义桥煤矿含煤地层对比及煤质特征分析

林丛丛

（山东省煤田地质规划勘察研究院，山东 济南 250104）

义桥煤矿地层自老而新分别为奥陶系、石炭、二叠纪本溪组、太原组、山西组、二叠纪石盒子组、侏罗纪三台组、第四系。含煤地层为山西组和太原组，总厚290.3m，共含煤23层，山西组含煤4层，即1、2、3上、3下煤层。太原组含煤19层，即5、6、8上、8下、9、10上、10中、10下、12上、12下、14、15上、15中、15下、16、17、18上、18中、18下煤层，总厚15.39m，含煤系数5.30%。可采煤层为3上、3下、16煤层3层，总厚7.12m。其中3下煤层全区大部可采，3上、16煤层局部可采，9、15上、15下、17、18中煤层极个别点达可采厚度。各煤层的厚度、结构、稳定性情况见表1。

1 可采煤层特征

1.1 3上煤层

3上煤层位于山西组中上部，仅分布于井田中部，其余大部为冲刷和沉缺，煤层隐伏露头线总体呈弧形。井田内埋深280～525m，赋存标高-240～-480m。

3上煤 层 下 距 3下煤 层 6.42～30.31m， 平 均16.25m。3上煤层厚度0～1.85m，平均0.24m，煤厚变异系数为31%。矿区内25个钻孔穿过该煤层，其中4个达到可采厚度，不可采点21个，可采系数0.16，可采面积0.58km2，面积可采系数0.03。该煤层结构简单，一般含1层夹石，岩性为泥岩、炭质粉砂岩，顶板主要为粉砂岩，少数为粗、细砂岩，底板主要为泥岩、粉砂岩，少数为细砂岩。3上煤层属局部可采的不稳定煤层。

1.2 3下煤层

3下煤层位于山西组中上部，全井田分布，煤层隐伏露头线总体呈弧形。井田内埋深244～1743m，赋存标高-200～ -1700m。

3下煤层厚度0.00～5.78m，平均3.56m，厚度变异系数为29%。井田穿过该煤层的钻孔为25个，其中21个达到可采厚度，可采系数0.84，可采面积16.28km2，面积可采系数0.93。该煤层结构简单，一般含1层、偶见2层夹石，岩性主要为炭质泥岩、粉砂岩，也有泥岩、细砂岩。顶板岩性主要为泥岩、细砂岩，次为中砂岩、粉砂岩，个别孔有粉砂岩、泥岩伪顶。底板主要为砂质泥岩、泥岩，少数粉砂岩、细砂岩，个别孔有粉砂岩、细砂岩伪底。井田内自北向南有6处煤层受冲刷缺失区域，分别位于补7钻孔西北侧、汶8-2钻孔处及其西部、汶8-1东部、汶108钻孔一带、汶12-3钻孔东侧及矿井东南侧西吾村一带。汶8-1、汶14-1、汶208、汶18-3、汶20-21号孔煤层由于受下部岩浆岩影响，变质程度增高，变质为1/3焦煤。经三维地震解释及实际开拓发现9处受岩浆岩影响煤层变薄区，使煤层稳定性降低，煤质及可采性变差。3下煤层为主要可采煤层，属较稳定煤层。除冲刷区和岩浆岩侵蚀区外全区基本可采。

1.3 16煤层

16煤层总体分布于矿井中南部，区内埋深443～1893m， 赋 存 标 高 -400～ -1850m， 位 于 太原组下部，十下灰为其直接顶板，下距17煤层5.20～12.35m，平均9.67m，煤层厚度0.47～1.10m，平均0.95m。井田内穿过该煤层的钻孔为5个，其中不可采点2个、可采点3个，厚度变异系数为27%，可采系数为0.6，可采面积3.39km2，面积可采系数0.19。可采范围内可采煤层厚度0.70～1.10m，可采范围内平均厚度1.03m，该煤层结构简单，一般含一层夹矸，夹石岩性多为炭质砂岩、泥岩，少数为粉砂岩、细砂岩。顶板主要为石灰岩，少数有炭质粉砂岩伪顶。底板主要为泥岩，少数为砂质泥岩、粉砂岩。根据现有资料分析，在矿井东部和北部该煤层受岩浆岩影响严重，煤层可采性较差。16煤层属于局部可采的不稳定煤层。

2 煤层对比

2.1 标志层特征

太原组地层内有十层薄层石灰岩，其中三灰、八灰、十下灰全区稳定，分布在太原组上、中、下部，与可采煤层的间距稳定，是太原组煤层对比的主要标志[1]。另外其他薄层灰岩和部分岩层，如太原组顶部的海相泥岩等，都可以作为煤层对比的辅助标志。

