贝勒煤矿多煤层地区煤岩层对比初探

2011-05-09邹学林

中国新技术新产品 2011年5期

邹学林

（重庆一三六地质队，重庆 401147）

概况

纳雍县贝勒矿区位于贵州高原西部（图1），主要为中山溶蚀及侵蚀地貌。纳雍县贝勒煤矿为一生产矿井，据调查：M4煤层在矿山风井附近存在采空区，面积106597m2。现矿山主要是对龙潭组第三段中部的M5和M6煤层进行回采，形成一定面积的采空区。采空区面积分别为125894m2、25894m2。为了解上煤组其它煤层赋存情况，矿山对M7煤层布置部分掘进巷道，但未进行回采，未形成采空区，对M5上、M4、M1煤层在东侧掘有小断面石门进行了揭露。

图1 贝勒矿区交通位置图

当地煤矿开采历史悠久，现矿区内各可采煤层的采空区为原老硐采空区和矿井采空区。经调查：原老硐采区主要集中在地表、近地表煤层露头线附近。受到采矿条件的制约，只是沿煤层进行巷道掘进，未进行系统的回采，老硐采空区分布在煤层的风氧化带中，且面积不大，对煤层资源量影响不大，对矿山进行浅部、近地表煤层开采时有一定的影响。

岩煤层对比是煤田地质勘探及地质研究过程中一项非常重要的工作。由于煤层层数多、厚度变化较大，煤层对比直接影响到矿区构造形态的推断与解释，还直接影响到煤层资源量的估算结果及可靠性。因此,在对比过程中要多种因素综合考虑做到去粗取精、去伪存真；合理地选择对比方法；才能得出正确的对比结论。

1.煤层发育特征

矿区内含煤岩系为二叠系上统龙潭组（P3l）。由细砂岩、粉砂岩、粉砂质粘土岩、粘土岩、灰岩、炭质粘土岩及煤层（线）组成，厚324.96～386.39m，平均厚 357.44m，含煤 43～68层，一般为33层。煤层总厚24.34～40.29，平均总厚33.28m，含煤系数9.4%。其中，含全区可采、大部分可采及局部可采煤层9层，自上而下编号为 M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32，累计平均总厚 12.15m（含夹矸），可采系数3.40%。根据含煤岩系特征及含煤性，将其自上而下分为上、中、下三个煤组，与龙潭组三个段相对应。

2.煤层对比方法

采用标志层法、层间距法、煤岩层组合（岩性）法、古生物组合法、物性特征(测井曲线)及煤层特征等方法进行煤层对比。在岩性方面选择厚度较稳定的泥质灰岩及铝土质泥岩作标志层,在物性特征（测井曲线）方面主要依据视电阻率、自然伽马、伽马伽马等物性参数及测井曲线幅值异常、测井曲线形态异常及其它曲线的特殊形态组合关系对比煤层；在煤层自身特征方面依据煤层的厚度、结构、煤质及煤层组合关系等对比煤层。本矿区对此采取标志层和物探测井曲线特征作为本次主要对比方法，煤层层间距作为辅助对比标志。

2.1 标志层

B1：位于长兴组底部，煤系直接顶板，为长兴组与龙潭组分界。为灰色中厚层灰岩，具隐晶至微晶结构。产腕足类、瓣鳃类动物化石。厚0.23～1.50m，平均0.82m。区内展布稳定，为M1煤层的对比标志层。

B2：位于上煤组上部。为灰色、深灰色中厚层灰岩，具生物碎屑结构，产腕足类动物化石。向上依次为高岭土粘土岩和钙质粘土岩为其辅助标志。厚0.00～2.35m，平均0.55m。区内展布基本稳定，为M4、M5煤层的对比标志层。

B3：位于上煤组段中部。为灰～深灰色薄～中厚层粉砂质粘土岩、粉砂岩，含菱铁质，具生物碎屑结构，产腕足类动物化石。厚0.23～1.68m，平均0.66m。区内展布稳定，为M6煤层的对比标志层。

B4：位于上煤组下部。一般为三层结构，粉砂质粘土岩、粉砂岩为深灰色，灰岩具微晶结构及生物碎屑结构，含菱铁质。三层均产腕足类动物化石。厚0.18～2.95m，平均1.21m。区内展布稳定，为M7煤层的对比标志层。

B5：位于上煤组底部。为深灰色薄层粘土岩，产腕足类、瓣鳃类动物化石。厚0.00～3.19m，平均0.78m。区内展布基本稳定，为与中煤组的分段标志。

B6：位于下煤组顶部。为灰色中厚层灰岩，具生物碎屑结构，产腕足类动物化石。厚0.00～2.20m，平均0.96m。区内展布稳定，为M20、M27煤层的对比标志层，为与下煤组的分段标志。

B7：位于下煤组中部。为灰～深灰色薄层粘土岩夹粉砂岩，一般为三层结构，上部为棕黄色薄层高岭土粘土岩，中部为灰～深灰色薄层粉砂岩，下部为黑色薄层粘土岩。产腕足类动物化石，厚0.16～1.94m，平均0.82m。区内展布较稳定，为M32煤层的对比标志层。

B8：位于下煤组底部。为浅灰色、灰色薄层状铝土岩，泥质结构，产少量黄铁矿结核，含植物根化石及碎片。厚0.00～4.20m，平均1.38m。区内展布稳定，为M33、M34煤层的对本井田岩性特征明显、主要煤层、标志层间距较稳定,能有效地进行煤岩层对比(表1)。

