煤田地质勘查中煤层对比方法的探讨

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【摘要】：煤层对比是一项较为复杂的工作，采用单一对比方法难以准确地确定煤层层位，需要多种方法共同使用。本文通过对煤矿的煤田对比，运用了各种煤层对比方法进行分析，以供读者参考。

【关键词】：煤层对比标志层测井曲线

中图分类号：P624文献标识码： A 文章编号：

引言

中石炭世是本区晚古生界聚煤作用的序幕，本煤系建造于中石炭滨海平原之上，继承了前古地理地势，使之在大范围内普遍接受了石炭二叠纪含煤建造沉积。在整个含煤建造期间，由于地壳小幅度的频繁颤动，造成海水时进时退，沉积物时而为海相，时而为陆相，使该含煤建造为海陆交互相沉积。由于当时古地理、古气候适宜古植物大量茂盛生长，植物遗体迅速保藏，变为泥炭沼泽环境，促进了成煤作用。但煤层薄而层数多，主要原因在于发育的泥炭沼泽极易遭到海水的淹没、侵蚀。说明地壳频繁的小幅度振荡虽对于泥炭沼泽环境有利，但对于煤层厚度不利，常为薄煤层，有时还被冲蚀。之所以含煤建造于海滨地形比较平坦，聚煤作用常是在大面积内同时发生或间断，这就使聚煤作用在同一平坦地势上，在同一时间里发生、发展或终止。随着科学技术的发展，在生产实践中也将产生一些新的对比方法。如中国的“岩石煅烧法”，岩石在一定温度下煅烧一定时间，因其中有机质被消除，原来颜色相同或相近的岩石则显示了不同特征，进而与标准煅烧样品比较进行煤层对比。

一、岩相旋回法

石炭二叠纪含煤建造是一个海退型剖面。是一个从海相逐渐变为陆相的过程。太原组多以海相为主，其次为过渡相、陆相，而山西组则以陆相为主，时而为海相。从下而上整个剖面反应出了下部海相沉积多而厚，上部陆相多而厚。海相沉积明显渐少。也就是逐渐由浅海相到过渡相。然后过渡为陆相沉积，最后，被红色建造所代替。从含煤地层岩相一旋回柱状上可以看到，该地层一般由18个小旋回组成。分三个阶段加以叙述。

1、上升阶段。包括4个旋回，4层煤（11-14号煤），属过渡相的沙洲、泻湖相、沼泽相沉积物。其中12、13号煤层为全区可采煤层，出现在2旋回顶部，至3旋回结束。12号煤层顶板为海相泥岩，为厚层状，含大量动物化石，菱铁矿、黄铁矿结核。13煤底板是耐火粘土，为块状，具鲕状、灰色，见大量根茎化石，为泻湖相沉积。在初始阶段植物化石少见，可认为是滨海过渡相；底部以砂岩为主，上为泥岩、粉砂岩，岩性由粗到细，反映出水由浅到深的过程，层理一般见波状、块状、水平层理。

2、相对稳定阶段。包括太原组上部、山西组中下部，含8个煤层（3-1O号煤），旋回有1O段为5-14号，这一段在旋回、岩相上是复杂的。由于这时地壳活动有所加强，不论在幅度上和运动频率都与前不同，时而为海相，时而为陆相。岩性差异也较大，各类沉积都有，不仅有陆相的各种不同颗粒的砂岩、泥岩和粘土岩，而且还有厚层的海相泥岩。如4、8煤顶板含有丰富的动物化石，7煤顶板灰黑色泥岩也很厚。所含化石有时为植物碎片，时为动物化石，为泻湖相之产物。说明在此阶段，由于地壳幅度加强和活动频繁，旋回～岩性复杂、多样化。

3、下降阶段。完全由陆相沉积组成。由15- 18旋回组成，共含有1-2号煤层，煤层较薄，有时仅有层位，有时甚至被河流相所代替，故此本阶段以河流相为主，次为河漫滩相、沼泽相、湖泊相。岩性主要以砂岩为主，具有交错层理、波状层理。也具有含粘土质粉砂岩、泥岩。

