贵州兴仁县水井湾煤矿煤层特征及对比研究

2020-11-11刘学武

江苏科技信息 2020年27期

刘学武

（贵州省地质矿产勘查开发局105地质大队，贵州贵阳 550018）

1 区域地质概况

区域大地构造位置位于扬子准地台黔北台地六盘水断陷蒲安扭扭构造变形带的中部。区内主要构造线呈近东西向展布。区域褶皱主要为包谷地向斜、包谷地背斜及大丫口背斜［1］。矿区钻遇和地表出露地层为中二叠统茅口组（P2m），上二叠统大厂层（P3dc）、龙潭组（P3l）、长兴-大隆组（P3c+d），三叠系下统夜郎组（T1y），第四系（Q），含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l）。

2 煤层特征

2.1 含煤地层特征

矿区含煤地层为二叠统上龙潭组（P3l），岩性为灰色、深灰色薄-中-厚粉砂岩、粉质泥岩、泥岩，夹层为细砂岩、钙质泥岩及灰岩、泥质灰岩，含煤18～23层，富含腕足类、双壳类、腹足类及植物等化石，厚321.49～420.44 m，平均厚度358.27 m，煤层总厚度约18.03 m，含煤系数0.049%～0.051%。其中单层厚大于0.8 m 的全区可采或大部可采煤层6 层（编号C3、C4、C12、C15、C17、C20），另外矿区内C11、C14、C23 煤层见零星可采点［2］。根据岩性特征分为两段。

第一段（P3l1）：厚117.37 m。以海相沉积为主，少量滨海相、沼泽相沉积。中下部灰、深灰色薄至中层粉砂岩、黏土岩、炭质黏土岩夹煤层（线），含煤5～8层，其中可采煤层1 层，含煤系数0.032～0.034。顶部为厚1.17～18.40 m的灰、深灰色中厚层状弱硅化泥晶生屑灰岩(俗称硅质岩)，具有晶体洞穴结构，是较为明显的地层划分标志。本段上部含全区可采煤一层（C20）。

第二段（P3l2）：厚度204.12～303.07 m，平均厚度240.90 m，岩性为灰黑色黏土岩、粉砂质黏土岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、炭质黏土岩夹煤层，大至成韵律层。粉砂质黏土岩及泥质粉砂岩中具条纹状或条带状构造。其下以龙潭组第一段（P3l1）顶部强硅化灰岩结束为分层标志，与下伏P3l1连续沉积，为矿区主要含煤层位，大部分可采煤层均含于此层位中。含煤15～18层，全区可采煤层5层（C3、C4、C12、C15、C17）。大部可采煤层1 层，即C12，含煤系数0.036～0.067，可采煤层平均总厚度8.86 m，可采含煤系数0.029～0.058。

2.2 含煤地层的岩相及沉积特征

龙潭组地层主要由泻湖相、泥炭沼泽相、分流河道相、潮坪相、潮道相、前三角洲相、三角洲前缘相、砂洲砂坝相及沼泽相组成［3］。

2.3 含煤地层划分

龙潭组顶、底界：以长兴-大隆组灰、深灰色中～厚层状生物屑灰岩或燧石灰岩结束，灰、深灰色中层砂岩、粉砂岩、黏土岩出现为其顶界，顶部一般含一层炭质泥岩夹煤线；以粉砂岩、黏土岩结束，玄武质凝灰岩或角砾状蚀变黏土岩出现为其底界。龙潭组内为连续沉积。

3 煤层对比

矿区是煤层数量多、分布广、层位相对稳定的复杂地区。根据含煤岩系的沉积序列、岩性组合的特点，煤层的赋存状态及煤层本身的特点，顶底板特征等，采用以下3种方法进行煤层对比。

3.1 标志层法

利用煤系地层中具有一定层位且沿走向、倾斜稳定分布的特殊岩性层（标志层），确定煤层的层序和空间关系进行对比，从上到下建立了4个标志层［4］。

（1）B1：产于长兴-大隆组（P3c+d）的底部，为一层稳定的灰岩、泥灰岩，局部含生物碎屑，厚2.87～8.47 m，平均厚4.39 m，厚度变化相对较小，延伸稳定，在地表常形成小陡坎，物性特征为高电阻率、低自然伽马、高伽马反应。该灰岩层作为煤系地层（P3l）与上覆长兴-大隆组（P3c+d）的划分标志，同时作为C3 煤层对比标志。

（2）B2：为龙潭组第二段（P3l2）可采煤层（C4）的直接顶板。为灰岩，厚0.26～4.28 m，平均厚1.80 m，厚度变化小，延伸稳定，在矿区内施工的钻孔中均见该层灰岩。物性特征为高电阻率、低自然伽马、高伽马反映，区域上苞谷地背斜施工的钻孔中均发现对应的C4可采煤层直接顶板为灰岩，该灰岩层作为C4煤层标志。

（3）B3：产于龙潭组第二段（P3l2）中部C12煤层之上的一套灰白色灰岩，厚0.81～8.30 m，平均厚4.30 m。矿区内施工的钻孔均见此灰岩层，物性特征为高电阻率、低自然伽马、高伽马反应，此灰岩层定为B3，作为C12煤层分隔对比标志。

