潮水盆地芦草台子地区煤层对比研究

2021-04-11田步令

甘肃科技 2021年20期

田步令

（甘肃煤炭地质勘查院，甘肃兰州 730000）

甘肃河西地区是重要的工农业生产基地，有全国最大的镍生产基地和甘肃省重要的钢铁、石油、贵金属、建材及制糖基地，长期以来，区内煤炭供需矛盾突出，所需煤炭大多依靠外调。随着区内经济快速发展，煤炭缺口日益增大。因此，实施区内煤炭地质勘查工作，具有重要意义。

本区大地构造位置属于华北板块西南缘-潮水盆地，含煤地层为中侏罗统地层，共含煤15 组，40多层。赋存范围内煤层埋深浅，煤层厚度大，资源量可观。但煤层层数多，分布广，局部存在煤层分叉、厚度突变的现象，煤层对比难度大，前人已对该区做了一定程度研究[1-11]，但未对该区岩煤层对比作出研究，因此，研究勘查区煤层赋存规律及岩煤层对比尤为重要。

1 地质概况

1.1 自然地理

本区属戈壁及沙丘地貌，地形较平坦，地势东南高、西北低，海拔一般1600～1860m。属大陆性干旱气候，多风少雨，昼夜温差大。平均最大气压823.1hPa，月平均最高气温20.3℃，月平均最低气温-11.7℃，历年平均气温5.9℃，空气干燥，年蒸发量大于降水量，历年降水量平均195mm，历年蒸发量平均2251.7mm；历年平均风速2.6m/s，最高可达3.2m/s，风向多为NW—SE 向，常年多西北风及东南风，风季多集中于4～6 月份，年最大冻土深度1.23m。本区位于龙首山更新世正断层和7 号地震破碎带北大山前缘，地处祁连山北缘地震带，根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度值为0.10g。

1.2 构造

勘查区的构造形态，总体表现为向东倾伏的较宽缓的褶皱，发育一组较为宽缓的近东西向背向斜；发育有4 条断裂，分别为F4、F3、DXF1、DF12。含煤地层沿走向、倾向的产状有一定的变化，没有受到岩浆岩的影响。勘查区构造复杂程度为中等构造。

1.3 地层

勘查区东北大部被第四系覆盖，西南部出露中新统白杨河组和下白垩统庙沟组。依据地表露头及钻探揭露，勘查区以新元古界震旦系（Z）地层为基底，其上沉积了侏罗系下统芨芨沟群（J1J）、中统青土井群（J2Q），下白垩统庙沟组（K1m），中新统白杨河组（N1b），全新统。中侏罗青土井群为含煤地层，是本勘查区的主要勘查对象，中侏罗青土井群为一套内陆山间断陷性盆地沉积相环境下的扇三角洲平原亚相沉积物。岩性主要由灰绿、深灰色的粗-中细粒砂岩，粉砂岩、泥岩夹煤层组成，依据岩性岩相旋回和含煤岩，可划分为下、中、上三个岩组，共含8 个煤层组，编号自上而下煤1 组～煤8 组。区内所见地层厚度0（L106）～414.2m（208），平均266.13m。总体趋势由东北向西南从厚变薄直至尖灭。

1.4 煤层赋存特征

区内主要含煤地层为中侏罗统青土井群。次要含煤地层为下侏罗统芨芨沟群地层。经过对含煤地层、见煤情况及所含煤层的岩性、岩相、沉积环境及其组合规律的综合分析研究，基本查明勘查区中侏罗统青土井群含煤层8 组，编号煤1 组～煤8 组。可采煤层有煤3—2 层、煤3—3 层、煤6—2 层、煤7—2 层和煤8—2 层，均为局部可采煤层，其余煤层为不可采煤层。煤层总厚度2.53m～17.25m，平均11.55m，含煤系数平均为4.34%。区内主要可采煤层为中部煤层厚度大，煤层厚度变化呈北厚南薄，南部抬升剥蚀的规律。区内煤层赋存较好的部位位于勘查区东北部，该富煤带呈近东西方向条带状展布，富煤带内煤层厚度较大且分布连续，总厚度大于15m。富煤带向南北两侧逐渐变薄，勘查区西南部含煤地层及煤层剥蚀。

2 岩煤层对比

煤层对比本次煤层对比工作借鉴了邻区已有的对比经验采用标志层、煤层自身特征、测井曲线组合形态等方法，对煤层进行精细对比。

2.1 标志层对比

1)K1 标志层：中侏罗统下岩组顶界的灰黑色粉砂岩或泥岩，钻孔基本全部钻遇，厚度稳定，厚度一般10～30m，代表了准平原化的浅湖-深湖相沉积，全区普遍存在。其上部为煤3 组，下部为煤6 组，该标志层将区内的主要可采煤层煤3—3 层与煤6—2层分开，可作为划分对比中侏罗统中、下岩组煤层以及区分煤3—3 层与煤6—2 层的明显标志。

