东昆仑阳光煤矿煤层特征及对比研究

熊春雷 豆龙辉

摘要：若羌县阳光露天煤矿地处“生命禁区”之称的青藏高原北缘，阿尔金山山脉主峰南麓，属典型高山区地形，海拔高度一般为4 420～5 220 m，为中国现开采的海拔最高的煤矿，所属区构造复杂、煤层稳定性差，勘探类型为三类三型。为满足6万t/年矿井改扩建为90万t/年，通过对煤层展布特征的总结，结合前人资料、野外煤层露头特征、煤层自身发育特征、顶底板岩性以及测井曲线特征等，对矿区可采煤层进行了综合对比，最终提交勘探报告，为矿区内煤层对比提供了可行思路，且对煤矿的勘探开发具有重要的指导意义。

关键词：阳光露天煤矿;煤层特征;煤层对比

阳光煤矿位于新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县，属于阿尔金山玉苏普一带山间坳陷盆地，为塔里木地层大区塔中南地层区阿尔金地层分区，区内大面积出露青白口系浅变质岩、火山岩，且多为第四系更新统地层覆盖，海西期的闪长岩在区内也广泛分布。在阿尔金走滑断裂带以南为秦祁昆地层大区昆仑地层区东昆仑地层分区祁曼塔格地层小区。

工作区主要出露的地层有奥陶系茫崖蛇绿混杂岩、侏罗系、白垩系、新近系以及第四系，其中中侏罗统杨叶组（J2y）为区内含煤地层煤有利的湖沼相-河湖相环境。

1    煤系及煤层发育特征

工作区的含煤地层为侏罗系中统杨叶组（J2y），其展布方向为北西-南东向，呈带状分布。主要岩性特征：紫色、灰紫色、黄绿色粉砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、含砾粗砂岩夹砾岩及煤层、煤线。其中含煤层煤线共10层，地层沉积呈渐进发展。根据岩性组合及含煤性，分为3个岩性段：下部粗碎屑岩段（河床相）主要由冲积相中粗粒砂岩、灰绿色泥岩、灰绿色砂质泥岩及黄褐色砾岩组成;中部碎屑岩含煤段主要由湖泊沼泽相中-粗粒砂岩、灰绿色泥岩、黄褐色含砾砂岩及煤层组成;上部粗碎屑岩段（河床相）主要由河湖相灰绿色泥岩、黄褐色中粒砂岩、黄褐色砂岩组成[1]。

其岩性主要为滨浅湖和河流-沼泽相沉积的灰绿色、灰色砂岩、砂砾岩与泥岩互层夹炭质泥岩及煤层的沉积序列，含双壳类、植物化石。该组与下伏二叠系上统达里约尔组呈平行不整合接触，或与石炭系、二叠系呈断层接触，与上覆侏罗系上统库孜贡苏组呈整合接触。

杨叶组自上而下分为两段（J2yb、J2ya），其中，杨叶组上段（J2yb）地表偶尔见有出露厚约0.20 m左右的煤线;杨叶组下段（J2ya）含6层，共含煤层煤线11层，煤层、煤线总厚度介于1.42～72.61 m，其中大部分可采煤层或局部可采煤层9层，煤层总厚度介于1.17～64.91 m。各可采煤层特征见表1。

2    煤层变化规律

（1）厚度骤变、结构复杂是本区所有可采煤层的共同特点。

（2）工作区煤层的分布及空间延展形态主要受限于复式向斜和断裂构造，两向一背、枢纽由北向南由高向低依次错落的宏观形态，与浅部歪斜、倒转、平卧的紧闭褶皱相似性极高。

（3）煤层厚度、结构的宏观变化受原始成煤作用影响，但大部分煤层厚度的骤变甚至结构的变化都是由于后期构造改造作用造成的，向斜轴部厚度急剧增加与构造作用密不可分，强烈的拉张、挤压、剪切造成夹矸错断甚至折叠使得煤层结构更加复杂。

（4）本区特有的沉积相变是工作区煤层分布不连续的另一个重要原因，从3线以西，向西北直至F2断层，河道相砾岩反映一条横穿南北的河道阻断了沼泽的连续发育，巨厚的砾岩将煤层取而代之，形成了煤层西北赋存边界。

（5）相较于全疆各地的煤工作区，工作区所有煤层煤质的均一性显著降低，这同样源自构造作用的影响。

3    煤层对比

受成煤条件和后期构造破坏影响，工作区煤层层数多，煤层间距及煤层自身厚度和结构变化大，煤层赋存形态复杂，煤质不均匀，煤层对比困难。为了保证煤层对比的准确可靠，本次勘查将煤层对比圈连作为野外地质填图和综合研究工作的重点，采用各种手段的综合对比法解决煤层对比问题，具体方法包括：地质路线追索法、层序法、组合规律法、岩性岩相对比法、剖面法、标志层法、测井曲线特征对比法、煤层自身特征对比法。

