安山井田52号煤层赋存特征研究

石永宏　刘争

【摘 要】本文根据安山井田实测钻孔资料，采用趋势分析法研究了52号煤层厚度与底板起伏形态特征，分析得出煤层赋存规律特征及其影响因素。结果表明：安山井田52号煤层厚度变化受到聚煤期古地貌特征和基底沉降幅度的控制，底板次级凹陷部位为煤层的次级增厚区，次级隆起部位为煤层的次级减薄区，说明古地貌低洼处或盆地基底沉降幅度较大的地区对聚煤有利。煤层赋存最好的区域为F2断层以南中西部区域。

【关键词】煤层赋存特征；趋势分析；煤层厚度；底板高程

0 引言

地学特征在空间的变化既有规律性，又有随机性，地学特征在空间任意一点的观测值都可以看作是区域性变化特征（趋势）与局部变化特征（异常）之和。其实质是运用回归分析原理，将显著的地质变量（特征）分成区域性变化分量（趋势部分）、局部性变化分量和随机性变化分量（剩余部分），即地测变量的观测值=区域性变化分量+局部性变化分量+随机性变化分量，从而研究地质变量（特征）的空间分布及其变化规律。

安山井田含煤地层为侏罗系中统延安组第一至第四段，延安组是在早侏罗世晚期富县组“填平补齐”沉积之后或晚三叠统延长群剥蚀面上形成的陆相含煤沉积地层，因此，延安组的厚度、含煤性和煤层分布规律均受古地貌特征或聚煤期基底沉降幅度影响。

1 地质概况

安山井田地处陕西省庙哈孤矿区东南部，位于府谷县城西北方向约38km。井田东西长10～12km，南北宽4～6km，面积约55.46km2。井田北部及中部边缘发育二条较大近东西走向的正断层（F1、F2），以F2断层为界将井田分为北区断陷带和南区单斜构造带。延安组为本区含煤地层，自下而上依次编为一至四段，每段各含一个煤组，自上而下编为2～5号煤组，一般厚度30.30～254.72m，平均厚度89.78m。主采煤层为52号煤层，可采区煤层厚度0.8～2.7m，平均可采厚度2.15m，倾角1～3°。煤层赋存深度较浅，北区赋存深度平均165.84m，南区平均80.82m。煤层结构较简单，一般位于煤层中部有一层约0.1m厚的夹矸，整体煤厚稳定，分布面积广属稳定型煤层。

2 趋势分析

选取了安上井田及周边区域64个钻孔数据（北区16各，南区48个），对52号煤层厚度和底板高程做了1～4次趋势分析。由表1可知，在煤层厚度趋势面分析中，各次趋势的F>F0.01和F0.05，说明所建立的趋势面方程都显著，即所建立的趋势面方程可信。趋势面的拟合度随其次数的增加而提高，也代表了其反映地质信息的可信程度F统计量与临界Fa值比值显示显示52号煤层厚度拟合度在四次时井田南北两区域均高于75%，表面趋势值接近真实值从而显著性好，同理52号煤层底板标高拟合度在一次时井田南北两区域拟合度均高于75%，因此52号煤层厚度在四次、底板标高在一次时效果较优。

2.1 煤层厚度趋势分析

52号煤层位于延安组第一段中部，属5号煤组中部煤层，全区分布面积44.22km2，可采面积40.29km2，煤厚0.40～3.90m，平均厚度2.26m，煤厚变化较小，标准差0.33，变异系数14.60%。F1、F2断层将52号煤层含煤地段分割成南北两个相互独立的区域，各区煤层的分布、厚度均有差异（图1）。总体属于赋存区范围内全部可采的稳定煤层。

煤层厚度的趋势分析是为了查明煤层厚度的赋存规律。通过52号煤层厚度四次趋势图（图2）可以看出，F2断层以北煤厚变化趋势呈两种形态，西部煤厚由南向北逐渐增厚（1.9～2.5m），东部煤厚由西向东逐渐变薄（2.3～0.8m），且0.8m可采线附近煤层变薄速度较快；F2断层以南煤厚变化趋势呈“铁饼”状，由中部2.5m相对厚煤区向四周逐渐变薄，位于东部0.8m可采线附近煤层变薄速度较快。

