后柳灣井田煤田地質(zhì)特征與煤層對比

張 羽

（包鋼礦業(yè)有限責(zé)任公司）

后柳灣井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東勝煤田的納林河礦區(qū)內(nèi)，行政隸屬鄂爾多斯市烏審旗烏蘭陶勒蓋鎮(zhèn)管轄，西距烏審旗嘎魯圖鎮(zhèn)約為25 km。該井田地處鄂爾多斯高原，地貌為沙丘地貌，東部黃土大面積分布，為黃土塬地貌。地勢總體為西高東低、南北高中間低。前人對該區(qū)煤礦的研究主要集中在水文地質(zhì)［1-3］等方面，本研究主要針對東勝煤田納林河礦區(qū)后柳灣井田地質(zhì)特征及煤層對比作簡要介紹。

1 地質(zhì)概況

（1）構(gòu)造。東勝煤田屬中朝大陸板塊鄂爾多斯斷塊伊陜單斜區(qū)東勝—靖邊單斜中部。后柳灣井田位于東勝煤田西南部，總體為一走向北北東，傾向北北西，傾角為1~2°，局部達(dá)6°的單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀沿走向及傾向均有一定變化，中部較陡，兩側(cè)寬緩。斷裂構(gòu)造在地表少見。

（2）地層。區(qū)內(nèi)地表為第四系風(fēng)積砂、黃土、洪沖積、坡積砂礫層廣泛覆蓋，基本沒有基巖出露（圖1）。地層由老至新發(fā)育有三疊系上統(tǒng)延長組（T3y）灰綠色中—粗粒砂巖、侏羅系中下統(tǒng)延安組（J1-2y）砂巖和砂泥巖、侏羅系中統(tǒng)直羅組（J2z）細(xì)砂巖和泥巖、侏羅系中統(tǒng)安定組（J2a）泥巖和粉砂巖、白堊系下統(tǒng)志丹群（K1zh）砂巖和泥巖、和第四系（Q）為上更統(tǒng)馬蘭黃土及全新統(tǒng)風(fēng)積砂。區(qū)內(nèi)主要含煤地層為侏羅系延安組（J1-2y），可劃分為3個巖性段，各段均含有可采煤層，其中第3巖段（J1-2y3）含煤性最好，第2巖段（J1-2y2）含煤性中等，第1巖段（J1-2y1）含煤性較差。

研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)見圖1。

2 煤層特征

區(qū)內(nèi)主要含煤地層為侏羅系延安組（J1-2y），平均厚度為237.41 m，含有2、3、4、5、6共5個煤組，含煤13層，按沉積旋回和巖性組合特征，劃分為3個巖段。其中延安組1巖段（J1-2y1）含5、6這2個煤組，含煤7層（5-1上、5-1、5-1下、5-2上、5-2、6-1、6-2號煤層）；延安組2巖段（J1-2y2）含3、4這2個煤組，含煤3層（3-1、4-1上、4-1號煤層）；延安組3巖段（J1-2y3）含2號1個煤組，含煤3層（2-1、2-2、2-3號煤層）。單孔煤層總厚為11.45～23.04 m，平均為15.72 m，含煤系數(shù)為6.62%；單孔可采煤層總厚為7.99～19.93 m，平均為12.57 m，含煤系數(shù)為5.29%，分布規(guī)律明顯。3個巖段的含煤性見表1。

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區(qū)內(nèi)共有編號對比煤層13層，其中5層為可采煤層，全區(qū)可采煤層有2層（2-2、3-1號煤層）；大部可采煤層3層（4-1、5-1上、5-2號煤層）。各可采煤層主要發(fā)育特征見表2。

3 煤層對比

煤層對比有多種方法，并且在其他地區(qū)煤礦有很好的示范效果［4-7］。本次煤層對比是在黃陶勒蓋及擴(kuò)區(qū)普查階段煤層對比基礎(chǔ)上，以全區(qū)發(fā)育的、并位于煤系地層中上部的3-1號煤層作為煤層對比基線，采用了沉積旋回法、標(biāo)志層法、煤層層間距及底板標(biāo)高追索法、巖性組合法、煤層地震物性特征對比法進(jìn)行綜合對比。