（4）B4：为龙潭组第一段（P3l1）顶部的灰、深灰色厚层强硅化灰岩（俗称硅质岩），厚1.42～19.41 m，平均厚10.31 m，该硅质岩层在区域上局部硅化较弱，厚度变化小，延伸稳定，宏观特征明显，常形成陡坎地形，物性特征为侧向电阻率曲线呈两端高幅值、中部低幅值的马鞍状异常。水井湾煤矿C3-C17可采煤层均含于该硅质岩之上，C17 与该层硅质岩层间距稳定，变化小，作为C17、C20煤层分隔对比标志。

3.2 层间距法

利用煤层层间间距关系、煤层与含煤岩系顶、底边界进行分析比较，确定煤层相对位置，各煤层层间距统计如表1所示。

由表1 可以看出，矿区煤层与含煤岩系顶、底边界的层间间距相对稳定。用层间间距比较煤层是可靠的。

表1 各可采煤层层间距统计

3.3 测井曲线特征对比

煤层对比主要从煤、岩物理特征、曲线异常、异常形态和特殊形态组合等方面进行对比，井田内主要煤层对比可靠［5］。

C3 号煤层：煤层的各方法曲线整体反映为单峰状，侧向电阻率和自然伽马幅值呈低值异常。距煤层顶部14.11～47.38 m 有一层侧向电阻率和自然伽马曲线呈双峰状的B1 灰岩，其电阻率值较煤层顶板岩层大。

C4 号煤层：煤层的各方法曲线反映为从明显的单峰状渐变到呈较明显的双峰状。煤层上覆岩层为一层侧向电阻率曲线表现为单峰状的灰岩，其值较煤层的大，自然伽马曲线值较煤层的小。从C4 号煤层起，自然伽马曲线出现高幅值异常。

C12号煤层：煤层的伽马曲线和侧向电阻率曲线表现为明显的双峰状，自然伽马曲线从上低下高的双峰状渐变到呈较明显的单峰状。距煤层顶部4.02～21.78 m有一层侧向电阻率和自然伽马曲线呈不规则双峰状的B3灰岩，其电阻率值较煤层顶板岩层大。

C15、C17、C20号煤层：C15号、C17号煤层的侧向电阻率曲线和伽马曲线呈无规则的双峰状或单峰状异常，自然伽马曲线呈高幅值异常；C20 号煤层的伽马伽马曲线表现为明显的单峰状渐变至上低下高的双峰状，自然伽马和测向电阻率从单峰状渐变至不规则的双峰状。

C17 号煤层与C20 号煤层之间的岩层侧向电阻率曲线呈两端高幅值、中部低幅值的马鞍状异常反应。

3.4 对比的可靠程度

根据标志层、煤层间距、测井物性特征及煤层自身特征（厚度、构造、煤质、煤顶底板特征等）、煤层间距进行煤层对比。

C3煤层：位于龙潭组顶部第一煤层，B1标志层以上14.11～47.33 m，平均34.88 m，含夹矸0～1 层，结构相对简单。煤层的各方法曲线均表现为单峰。中位区横向电阻率和自然伽马振幅异常，对比标志明显，对比可靠。

C4 煤层：B2 标志层为直顶，偶有假顶。B3 标志层以下92.41～134.83 m，平均厚度109.33 m。结构相对简单。煤层的方法曲线反映出明显的单峰梯度，表现出更明显的双峰形态。煤层上覆岩层为单峰侧电阻率曲线的灰岩层，其值大于煤层的值。自然伽马曲线值小于煤层伽马曲线值。对比标志明显，对比可靠。

C12 煤层：上距B3 煤层4.02～21.78 m，平均厚度13.04 m，较低的距离C15煤层14.41～50.56 m，平均厚度37.08 m，结构相对简单。伽马曲线和煤层的侧向电阻率曲线表现为明显的双峰形状，自然伽马曲线逐渐从一个双峰形状变化为具有高和低更明显的单峰形状。对比标志明显，对比较可靠。

C15 煤层：上距 C12 煤层 14.41～50.56 m，平均厚度为37.08 m，下距C17 煤层3.02～16.98 m，平均厚度为8.55 m，结构相对简单。煤层横向电阻率曲线和伽马曲线均未出现规则的双峰或单峰异常，自然伽马曲线异常，振幅高。对比标志明显，对比可靠。

C17 煤层：上距C15 煤层3.02～16.98 m，平均厚度8.55 m，较低的距离B4标志层1.56～39.11 m，平均厚度16.97 m，包含0 到2 层的煤矸石，结构相对简单。煤层的侧向电阻率曲线和伽马曲线是不规则的双峰或单峰异常，自然伽马曲线与高振幅异常。对比体征明显，对比可靠。

C20煤层：上距B4标志层1.90～11.48-26.89 m，平均厚9.40 m，含0～1层夹矸，结构简单～复杂。煤层的伽马曲线表现为明显的单峰状渐变至上低下高的双峰状。自然伽马和侧向电阻率从单峰状渐变至不规则的双峰状。对比标志明显，对比可靠。