潮水盆地北緣煤炭資源綜合分析與評(píng)估

戴蕊 張志平 王曉偉 火登三 潘中奎

摘要：針對(duì)區(qū)域煤炭資源供需情況，綜合運(yùn)用地質(zhì)填圖、物探、鉆探等多種手段對(duì)潮水盆地北緣煤炭資源進(jìn)行勘查，分析研究區(qū)煤炭資源分布情況、煤層所處區(qū)域的地質(zhì)條件、成煤條件及煤炭的性質(zhì)，預(yù)測(cè)成煤遠(yuǎn)景區(qū)并對(duì)研究區(qū)煤炭的調(diào)查和開發(fā)提出合理化的評(píng)估建議。

關(guān)鍵詞：潮水盆地北緣;煤炭資源;地質(zhì)構(gòu)造;煤炭開發(fā)

煤炭被人們譽(yù)為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來人類世界使用的主要能源之一。煤炭資源儲(chǔ)量巨大，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，煤炭汽化等新技術(shù)日趨成熟，并得到廣泛應(yīng)用，煤炭成為人類生產(chǎn)生活中無法替代的能源之一。煤炭資源是我國重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源之一，是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，也是國民生活的重要基礎(chǔ)。對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)而言，煤炭工業(yè)又是地區(qū)產(chǎn)業(yè)的重要支撐力量。作為甘肅省工業(yè)的基礎(chǔ)部分，煤炭占據(jù)全省能源的70%以上，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，煤炭供需缺口日趨擴(kuò)大。為了解決對(duì)當(dāng)?shù)孛禾抠Y源的需要，避免煤炭成為地區(qū)工業(yè)發(fā)展的桎梏，組織完備的技術(shù)力量，對(duì)某區(qū)域的煤炭資源進(jìn)行調(diào)查研究，對(duì)研究區(qū)煤炭資源的經(jīng)濟(jì)意義和開發(fā)建設(shè)可能性做出評(píng)價(jià)，為煤礦建設(shè)遠(yuǎn)景規(guī)劃提供依據(jù)，力圖查明和形成一批新的煤炭資源后備基地，提高全省煤炭資源的保障能力。

1技術(shù)方法

研究區(qū)以鉆探和測(cè)井揭露和控制含煤地層和煤層;以地質(zhì)填圖結(jié)合鉆孔資料研究研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征和含煤地層沉積特征，了解煤層賦存狀態(tài);以水文地質(zhì)填圖和鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，了解研究區(qū)的水文地質(zhì)條件，了解主要可采煤層的開采技術(shù)特點(diǎn);以煤樣、粒度分析樣和光譜分析樣等樣品的測(cè)試成果，研究井田的煤質(zhì)、巖石（土層）、地質(zhì)特征礦產(chǎn)的分布情況。

研究區(qū)勘察采用了多手段綜合應(yīng)用的方法，主要采用了1：50000地質(zhì)簡(jiǎn)測(cè)及水文地質(zhì)簡(jiǎn)測(cè)、控制測(cè)量、二維地震測(cè)量、可控源音頻大地電磁測(cè)深、地質(zhì)鉆探并配合地3球物理測(cè)井和采樣測(cè)試等手段。

2含煤區(qū)地質(zhì)情況分析

區(qū)內(nèi)含煤地層主要為中侏羅統(tǒng)青土井群（Jqn）上、中巖組。研究區(qū)內(nèi)中侏羅同青土井群（Jqn）因其處于四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的沉積環(huán)境，故其巖性特征的可對(duì)比性差。研究區(qū)西部，因受到斷陷作用影響，在中侏羅世形成了一個(gè)相對(duì)較為穩(wěn)定的斷陷盆地，沉積了厚度較大的青土井群地層。但由于其斷陷范圍較小，在成煤過程中受周邊物源影響大，未形成較好的成煤環(huán)境。研究區(qū)中部，雖然接受沉積時(shí)間較早，但其沉積環(huán)境始終為河流相-河流三角洲相，未形成較大的匯水面積，形成不了有利的成煤環(huán)境。研究區(qū)東部位于張家坑凹陷區(qū)北緣，雖有成煤環(huán)境存在，但由于其不是主要物源沉積區(qū)，成煤環(huán)境受到較大限制。

研究區(qū)含煤地層嚴(yán)格受同期古環(huán)境（包括古地理、古氣候和古構(gòu)造）的控制，又受后期構(gòu)造的改造。煤系地層主要賦存于基底負(fù)向構(gòu)造之中，后期構(gòu)造對(duì)其影響較大。含煤地層分布于相互獨(dú)立的4個(gè)單元中（三個(gè)單斜一個(gè)背斜），總面積約49km，含煤性較差。

由于研究區(qū)中侏羅同青土井群（Jqn）存在相互獨(dú)立的四個(gè)沉積單元，鉆孔測(cè)井曲線的對(duì)比性較差。但總體來說，青土井群（Jqn）物性曲線特征存在表現(xiàn)為低自然伽馬、低自然電位、低側(cè)向電阻率和高密度特征，各物性曲線總體較為平緩，起伏不大，與上覆和下伏地層未見明顯分界特征。煤層在測(cè)井曲線上顯現(xiàn)為低密度、高電阻率電位、低三側(cè)向電阻率，

