新疆伊昭井田可采煤层特征分析

■秦文静　朱国庆　骆洪达（山东省第一地质矿产勘查院山东济南250014）

新疆伊昭井田可采煤层特征分析

■秦文静朱国庆骆洪达
（山东省第一地质矿产勘查院山东济南250014）

通过对新疆伊昭井田野外勘探资料的系统分析，总结了伊昭井田各可采煤层赋存特征，对其煤质特征及顶底板稳定性进行了评述，加深了对该区煤层特征及煤层赋存规律的认识，为进一步开展工作提供依据。

伊昭井田可采煤层特征煤质特征顶底板稳定性

新疆伊昭井田位于伊犁盆地南部的察布查尔山前坡积及冲积平原地带，其构造活动较弱，总体为向北缓倾的单斜构造。煤层赋存于侏罗纪中统西山窑组(J2x)，是一套在潮湿气候条件下形成的含煤碎屑沉积[1]。共含煤12层，可采煤层6层（3、4、5、8、9、10号煤层），为稳定-不稳定型煤层，其中主要可采煤层2层（3、5号煤层)，均为稳定型的厚-特厚煤层，结构总体简单。

1　含煤性

伊昭井田含煤地层为侏罗纪中统西山窑组(J2x)[2]，含煤地层平均厚度为288.48m。共含煤12层，自上而下编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9-1、9、10、12号煤层，煤层平均总厚度34.75m，含煤系数12%。

井田发育可采煤层6层，分别为3、4、5、8、9、10号煤层，可采煤层平均总厚度33.36m，可采含煤系数11.56%。全区可采煤层3层（3、4、5号煤层），大部可采煤层2层（8、10号煤层），局部可采煤层1层（9号煤层），其中3号、5号煤层为厚及特厚煤层，全区稳定分布，为井田主要可采煤层。

该区可采煤层总厚为1.55～44.10m，平均厚度7.56m，其厚度变化趋势ZK506钻孔最厚，总体呈现自南向北逐渐增厚趋势（见图1），含煤系数为4.93～14.02%。

2　可采煤层

井田内可采煤层分为全区可采、大部可采、局部可采煤层。区内可采煤层特征见表1。

2.13号煤层

发育于西山窑组上部，为井田主要可采煤层之一。赋存面积77.60Km2，可采面积77.60Km2，可采面积指数为1.00。全区控煤点数46个，见煤点数46个，可采点数46个，可采指数为1.00。上距2号煤层4.3～58.96m，平均21.42m；下距4号煤层1.95～23.95m,平均14.15m。煤层厚度1.80～9.75m，平均5.85m，为厚煤层（见图2），厚度变异系数为25%。煤厚变化有由南向北、由东向西逐渐增厚趋势，且与煤层埋深呈明显正相关，埋深较大的北部煤层也较厚。煤层埋深76.55～927.75m，平均374.33m。煤层大部不含夹石。属结构简单、全区可采的稳定煤层。

顶板岩性以泥岩为主，其次为粉砂岩、细砂岩，另有少量的中、粗砂岩及炭质泥岩。底板岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，其次为粉砂岩，另在矿区中部有少量细砂岩、粗砂岩。

煤类以不粘煤（BN31）为主，长焰煤41号（CY41）分布在井田西南部，均属不粘结煤类[3]，煤类单一；灰分、硫分标准差分别为5.62%、0.78%，煤质变化中等。

图1　研究区可采煤层等厚线图

2.24号煤层发育于西山窑组上部，赋存面积76.85Km2，可采面积76.85Km2，可采面积指数为1.00。全区控煤点数50个，见煤点数50个，可采点数49个，可采指数0.98。上距3号煤层1.95～23.95m，平均14.15m；下距5号煤层4.65～40.65m，平均27.26m。煤层厚度0.55～5.35m，平均2.41m，可采范围内厚度0.94～5.35 m，平均2.45m，为中厚煤层，厚度变异系数为40%。煤厚变化有由南向北逐渐增厚趋势。煤层埋深64.70～935.05m，平均365.26m。煤层大部不含夹石。属结构简单、全区可采的稳定煤层。

图2　研究区3号煤层等厚线图

顶板岩性以泥岩为主，其次为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩。底板岩性以泥岩为主，其次为粉砂岩、泥质粉砂岩。

煤类以不粘煤（BN31）为主，长焰煤41号（CY41）分布在井田西北部,均属不粘结煤类，煤类单一；灰分、硫分标准差分别为7.29%、0.74%，煤质变化大。

2.35号煤层

发育于西山窑组上部，为井田主要可采煤层之一。赋存面积84.06Km2，可采面积84.06Km2，可采面积指数为1.00。全区控煤点数55个，见煤点数55个，可采点数55个，可采指数1.00。上距4号煤层4.65～40.65m，平均27.26m,下距6号煤层2.00～10.08m，平均5.35m。煤层厚度6.40～26.00m，平均19.46m，为特厚煤层（见图3），厚度变异系数为18%。煤层厚度中部、南部较薄，东部、西部较厚。煤层埋深50.15～975.30m，平均380.95m。煤层大部不含夹石，属结构简单、全区可采的稳定煤层。