3.1 填图路线追索法

利用基岩裸露、煤层连续出露的特点，部分地段已经人工开采揭露的良好条件，在地质填图中，针对每一可采煤层露头布置专门的填图路线逐层连续追索，首先选择厚度巨大、分布范围广的主要煤层（如M10），围绕复式向斜不间断地追索，直至煤层圈闭，然后依次展开相邻煤层的追索，保证煤层露头对比圈连绝对可靠。

3.2 层序法

选择地层控制全面、煤层发育最全地段的穿透性钻孔，根据钻孔见煤深度由深而浅依先后次序排序、编号。

3.3 剖面法

根据钻孔所在剖面煤层出露序次，将地质剖面上探槽、浅井揭露的煤层与前述钻孔进行对比圈连，再依次与相邻钻孔相连形成对比剖面，相邻剖面对比圈连形成走向对比剖面，见图1。

3.4 组合分析法

虽然区内煤层层数多，但煤层共生组合有一定的规律，如M1、M2、M3煤层，垂向方向相互为邻，平面分布范围相互重叠，相伴相生，关系密切，又是本区最底部的煤层组合，可以清晰地与其他煤层区分开来。

3.5 标志层法（地面）

工作区内最具有特征的标志层是M5、M7和M8煤层之间的砂岩，这两层砂岩是M6煤层的顶、底板，该标志层胶结致密，不易风化，地貌上呈现断续的“岩墙”，由于其岩石中含有褐铁矿，在地表为醒目的黄褐色，是其他层位所不具有的特征。这两层砂岩均为含砾粗砂岩-中细粒砂岩，底部砾石含量多且含有煤屑，岩石中层理构造不发育，颗粒大小混杂，分选性差，呈次棱角状;其成分以石英、長石为主及少量其他矿物，此特征反映出距离物源区较近的较强的水动力条件下的产物。

3.6 测井曲线对比法

工作区内选择的测井方法有：密度（CDN）、自然伽玛（GR）、视电阻率（NR）、自然电位法（SP）以及井斜测量（DA.AD）等方法。测井曲线在煤层对比工作中具有重要意义。

根据工作区煤层特有的物性组合特征，发现煤层在补偿密度CDN曲线和自然伽玛GR曲线上有负异常显示、在视电阻率NR曲线上有正异常显示，呈现出“两低一高”的异常组合特征，据此即可准确地判定煤层，见图2。

3.7 煤层特征对比法

针对一些煤层夹矸所具有的显著特征及煤层本身的物理、化学性质及煤岩学特征进行煤层的对比方法，如M4煤层在TC08探槽和TC12305探槽及QJ101浅井的中粗砂岩均呈豆荚状;M7煤层在Ⅱ线至TC09探槽，Ⅲ线至TC08探槽，Ⅳ线至TC202探槽，TC12302探槽至QJ201淺井中的夹矸，两侧夹矸岩性均为砂岩，中间为泥岩，呈典型的串珠状夹矸;而M9煤层在TC08探槽，PD02平硐至TC302探槽，QJ301浅井中所夹的均为泥岩，砂岩混合夹矸，呈豆荚状至串珠状均有，由上看其夹矸沿煤层断续分布是可以对比的标法，煤层地表露头风化后的颜色、块度、硬度、光泽、裂隙发育状况及裂隙填充物的性质和产出状态等综合特征表现出了明显的可区别性。

对于M4煤层以南的M1煤层中含有许多不稳定的砂、泥质夹矸，这些夹矸沿走向其厚度和相变极迅速，尤其是后期构造破坏作用使得煤层中夹矸复杂而呈现极不稳定，造成对煤的分层极为困难，所以没详细划分出煤分层[2-3]。

4    结论

工作区煤层层数多;煤层产状变化大，分叉、急剧增厚、变薄现象普遍，煤层厚度及层间距变化大;煤质骤变;煤层顶底板标志层不明显时，虽然可采煤层对比整体可靠，但以上因素的存在难免影响个别煤层局部地段对比圈连的可靠性，不排除个别煤层局部地段对比基本可靠或可靠性差的可能，对后期类似复杂煤层对比有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 康世勇.神东亿吨矿区露采坑生态土地复垦技术研究[J].中国煤炭，2014，40（S1）：96-98，103.

[2] 章予舒.沿乌兰木伦河谷地带矿区土地复垦设计规划中的问题研究[J].自然资源，1995（5）：46-51.

[3] 冯小军，陈宇，魏颖.我国矿区废弃区土地复垦技术研究[J].煤，2009，18（10）：1-2，5.