即“一高兩低”特征，與頂?shù)装鍘r石物性曲線差別較大。良好的物性特征在測(cè)井曲線上極易辨認(rèn)，煤層反映清晰。

3煤層分布

研究區(qū)煤層主要見于鉆孔ZK0701和ZK1801中。研究區(qū)內(nèi)中侏羅統(tǒng)QTJ群（J）雖分布較為廣泛，但由于其沉積環(huán)境影響，含煤區(qū)僅有兩處，分別為白山子含煤區(qū)和張家坑北含煤區(qū)。其中白山子含煤區(qū)內(nèi)有5層煤，其中2層為可采煤層，煤厚0.9m、1.20m。張家坑北部邊緣含煤區(qū)有3孔見煤，煤層1-4層，煤厚0.1-0.66m，未見可采煤層。白山子含煤區(qū)由于鄰線未見煤，北部500m煤系地層尖滅、南1km斷陷，致使含煤區(qū)面積小、且煤層埋深大（620m-650m），不具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值;張家坑含煤區(qū)北部雖未見可采煤層，但張家坑含煤區(qū)具有煤層賦存，且煤層埋深淺（400m以淺），為以后調(diào)查提供了依據(jù)。可采煤層僅位于研究區(qū)西部張家坑含煤凹陷區(qū)內(nèi)。研究區(qū)內(nèi)可采煤層有兩層，編號(hào)為煤層和煤層，均見于鉆孔ZK0701中。

煤層：位于中侏羅統(tǒng)青土井群（J2qn）中巖組，埋深621.53m，煤層厚度0.90m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無夾矸，頂?shù)装鍘r性均為炭質(zhì)泥巖，煤類型為亮煤，牌號(hào)為長(zhǎng)焰型。其測(cè)井曲線特征表現(xiàn)為自然伽馬值升高，密度曲線值降低和視電阻率值明顯增高的兩高一低的劍形單峰特性，特征明顯。

煤層：位于位于中侏羅統(tǒng)青土井群（J2qn）中巖組，埋深669.55m，煤層厚度1.20m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無夾矸，頂?shù)装鍘r性均為炭質(zhì)泥巖，煤類型為亮煤，牌號(hào)為長(zhǎng)焰型。該煤層測(cè)井曲線特征表現(xiàn)為密度值降低和視電阻率升高的一高一低劍形單峰特性，與頂?shù)装迩€有較明顯區(qū)別，特征明顯。

4煤性分析

4.1 物理性質(zhì)

研究區(qū)含煤地層為中侏羅系青土井群，所含可采煤層的物理性質(zhì)基本一致，黑至灰黑色，條痕為黑褐色，瀝青光澤，具均一結(jié)構(gòu)，多呈塊狀及層狀構(gòu)造。半堅(jiān)硬，貝殼狀及參差狀斷口，內(nèi)生裂隙不發(fā)育。煤巖組分以暗煤為主，常夾鏡煤條帶，煤中常含有黃鐵礦結(jié)核及順層分布的黃鐵礦薄膜。

各可采煤層最顯著的物理特征是光澤暗淡，易燃、煙濃、焰長(zhǎng)，燃燒時(shí)不膨脹、熔融也不結(jié)渣。真密度在1.63-1.78g/cm之間;視密度在1.48-1.52g/cm之間。

4.2 化學(xué)性質(zhì)

可采煤層分析基水分平均為9.36%，水分含量較高。原煤灰分26.4%-38.7%，基本屬于中灰分煤。原煤揮發(fā)分在44.96%-48.41%之間，基本屬高揮發(fā)分煤。發(fā)熱量在16.90MJ/kg-21.42 MJ/kg之間，屬中等發(fā)熱量煤。全硫量在0.43%-1.55%之間，平均0.99%，屬特低硫煤。磷含量一般在0.012%-0.014%之間，低于0.05%，屬低磷煤。稀有元素主要為鎵，可采煤層中所含鎵元素的含量為7ppm-12ppm，未達(dá)到工業(yè)品位。微量元素也未達(dá)到工業(yè)開采品味要求。

4.3 風(fēng)化和氧化

本區(qū)在成煤后期煤系地層雖然遭受剝蝕較為嚴(yán)重，水流對(duì)煤系地層沖刷滲透有一定的影響。由于地處地下水位相對(duì)較深的干旱少雨地帶，構(gòu)造斷層破壞程度較小，煤層上覆地層較厚，自然影響因素不明顯。煤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、工藝性能等分析指標(biāo)均正常，本區(qū)煤層不存在風(fēng)化及氧化現(xiàn)象。

5結(jié)論

通過運(yùn)用各種技術(shù)手段隨研究區(qū)的原煤資源進(jìn)行調(diào)查分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)有白子山和張家坑兩個(gè)含煤區(qū)，前人工作程度低，故具有找煤前景，但整體含煤區(qū)面積不多。

（2）含煤區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為復(fù)雜、煤系地層分布不穩(wěn)定、含煤性差，含煤區(qū)面積小、煤層薄。

（3）研究區(qū)煤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和工藝性能指標(biāo)正常，但稀有元素和微量元素未達(dá)工業(yè)開采品味要求。

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作者簡(jiǎn)介：戴蕊（1983-），女，甘肅省蘭州市人，本科，地礦工程師，主要從事地質(zhì)勘查與管理工作。

通訊作者：張志平（1985-），男，山東濰坊人，碩士研究生，高級(jí)工程師，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，研究方向：礦產(chǎn)地質(zhì)勘查。