图3　研究区5号煤层等厚线图

图4　研究区5号煤层顶板岩性分布图

顶板岩性以泥岩为主，其次为粉砂岩、炭质泥岩。另有少量细砂岩、粗砂岩。底板岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，其次为粉砂岩，另在矿区中部有少量细砂岩、中砂岩。

煤类为不粘煤（BN31）为主，仅ZK804钻孔为长焰煤41号（CY41）,均属不粘结煤类，煤类单一；灰分、硫分标准差分别为7.29%、0.74%，煤质变化小。

2.48号煤层

发育于西山窑组中部，赋存面积85.22Km2，可采面积43.76Km2，可采面积指数为0.51。全区控煤点数59个，见煤点数56个，可采点数29个，可采指数0.49。上距7号煤层20.01～92.30m，平均62.47m；下距9-1号煤层16.70～123.71m，平均65.26m。见煤厚度0.40～3.75m，平均1.49m，可采范围内厚度0.82～3.75 m，平均2.20m，为中厚煤层，厚度变异系数为65%。煤层埋深25.35～1047.95m，平均424.33m。煤层大部不含夹石，属结构简单、全区大部可采的较稳定煤层。

顶板岩性以泥岩为主，其次为粉砂岩、细砂岩，另有少量粗砂岩、砂砾岩。底板岩性以泥岩为主，其次为细砂岩、粉砂岩。

煤类以不粘煤（BN31）为主，仅0线附近及ZK404、ZK604、ZK804钻孔为长焰煤（CY41）,均属不粘结煤类，煤类单一；灰分、硫分标准差分别为8.25%、0.63%，煤质变化大。

2.59号煤层

发育于西山窑组下部，赋存面积94.30Km2，可采面积21.69Km2，可采面积指数为0.23。全区控煤点数55个，见煤点数44个，可采点数12个，可采指数0.26。上距9-1号煤层10.68～172.85m，平均57.97m；下距10号煤层1.40～199.20m，平均34.14m。见煤厚度0.10～1.85m，平均0.79m，可采范围内厚度0.80～1.85 m，平均1.15m，为薄煤层，厚度变异系数为48%。煤层埋深99.45～913.55m，平均455.12m。煤层不含夹石，属结构简单、局部可采的不稳定煤层。

煤类以长焰煤（CY41）为主,不粘煤（BN31）少量分布，均属不粘结煤类，煤类单一；灰分、硫分标准差分别为8.23%、0.67%，煤质变化大。

2.610号煤层

发育于西山窑组下部，赋存面积100.40Km2，可采面积81.33Km2，可采面积指数为0.81。全区控煤点数52个，见煤点数51个，可采点数46个，可采指数0.88。上距9号煤层1.40～199.20m，平均34.14m；下距12号煤层平均41.14m。见煤厚度0.50～7.95m，平均3.54m，可采范围内厚度1.00～7.95 m，平均3.82m，为厚煤层，厚度变异系数为56%。煤层埋深108.66～975.40m，平均488.28m。煤层结构简单，仅仅ZK901钻孔含1层夹石，岩性为泥岩。总体属结构简单、全区大部可采的较稳定煤层。

顶板岩性以细砂岩、泥岩为主，其次为粗砂岩、含砾粗砂岩。底板岩性以泥岩为主，其次为粉砂岩、细砂岩，另有少量粗砂岩、炭质泥岩。

长焰煤（CY41）分布在井田中部及西部，不粘煤（BN31）分布在东部及西北部，均属不粘结煤类，煤类单一；灰分、硫分标准差分别为9.12%、0.57%，煤质变化大。

图5　研究区5号煤层底板岩性分布图

表2　主要煤层顶底板稳定性评价表

3　可采煤层顶底板稳定性

3.1煤层顶底板岩层的构成

顶底板岩性是影响煤层顶底板稳定性及煤矿开采安全的最基本也是最重要的因素[4]。井田内共见12层煤，其中3号、4号、5号、8号、9号和10号煤层为主要可采煤层。其顶底板大都由直接顶板和直接底板构成，厚0.30～0.50m的泥岩或炭质泥岩伪顶和伪底仅局部可见，无厚而坚硬的老顶和老底存在。各主要可采煤层顶底板岩性、厚度变化较大，主要为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砂砾岩、砾岩、炭质泥岩等(见表2)，参见5号煤层顶底板岩性分布图（图4，图5）。

配种时体重/体高：这一项无法提供准确数据，应该根据自己牧场的遗传基础，测量出成母牛体重，然后换算成相应阶段的体重。一般要求配种时体重达到成年体重的55%，产犊时达到85%～90%。另外，产犊时体高要达到成母牛体高的95%。