综上，三个阶段虽特点各异，但总的趋势是地壳不断上升，海水逐渐后退，最后完全为陆相所代替。3、7、12、l3号煤是本区主要可采层。各煤层沉积环境受三个阶段所控制。如3、7号煤层位于相对稳定阶段第8旋回和13旋回顶部。两煤组都是由过渡相向陆相迁移时所形成泥炭沼泽相，后又被湖泊相沉积所覆盖。由此可知，优越的聚煤条件是过渡相与陆相的交界地带。12、13号煤层底板和顶板都可能为泻湖相沉积，上下都为海相。

二、标志层法

本区含有三层区域性的标志层，即4、8、12号煤层的海相泥岩顶板，均有明显差异，即其岩层厚度、动物化石种类、个体大小、含量及黄铁矿结核分布情况等各不相同。

1、4号煤层顶板。位于山西组上部，黑色致密无层理，贝壳状断口，含石燕、海百合茎、珊瑚等化石。通常厚5.0m，顶界距3号煤层平均厚5.Om，是3煤、4煤的对比依据。

2、8号煤层顶板。位于太原组顶部，黑色致密无层理，含菱铁矿结核，含腕足类、腹足类海相动物化石，化石个体较大。平均厚10m，为8煤的对比依据。

3、12号煤层顶板。黑色致密含大量菱铁矿、黄铁矿结核，贝壳状或参差状断口，含海相动物化石：腕足类，石燕、长身贝，腹足类螺以及海百合茎、珊瑚等。平均厚度11.5m，是12煤的对比依据。

4、D层粘土岩。位于太原组底部，灰褐色，具有菱铁矿结核，岩性局部变粗为粘土质粉砂岩，含大量植物根部化石，厚O.5～5.Om，是13号煤层的对比依据。

上述明显标志层，为煤层对比提供了可靠的依据。另外各煤层之间也存在一些局部发育，厚度较小的标志层。如2号煤层上部鲕状含粘土质粉砂岩；3号煤层顶板具稿状层理之细砂岩；5煤之一含白云母片灰色砂岩，6煤之二底板灰色具鲕状结构之（C层）粘土岩；7号煤层顶板黑色泥岩；山西组底砂岩，粘土质胶结；9号煤层顶板泥岩，黑色含菱铁矿结核及海相动物化石，厚1.0m；10号煤层顶板含瘤状黄铁矿及腹足类螺化石，厚4.Om：11号煤层底板灰色中粒砂岩等。

综上所述十余层段标志层，在本区沉积稳定，岩性特征明显，厚度变化小，普遍存在，好辨认，易对比，是地质人员现场指导必不可少的有利助手。是预报见煤的重要依据，对矿井地质生产具有指导意义。

三、测井曲线对比法

本区煤层特征为中、高阻，视电阻率、侧向电阻率曲线呈中高峰反映；低密度，人工伽马曲线呈高峰值反映；低伽马，自然伽马曲线呈低幅值反映。

1、7煤。一般分为三个分层，上分层为独立的单一煤层，下部为两个紧密相连能合层的较厚煤层，且上薄下厚。这两个煤层间夹有碳质泥岩或泥岩。上下围岩多为较细的泥岩或砂岩。电阻率、人工伽马曲线为高峰值，反映明显。全区可见，是全区物性标志层之一。

2、12煤。由12 和12 两个分煤层组成，夹矸为低阻泥岩。煤层及夹矸厚度变化不大，煤层顶板为海相泥岩，有lore左右，电阻率曲线是带有小锯齿状的平直段。底板为粉、细砂岩。电阻率曲线呈中高阻反映，一般情况下，12 煤层阻值高于12 煤层阻值。

3、13煤。在12 煤层下部，以1～2m左右砂岩为标志，多为含有薄夹矸的两个分层，电阻率曲线值高于整个12煤层。

四、煤炭地质勘探发展趋势

目前，煤矿深部开采中的地质勘探技术是以地球物理方法为先导，其它基础地质手段加以配合，依托计算机技术实现地质工作的动态管理是煤矿深部开采地质勘探的特点。而从现今的发展方向来看，煤矿深部开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地霍、瞬变电磁、矿并物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。

结束语

本煤田采用多手段进行煤岩层对比，通过分析含煤建造岩相的共生组合规律和煤层对比，对于判断建造中各类岩相出现的层位和分布地带、确定煤层层位及空间变化规律具有重要意义。

参考文献

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