煤厚剩余图是反映在煤厚趋势基础上的局部增厚区（正剩余）和局部减薄区（负剩余）。从52号煤层厚度四次剩余图（图3）可见，F2断层以北中部以正剩余区为主，东西部以负剩余区为主，正剩余区表明该区域煤层实际厚度比趋势值厚，负剩余区表明该区域煤层实际厚度比趋势值薄。

2.2 煤层底板高程的趋势分析

煤层底板高程的趋势分析是为了查明赋存在地下三维空间中的煤层在构造形态方面变化规律和局部性异常。煤层底板高程一次趋势面反映了煤层底板的区域性差异升降运动规律及其总体赋存规律。从52号煤层底板高程一次趋势图（图4）可见，F2断层以北52号煤层底板标高位于1010～1115.65m之间，向西倾斜。F2断层以南52号煤层底板标高位于1160～1185m之间，呈现东高西低，北高南低趋势。

在煤层底板高程趋势面剩余图中，负剩余区表示次级凹陷，正剩余区表示次级隆起。52号煤层底板一次剩余图（图5）显示，F2断层以北煤层底板主要由次级凹陷区构成，呈条带状走向沿西北～东南发育，次级隆起区分布于东北与西南角处，且位于F2断层附近煤层底板隆起相对强烈（25m）。F2断层以南煤层底板次级隆起区主要沿F2断层分布于该区域中西部，隆升强度较小（3m左右），位于该区域中南部煤层底板次级凹陷区与次级隆起区交替出现。

3 煤层赋存特征影响因素

52号煤层沉积时期的聚煤古地理背景为冲积平原，该段沉积期古河流较发育，河流对煤层的形成影响表现为河道旁侧的漫滩沼泽化。泥炭沼泽首先发育于同期河道旁侧地形相对较低洼的部位，随着河流的废弃或迁移，使沼泽扩展到较大范围，从而形成较稳定的煤层。

煤层厚度四次趋势面的剩余图反映出煤厚在整体变化趋势基础上的厚煤带与薄煤带的展布情况；煤层底板一次趋势面的剩余图反映的是升降运动之前古地貌特征与聚煤期盆地基底沉降幅度的差异。将研究区52号煤层厚度剩余图与底板标高剩余图进行叠加分析（图6），发现F2断层以北西部和东北部52号煤层底板次级隆起的地方对应着煤层的次级减薄区，而中部煤层底板次级凹陷的地方煤层发生次级增厚，说明古地貌低洼处或盆地基底沉降幅度较大的地区对聚煤有利。此外F2断层以北还分布煤层厚度的负剩余区与底板标高的负剩余区重叠区域，说明在这些区域由于造煤植物遗体的堆积速度慢于盆地基底的沉降速度，聚煤作用处于欠补偿状态导致煤层厚度较薄。F2断层以南西部主要分布底板标高负剩余与煤层厚度正剩余区域，该区域说明古地貌低洼处或盆地基底沉降幅度较大的地区对聚煤有利，而东部底板标高的正剩余与煤层厚度的正剩余区域分布较大，鉴于研究区处于鄂尔多斯盆地东北缘的陕北斜坡上，区域内的含煤岩系地层以整体升降为主，不连续的构造界面的发育程度较低，这表明研究区内煤层底板的局部构造与同沉积构造运动有一定的成因联系。

4 结论

（1）F2断层以北52号煤层的赋存规律：自西向东厚度逐渐减小（2.40～080m），中西部煤厚有局部变化，呈现北厚南浅的分布格局，底板整体构造形态表现为向西缓倾的单斜。F2断层以南52号煤层的赋存规律：中西部煤层稳定全部可采，东部煤厚逐渐变薄尖灭，底板整体构造形态呈现东高西低，北高南低趋势。

（2）52号煤层厚度的局部性变化主要受盆地古地貌特征或聚煤期基底沉降幅度的控制，一般表现为煤层底板次级隆起的地方对应着煤层的次级减薄区，煤层底板次级凹陷的地方对应着煤层次级增厚区，古地貌低洼处或盆地基底沉降幅度较大的地区对聚煤有利。

（3）F2断层以南中西部52号煤层底板标高大部分为负剩余区且煤层厚度多为正剩余区，煤厚位于2.3m左右分布稳定，该区域煤层赋存条件最好。

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[责任编辑：薛俊歌]