3.2主要可采煤层顶底板物理力学性质

不同类岩石强度普遍较低，属软质岩类。绝大多数岩石饱和抗压强度小于7.0MPa，或因遇水软化而无法做成。仅ZK1205钻孔8号煤底板细砂岩，饱和抗压强度达37.00MPa，属较坚硬岩类[5]。

泥质岩类：饱和抗压强度为0.31～3.12MPa，平均1.48MPa；吸水率2.24～33.1%，平均15.03%；软化系数0.02～0.16，平均0.07；天然抗拉强度0.08～5.58MPa，平均0.77MPa；天然抗剪强度0.24～16.1MPa，平均5.49 Mpa。

粉砂岩类：饱和抗压强度为0.55～6.98MPa，平均2.18MPa；吸水率7.14～23.27%，平均12.14%；软化系数0.03～0.67，平均0.13；天然抗拉强度0.08～1.86MPa，平均0.57MPa；天然抗剪强度1.49～13.20MPa，平均5.52MPa。

砂岩类：饱和抗压强度为0.27～37.0MPa，平均4.82 MPa；吸水率8.13～56.85%，平均16.35%；软化系数0.03～0.74，平均为0.15；天然抗拉强度为0.09～2.32MPa，平均0.64 MPa；天然抗剪强度0.46～11.7MPa，平均5.03MPa。

另从声波速度测井数据换算的岩石抗压强度曲线可知：垂向上岩石抗压强度曲线呈锯齿状，强度不一，除个别钻孔揭露石炭系地层中安山岩等火山岩石的抗压强度不规律地偏高可达30～48MPa外，其它各类岩石抗压强度一般在10～20MPa之间。各类岩石抗压强度自上而下有逐渐增高之势。其中煤层平均抗压强度一般为1.6～12.8MPa,平均5.6 Mpa，泊松比为0.44～0.48。泥质岩类岩石平均抗压强度一般为4.0～35.2MPa，平均12MPa，泊松比为0.33～0.44。砂岩类岩石平均抗压强度一般为3.2～30.4MPa，平均14.93Mpa，泊松比为0.34～0.40。砾岩类岩石平均抗压强度一般为5.0～27.2MPa，平均15.59MPa左右，泊松比为0.32～0.43。各类岩石绝大多数为低强度的软岩。

3.3顶底板稳定性评价

井田主要可采煤层顶、底板岩石以泥岩为主，局部岩性为粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、砂质泥岩。天然抗压强度的平均值为11.97～19.32MPa，均较我国同类岩石天然状态下抗压强度的经验值偏低。煤层顶底板的泊松比为0.35～0.37，较经验值偏高，无侧限时侧向应变与轴向应变比值较大，抵抗变形的能力较差。煤层顶底板岩石的切变模量为2.69～4.64KMPa,体积模量为7.53～13.3KMPa，较经验值偏低。故各煤层顶底板岩石均为抗水、抗风化和抗冻性能弱，易风化崩解离层和易软化的软质岩，易发生片帮、冒落、井壁坍塌现象。

井田各主要可采煤层顶底板均属不稳定顶底板（表2）。在今后开采过程中，应采取有效措施，加强煤层顶底板及煤层自身的管理力度。

4　结语

该文分析了区内各可采煤层的层位、厚度、结构及其变化规律、可采性和稳定性等煤层特征，并简要介绍了各可采煤层顶底板岩性及煤质特征。

伊昭井田属沉积型矿床[5]，井田主要含煤地层为侏罗纪西山窑组，共含煤12层，全井田可采及局部可采煤层6层，为稳定-不稳定型煤层，其中主要可采煤层2层（3号煤层、5号煤层)，均为稳定型的厚-特厚煤层，结构总体简单。煤层均为低变质烟煤，以不粘煤31号为主，部分为长焰煤41号。井田主要可采煤层顶底板属不稳定顶底板。在未来矿床开采时，对围岩需进行有效支护，确保安全生产。

通过该次针对伊昭井田煤层特征的研究，加深了对该区煤层分布特征及煤层赋存规律的认识，为估算该区煤炭资源储量提供了依据。

[1]李盛富，王果，魏安心等。伊犁盆地侏罗系水西沟群层序地层学研究[J].铀矿地质，2006.22（1）：23-28.

[2]马帅，田继军，吴天伟等。新疆伊犁盆地西山窑组沉积特征及聚煤规律[J].煤田地质与勘探，2012，（2）18-21.

[3]MT/T596-1996，烟煤粘结指数分级.

[4]陈荣万。影响煤层顶底板稳定性的地质因素[J].煤矿开采，2003.8（4）：24-26.

[5]GB50218-94《工程岩体分级标准》.

[6]尚冠雄，试论中国煤矿床成因类型[J].中国煤田地质，1998年01期.

P61[文献码]B

1000-405X（2016）-1-21-4

秦文静（1980～），女，硕士研究生，地质矿产工程师，研究方向为地质勘探。