥巖、砂質泥巖、細砂巖或粉砂質泥巖。

（2）8-1 號煤層。煤層位于太原組的中部，煤層厚1.80~0.26m，平均厚1.13m，可采系數(shù)為33.33%，厚度變異系數(shù)為44.62%，屬局部可采的不穩(wěn)定煤層。8-1號煤層結構簡單，含0~1層夾矸。矸石一般為黑色泥巖，頂、底板一般為泥巖、砂質泥巖或粉砂質泥巖。

（3）15-1號煤層。煤層位于太原組的下部，煤層厚0.30~2.02m，平均厚度0.69m，可采系數(shù)為35.71%，厚度變異系數(shù)為59.49%，屬局部可采的不穩(wěn)定煤層。15-1號煤層結構簡單，一般含0~1層夾矸，矸石一般為泥巖或炭質泥巖，頂板一般為泥巖或砂質泥巖，底板為泥巖、砂質泥巖。

（4）15-3號煤層。煤層位于太原組下部，煤層厚0~2.05m，平均厚度1.17m，可采系數(shù)為85.71%，厚度變異系數(shù)為33.92%，屬大部分可采穩(wěn)定煤層；15-3號煤層結構簡單，一般含0~1層矸石，矸石一般為泥巖或炭質泥巖，頂板一般為泥巖或砂質泥巖，局部為炭質泥巖。底板為泥巖或粉砂質泥巖，局部為砂質泥巖。

可采煤層特征見表1。

表1 可采煤層特征一覽表

4 煤巖層、煤質特征

（1）3 號煤層。3 號煤為黑色，條痕為灰黑色，似金屬光澤，階梯狀斷口，條帶狀結構，層狀構造，內生裂隙發(fā)育。鏡質組油浸最大反射率（Romax）為2.209~2.161，屬高變質程度的貧煤階段。頂板為砂質泥巖、泥巖；底板為砂巖、砂質泥巖、泥巖。頂板為軟弱—半堅硬巖石，巖體完整性為差—中等完整，巖石質量為中等；底板為軟弱巖石，巖體完整性為中等完整—較完整，巖石質量為中等。3號煤為特低硫、低灰、低磷、高固定碳之貧煤。

（2）8-1 號煤。8-1 號煤為黑色，條痕為灰黑色，具玻璃—似金屬光澤，階梯狀斷口，層狀構造，內生裂隙較發(fā)育。鏡質組油浸最大反射率（Romax）為2.283~2.621，屬高變質程度的貧煤階段。頂、底板為泥巖、砂質泥巖或粉砂質泥巖。頂板為半堅硬巖石，巖體完整性破碎—完整，巖石質量為中等；底板為軟弱巖石，巖體完整性為中等完整—完整，巖石質量為中等。8-1號煤為低硫—中高硫、中灰、低揮發(fā)分、特低磷、中高發(fā)熱量、中固定碳之貧煤。

（3）15-1 號煤。15-1 號煤為黑色，條痕為灰黑色，具似金屬光澤，階梯狀斷口，條帶狀結構，層狀構造，內生裂隙較發(fā)育，裂隙中多為石膏、黃鐵礦充填，含星點狀、結核狀黃鐵礦。鏡質組油浸最大反射率（Romax）為2.379~2.734，屬高變質程度的貧煤階段。頂板一般為泥巖或砂質泥巖，底板為泥巖、砂質泥巖。頂板為屬半堅硬巖石，巖體完整性為破碎—中等完整，巖石質量為極劣—中等；底板為屬軟弱巖石，巖體完整性為破碎—中等完整，巖石質量為中等。15-1 號煤為中硫—中高硫、中灰、低磷、低揮發(fā)分、中高發(fā)熱量、中高固定碳之貧煤。

（4）15-3 號煤。15-3 號煤為黑色，條痕為灰黑色，具似金屬光澤，階梯狀斷口，條帶狀結構，層狀構造，內生裂隙較發(fā)育。鏡質組油浸最大反射率（Romax）為2.205，屬高變質程度的貧煤階段。頂板一般為泥巖或砂質泥巖，局部為炭質泥巖。底板為泥巖或粉砂質泥巖，局部為砂質泥巖。頂板為屬半堅硬巖石，巖體完整性為破碎—中等完整，巖石質量為極劣—中等；底板為屬軟弱巖石，巖體完整性為破碎—中等完整，巖石質量為中等。15-3 號煤為低硫—中高硫、中灰、低揮發(fā)分、低磷、中高發(fā)熱量、中高固定碳之貧煤。