2)K2 标志层：煤3 组底部普遍发育的粗粒砂岩，厚度一般5～20m，比较稳定，可作为判定煤3 组的标志层。

2.2 测井曲线对比

经对各钻孔测井曲线对比分析，各煤层（组）物性组合特征较为明显，在各测井方法曲线上均表现为低密度、高电阻、低自然伽玛和声速高异常。即在曲线上呈现为DNL 低、LL3 高、GR 低和SAT 高异常，物性特征明显，在测井曲线上极易辨认，界面反应清晰[12]。

煤3—2 层：煤3—2 层位于青土井群中岩组，区内局部分布，是区内可采煤层之一。LL3：5Ω·m～24Ω·m，曲线上多呈“山字形” 高异常反映；DNL：1.47g/cm3～1.83g/cm3，曲线上呈"箱状或笔架峰"状低异常反映；GR：0.31pA/kg～0.76pA/kg，曲线上为低异常的“箱式”状显示；SAT：454us/m～488us/m，曲线反映为高幅值“锯齿状”异常。各物性曲线形态特征明显。

煤3—3 层：煤3—3 层位于青土井群中岩组，区内局部分布，是区内可采煤层之一。LL3：8Ω·m～18Ω·m，曲线上多呈“箱式多峰状” 高异常；DNL：1.52g/cm3～2.17g/cm3，曲线上呈“多峰状” 低异常；GR：0.18pA/kg～0.54pA/kg，曲线上多表现为低异常的“尖刀状”；SAT：449us/m～513us/m，曲线呈“笋状”高异常。各物性曲线形态特征较为明显。

煤6—2 层：煤6—2 层位于青土井群下岩组，区内局部分布，是区内可采煤层之一。LL3：6Ω·m～28Ω·m，曲线上呈变化剧烈的 “音频状” 高异常；DNL：1.33g/cm3～1.90g/cm3，曲线上表现为“多峰状”低异常；GR：0.31pA/kg～0.76pA/kg，曲线上表现为“多峰状”低异常；SAT：409us/m～491us/m，曲线呈"箱式波纹状"高异常。煤层物性特征十分明显，反映界面清晰。

煤7—2 层：煤7—2 层位于青土井群下岩组，区内局部分布，是区内可采煤层之一。LL3：5Ω·m～20Ω·m，曲线上呈锯齿形变化的“箱状”高异常；DNL：1.28g/cm3～1.78g/cm3，曲线上表现为“箱式波纹状”低异常；GR：0.25pA/kg～0.94pA/kg，曲线上表现为“箱式波纹状”低异常；SAT：479us/m～511us/m，曲线呈"箱式波纹状"高异常。煤层物性特征十分明显，反映界面清晰。

煤8—2 层：煤8—2 层的物性测井曲线特征:煤8—2 层位于青土井群下岩组，区内局部分布，是区内可采煤层之一。LL3：5Ω·m～15Ω·m，曲线上呈变化剧烈的 “多峰状” 高异常；DNL：1.40g/cm3～2.11g/cm3，曲线上表现为“单峰状”低异常；GR：0.15pA/kg～0.76pA/kg，曲线上表现为“单峰状” 低异常；SAT：417us/m～530us/m，曲线呈“波纹状”高异常。煤层物性特征十分明显，反映界面清晰。

2.3 岩性岩相旋回特征对比

区内青土井群地层沉积旋回经分析对比自下而上可划分为下、中、上三个岩组，11—13 个沉积亚旋回，其中下岩组为4 个沉积亚旋回，中岩组有5个沉积亚旋回，上岩组在区内局部被剥蚀，保留上岩组的部分为2—4 个沉积旋回。下岩组：纵向上表现为以煤8 组底部普遍发育的粗粒砂岩或中粒砂岩开始，自下而上沉积中细粒砂岩、泥岩，其间夹煤8～煤5 层（组），向上最后以灰黑色的粉砂岩或泥岩（K1 标志层）结束。

中岩组：沉积特征继承了下岩组的特点。纵向上表现为底部以煤3—3 层普遍发育的粗粒砂岩开始，向上逐渐沉积中细粒砂岩、泥岩，其间夹煤3组—煤1 组，煤3 组连通性好，煤层发育好。

上岩组：沉积特征基本继承了中岩组的特点，但有所变化。以灰绿色为主。底部由细砾岩、粗中粒砂岩开始，向上逐渐过渡为细粒砂岩和粉砂岩。向上沉积了较厚的泥岩和泥质粉砂岩，表明该期地层随着覆水加深，河漫滩萎缩，不利于泥炭沼泽发育，只在局部零星形成了薄煤组。