表1 主采煤层标志层间距一览

2.2 物探测井曲线特征对比法

利用测井资料对比煤层，不同的岩性，其物理性质不同，各种参数曲线所反映的形态特征也不同。不同层段具有不同的岩性组合，因而出现不同形态的曲线组合特征。反之，相同层位或层段，在一定范围内，一般具有相似的物质来源、搬运介质、沉积环境和成岩条件，因而具有相同或相似的岩性组合，物性和化学特征也大致相同或相似，在测井曲线上就反映出相同或相似的形态特征或形态组合特征。

2.2.1 M1、M4、M5、M6、M7 煤层的物性组合特征。该物性组合特征发育在龙潭组三段（P3l3），是本矿区的主要含煤地层，在这个大的沉积旋回中沉积了近十余层煤，主要的煤层有 M1、M4、M5、M6、M7，其中 M5、M6 煤层为该矿区的主采煤层。煤层在电阻率曲线上具有较高的幅值，在自然伽玛曲线上具有很低的幅值；在散射伽玛曲线上具有较高的幅值。从图2可以看到，M5、M6、M7形成一煤组，在这个煤组中的沉积是稳定的，虽然煤层间距是那个有差异性，但是从最下部的M7开始都会依次分辨出他们的位置，该煤组的特点具有区域特点。龙潭组（P3l）顶部开始距M1的间距是很稳定的，均在13米左右。自M1向下有一厚层的粉砂岩，在这个沉积动力较强的环境中，沉缺了M2、M3煤层；M1煤层顶底板泥岩、M4煤层顶板泥岩的高放射性异常与厚层的粉砂岩低放射性幅值成一"μ"形，是判断识别M1、M4煤层的物性特征，具有区域稳定性（见图2）。

图2 龙潭组三段（P3l3）M1、M4、M5上、M5、M6、M7的物性组合特征

2.2.2 龙潭组三段（P3l3）、二段（P3l2）、一段（P3l1）的分界物性组合特征。龙潭组二段（P3l2）与一段（P3l1）的分界是一层很薄的灰岩，由于该层灰岩厚度很小，所以在各参数曲线上是很难找到，见图3中的电阻率曲线上的"红辣椒"就是该层灰岩的标志；随着进入龙潭组二段（P3l2）的沉积初期，由于环境的稳定，煤层沉积也相应的稳定，M20在区域上属于复杂煤层，含夹矸1层，并有分叉合并及沉缺现象。M20煤层在电阻率曲线上具有较高的幅值，在自然伽玛曲线上具有很低的幅值，在散射伽玛曲线上具有较高的幅值；在M20的距分界灰岩为13米左右，异常明显，间距稳定。在该段的中部沉积了M14，在M14的顶板具有较高的放射性幅值，具有明显的特征。龙潭组三段（P3l3）与二段（P3l2）是由沉积环境的变化而进行分界，从岩性变化上可以看到，自下往上经过了四次的砂岩沉积，由于环境的动荡使得该段时期的煤层沉积不稳定，煤层的厚度、煤层的位置都变化很大。随着水动力条件的减弱沉积粒度的变细进入了龙潭组（P3l）最后一段的沉积时期（见图3）。

图3 龙潭组三段（P3l3）、二段（P3l2）、一段（P3l1）的分界物性组合特征

2.2.3 龙潭组一段（P3l1）与峨眉山玄武岩组（P3β）的分界物性组合特征

龙潭组一段（P3l1）地层也是矿区的主要含煤时期，沉积了 M27、M32、M33、M34 煤层，其中M27、M32主采煤层，M33为零星可采煤层。

煤层在电阻率曲线上具有较高的幅值，在自然伽玛曲线上具有很低的幅值，在散射伽玛曲线上具有较高的幅值；M27在区域上属于较复杂煤层，含夹矸1层，并有分叉合并及沉缺现象。由于M27夹矸的放射性含量高，所以在自然伽玛曲线上具有很高的幅值，异常明显，也是确定M27的物性标志，见图4。M32煤层由于相变在B202孔内沉缺了，上部沉积了较厚的细砂岩。M33煤层在区域沉积稳定，结构简单，其下的薄煤层紧跟其后相伴而生。M34在区域上属较复杂煤层，又是含有夹矸、有时没有夹矸，在区域上厚度不稳定。M35是龙潭组最下部的一层煤，该煤层在本区以三个薄煤层组合出现，均不可采，由于的稳定性，常作为判别龙潭组底部的岩性组合标志。龙潭组（P3l）与峨眉山玄武岩组（P3β）的分界为龙潭组底部的铝质泥岩，该铝质泥岩的放射性物质含量比泥岩高，所以在自然咖玛曲线上有较高的异常反应（见图4）。

图4 龙潭组一段（P3l1）与峨眉山玄武岩组（P3β）的分界物性组合特征

3 主要可采煤层对比可靠程度

根据对煤层厚度、结构、对比可靠程度和可采情况的分析：矿区内主要可采的M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32 煤层层位稳定，厚度较稳定，结构简单至复杂，对比可靠，全区或大部可采，为稳定～较稳定煤层；M5 上、M7 上、M33、M34 煤层层位较稳定，矿区内零星可采，结构简单～复杂，对比基本可靠，但其厚度不稳定至极不稳定，为不稳定至极不稳定煤层。对利用勘探手段获得的煤层厚度、煤质资料等进行分析处理、数理统计运算，找出能反映其变化的特征数，以获取划分煤层稳定程度的指标，对煤层定量评价，可补充定性分析结果的不足。

本区的可采煤层的情况：本区内主要可采和大部可采煤层有 9 层（M1、M4、M5、M6、M7、M14、M20、M27、M32），为稳定至不稳定型。