勘查區(qū)內3、8-1、15-1、15-3號煤層宏觀煤巖類型均為半亮型煤，顯微煤巖類型均為微鏡惰煤。鏡質組油浸最大反射率相當于高變質階段，均無泥化現(xiàn)象。煤質為低—中灰、特低—中高硫、低揮發(fā)分、特低—低磷、中高—高發(fā)熱量、中等固定碳貧煤。

煤層頂?shù)装鍘r體質量評價情況見表2，可采煤層顯微煤巖組分對照情況見表3。

表2 煤層頂?shù)装鍘r體質量評價表

表3 可采煤層顯微煤巖組分對照表

5 共伴生礦產

蘇村勘查區(qū)與煤系地層共伴生的礦產有煤層氣、硫鐵礦、菱鐵礦、鋁土巖等，均賦存于地層深部。

（1）煤層氣。3 號煤層煤層氣(甲烷)含量2.51m3/t，8-1號煤層煤層氣(甲烷)含量0.42m3/t，15-1號煤層煤層氣(甲烷)含量0.67m3/t，15-3 號煤層煤層氣(甲烷)含量1.19m3/t，未達煤層氣資源量評價要求。

（2）硫鐵礦。主要產于太原組下部15-3 號煤層以下至本溪組地層中，硫鐵礦呈結核狀、團塊狀或星散狀分布于上述地層的泥巖中。

（3）菱鐵礦。產于本溪組鋁土質泥巖底部，呈透鏡狀。菱鐵礦泥巖中TFe含量為22.25%~24.19%，厚度為5.50m，勘查區(qū)未發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)價值的黃鐵礦體。

（4）鋁土礦。產于本溪組中下部，一般為淺灰—灰白色，具致密狀或鮞狀結構，且具滑感。勘查區(qū)未發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)價值的鋁土礦體，多為鋁土質泥巖。

6 成煤條件分析

從海西期晚石炭世始，華北地臺發(fā)生緩慢下降，海水從東北向西南方向入侵，對古風化殼進行溶蝕和淋濾，促使鐵鋁巖沉積組合的形成及山西式鐵礦的沉積。

早二疊世華北地臺沉積相環(huán)境為陸表海及濱岸，勘查區(qū)在早太原期瀉湖基礎上，形成系列障壁島，進而形成一系列的瀉湖，瀉湖發(fā)展為沼澤，進而成為豐富的聚煤成煤環(huán)境。從勘查區(qū)含煤性探討，有三個沉積時段，下部海水侵入開始，聚煤條件好，沉積有較穩(wěn)定大部可采的15-1 號、穩(wěn)定大部分可采的15-3 號煤層和較穩(wěn)定但不可采的14號煤層。太原組中部為海水侵入交替頻繁，形成多層灰?guī)r層，形成不穩(wěn)定的薄煤層。為11、12、13 號煤層，屬不可采較穩(wěn)定煤層。太原組上部海水侵入慢慢減弱，陸相沉積變?yōu)橹匾h(huán)境，有較穩(wěn)定大部可采的8-1號煤層和5號、6號、7號、10號薄煤層，不穩(wěn)定不可采。

在山西期，環(huán)境變?yōu)槿侵奁皆兀惠^淺，在大陸河水作用下，結合海進退的作用形成了三角洲沉積旋回，發(fā)育大量的植物，泥炭沼澤環(huán)境是有利的聚煤條件，形成了層位穩(wěn)定全區(qū)可采煤層為山西組3號煤層和1、2、4號不穩(wěn)定煤層。

7 結論

勘查區(qū)位于沁水塊坳東部，晉獲褶斷帶西。通過對勘查區(qū)成煤環(huán)境的分析和與鄰區(qū)的對比研究，勘查區(qū)15-3、15-1號煤層成煤條件為陸表海及濱岸，可形成全區(qū)穩(wěn)定的可采煤層；8-1 號煤為河口沙壩淤積相，成煤環(huán)境相對較差，為大部分穩(wěn)定可采。

太原組由老至新15-3、15-1號煤層全部可采，層狀結構；8-1號煤層不穩(wěn)定局部可采，似層狀結構，頂部煤層均不可采，煤層變多。

山西組為三角洲平原相沉積，沼澤環(huán)境為3號煤層的主要成煤條件。