3.1 沉積旋回法

對含煤地層延安組運(yùn)用沉積體系分析和過程分析法進(jìn)行研究劃分和對比。根據(jù)沉積體系的演化和聚煤周期性將延安組劃分為3個巖段，每個巖段再次劃分為多個旋迥（亞段），各個旋迥（亞段）代表著三角洲的一個生長過程。運(yùn)用組合規(guī)律對煤組和煤層進(jìn)行對比，煤層處于三角洲沉積層序的頂部，2煤組位于延安組上部，屬于延安組第3巖段；3、4煤組位于延安組中部，屬于延安組第2巖段；5、6煤組位于延安組下部，屬于延安組第1巖段，依此對比煤組和煤組的煤層。

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3.2 標(biāo)志層法

本區(qū)延安組上覆地層為灰綠色直羅組地層，顏色與延安組不同，易于區(qū)分。進(jìn)入延安組后，有一層灰白色中—粗粒長石石英砂巖位于2-1煤層頂板之上，為1個標(biāo)志層。延安組底部有1層灰白色中—粗粒石英砂巖，為1個標(biāo)志層。通過這2個標(biāo)志層可控制含煤地層的頂?shù)捉缑妗Ｔ?煤組與3煤組之間有1層灰白色中細(xì)粒砂巖，厚度穩(wěn)定，全區(qū)發(fā)育，為又1個標(biāo)志層。2-2、3-1、4-1、5-1上、5-2號可采煤層煤層結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，厚度變化規(guī)律明顯，是很好的對比標(biāo)志層。

3.3 層間距及底板標(biāo)高追索法

礦區(qū)聚煤沉積環(huán)境穩(wěn)定構(gòu)造變動影響微弱，煤層基本保持原始的賦存狀態(tài)。地層沉積厚度相對穩(wěn)定，煤層之間沉積物厚度相對穩(wěn)定，含煤地層各段厚度及煤層間距在區(qū)內(nèi)較為穩(wěn)定。利用煤層間距和底板標(biāo)高逐孔追索進(jìn)行煤層對比。區(qū)內(nèi)2-2號煤層與6-1號煤層間距穩(wěn)定，平均為138 m左右；2-2號煤層與3-1號煤層間距平均為20.26 m；3-1號煤層和4-1號煤層間距平均為44.69 m，間距較穩(wěn)定；4-1號煤層與5-1上煤層、4-1號煤層與5-2號煤層、5-1上煤層與6-1號煤層、5-2號煤層與6-1號煤層之間間距都較為穩(wěn)定。利用煤層間距可以很好的對比區(qū)內(nèi)的煤層。

3.4 巖性組合法

地層垂向?qū)有虻膸r性組合特征是沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)。因此，沉積環(huán)境相同，其物質(zhì)表現(xiàn)、巖性組合具有相似性。如3-1號煤層與4-1號煤層之間的巖性組合特點(diǎn)一般為逆粒序，反映在測井曲線上呈“倒叢樹型”，這種組合特點(diǎn)在一定范圍內(nèi)是穩(wěn)定的。如6煤組下部成煤時的泥炭沼澤環(huán)境使其底部沉積物粒度呈現(xiàn)上細(xì)下粗的正粒序特點(diǎn)，為6-1號煤層對比提供依據(jù)。而3與4煤組、4與5煤2021年10月12日組以三角洲體系沉積為主，沉積物粒度是下細(xì)上粗的逆粒序特點(diǎn)，為4-1號煤層和5-1上號煤層的對比提供依據(jù)。

3.5 煤層地震物性特征對比法

反射波的對比解釋以疊加時間剖面為主，結(jié)合偏移時間剖面進(jìn)行。經(jīng)層位標(biāo)定及波組特征分析，確定了本區(qū)用于對比解釋的標(biāo)準(zhǔn)反射波T2-2波、T3-1波。解釋過程中對過地震測線的鉆孔制作人工合成地震記錄，并根據(jù)人工合成地震記錄的結(jié)果，逐孔對比反射波，利用標(biāo)準(zhǔn)反射波能量較強(qiáng)、波組波形特征穩(wěn)定的特點(diǎn)，連續(xù)追蹤，反復(fù)對比解釋。劃分出了2層，全區(qū)可采煤層和3層大部可采煤層。

4 結(jié)語

以東勝煤田納林河礦區(qū)后柳灣井田為研究對象，對沉積旋回法等方法在煤層對比中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)研究，通過全面分析，多種對比方法相輔相成，綜合運(yùn)用，提高了巖、煤層對比的直觀性和可靠性，準(zhǔn)確劃分了2層全區(qū)可采煤層和3層大部可采煤層。本次煤層對比依據(jù)充分，煤層對比的可靠程度相對較高，對比較為理想。