山西组地层，在3下煤层的上部为厚层状的白色砂岩，含大量泥岩、粉砂岩包裹体[2],在3下煤层层位附近，有较多的泥质包裹体和煤线。3下煤层层位以下的砂岩中普遍发育较多的透镜状层理和脉状层理，以及与底栖动物通道相伴生的浑浊状层理。

2.2 沉积特征

从石炭纪中期到二叠纪末期，从总体上说地壳处于不断上升阶段。到晚石炭世末期，沉积了太原组顶部的海相泥岩，从泥岩所产化石看，化石个体小、种类少，壳薄且数量较少(瓣鳃类、腕足类和海百合茎等动物化石)，说明海水变浅并已明显淡化，为泻湖海湾环境。其后地壳进一步上升，该区出现了浅水三角洲环境，沉积了3煤层之下至太原组顶部的一套三角洲前缘亚相和下三角洲平原相地层。在此基础上开始了3煤层的沉积[3]。

通过对区内分流河道砂体的形态及3煤层聚积条件的分析，掌握了3煤层的形成机理和沉积环境。3煤层的煤层宏观煤岩组分多以亮煤为主，次为暗煤，少量镜煤和丝炭条带状结构层状构造，宏观煤岩类型为半亮型煤[4]，宏观结构类型并不太复杂，而且规律性比较明显，在井田内3煤层汶8-2、汶108号孔被冲刷，汶14-1、汶208、汶18-2、汶20-2号孔3煤层分叉为3上和3下，都是由于分流河道入侵造成的。3下与合并区的3煤层连在一起，全区大部可采，在合并区最厚，在分流河道流经的地方较薄。3煤层宏观结构类型及变化趋势全区清楚，层位对比可靠。

2.3 地震特征

第四系与下伏地层呈角度不整合接触，TQ波表现为本矿井第四系底界的反射波，可全区连续追踪。

本区T3波是3煤层顶底界的反射波，因3煤层厚度及结构的变化，直接导致本区T3有两个强波峰，其主频50～60Hz，可全区连续追踪。

本区T16波是十灰及16煤为主产生的反射波，其能量弱，连续性差，仅能局部追踪。T16波位于T3波之下约100ms左右，在时间剖面上为一个较强的正相位和一个负相位组成。

3 煤质特征分析

（1）3上煤层煤类为气煤，原煤水分2.35%～2.39%，灰分为24.85%～26.40%，属中灰煤；挥发分产率为40.41%～41.45%，属高挥发分煤；硫分为0.98%～1.08%，属低硫～中硫煤；原煤干燥基高位发热量为24.45～24.97MJ/kg，属中高发热量煤。浮煤水分2.64%，灰分为8.19%～8.34%，属中灰煤；挥发分产率为40.28%～40.33%，属高挥发分煤；硫分为0.75%～0.82%，属低硫～中硫煤；干燥基高位发热量31.34MJ/kg，属特高热值煤。

（2）3下煤层为气煤、1/3焦煤，原煤水分1.59%～2.46%，灰分为8.84%～23.28%，属特低～中灰煤；挥发分产率为34.56%～38.99%，属中高～高挥发分煤；硫分为0.35%～0.61%，属特低～低硫煤；原煤干燥基高位发热量为25.60～31.12MJ/kg，属中高～特高发热量煤。浮煤水分为1.22%～2.64%，灰分为4.34%～7.05%，属特低～低灰煤；挥发分产率为33.87%～39.39%，属中高～高挥发分煤；硫分为0.32%～0.41%，属低硫煤；干燥基高位发热量为32.08%～32.92MJ/kg，属特高热值煤。

（3）16煤层为气煤、1/3焦煤，原煤水分2.35%～2.39%，灰分为24.85%～26.40%，属中灰煤；挥发分产率为40.41%～41.45%，属高挥发分煤；硫分为0.98%～1.08%，属低硫～中硫煤；原煤干燥基高位发热量24.72～30.87MJ/kg，属高发热量煤。浮煤水分1.56%～2.84%，灰分为3.52%～10.35%，属特低～中高灰煤；挥发分产率为36.71%～48.06%，属中高～高挥发分煤；硫分为0.38%～2.58%，属低硫～高硫煤；干燥基高位发热量33.47～33.68MJ/kg，属特高热值煤。

4 结论

主要含煤地层为二叠系山西组、石炭系太原组，可采煤层为3上、3下、16煤层3层。3上煤层浮煤为中灰、中硫、特高热值的气煤，属结构较简单、局部可采的不稳定中厚煤层；3下煤层浮煤为低灰、低硫、特高热值的气煤、1/3焦煤，属结构简单、大部可采的较稳定厚煤层；16煤层浮煤为低灰、中高硫、特高热值的气煤、1/3焦煤，属结构较简单、厚度较稳定、局部可采的不稳定薄煤层。