1、1郭家湾煤矿无稳定标志层煤层的对比方法研究摘 要：在对郭家湾煤矿的区域地质、构造以及矿区地质特征综合研究的基础上，通过对煤田测井资料的分析，对矿区主要煤层进行了多种不同方法分析、对比研究，并做了煤层对比可靠性的评价。证明以测井资料为基础，结合地质特征进行的煤层对比的方法，具有方法可靠、可操作性较强的特点。 关键词：煤田测井;煤层对比;无稳定标志层;郭家湾煤矿 A Study on Comparison Methods with Non-Stability Sign Layer of Coal Stratum in the Guojiawan Coal Mine Guo Pan1， Yang R
2、ui2* （1. Shaanxi Tiandi Geological Co.， Ltd.， Xian， Shaanxi， 710054; 2. Guangzhou Institute of Energy Conversion， Chinese Academy of Sciences， Guangzhou Guangdong， 510640） Abstract： Based on the comprehensive study of the regional geology， structure and geological characteristics of the Guojiawan Co
3、al Mine， logging data was analyzed and coal stratum was compared by different methods. While， the correlation reliability was evaluated. It showed that comparison of coal stratum， based on log data and geological 2characteristics， was reliability and operability. Key words： coal geophysical logging;
4、 correlation of coal stratum; non-stability sign layer; the Guojiawan Coal Mine 1.前言 煤层对比直接影响到煤田地质勘探与生产的方方面面，分析煤层对比方法将对煤层对比精度的提高和勘探生产方面具有指导和应用意义1，2。煤层对比是将天然露头及探测井和钻孔等揭露的岩煤层，按其自然形态把它们连线起来进行对比，以便查明煤层在煤系地层剖面中的层位、层数、赋存情况及其在空间上的变化规律3，4。岩煤层对比直接影响到构造形态的推断和解释。诸多煤矿区建井开采表明，由于岩煤层对比不正确造成的储量误差，较之储量计算方法和技术方面导致的误差
5、要大得多5，6，7。实践证明只有在岩煤层对比可靠的基础上，才能正确地编制出勘探区的各种地质图件，避免产生错误的评价，提交符合实际情况的地质勘探报告。本文以陕西省府谷县境内的郭家湾煤矿为研究区，对煤层对比的方法进行了研究。 郭家湾煤矿位于陕西省府谷县西北端，北与内蒙古自治区相邻，行政区划隶属府谷县大昌汗乡管辖，煤矿北部与内蒙李家梁、通富、大庙梁、富安、宝平等五个煤矿，东与内蒙景塔三矿、宏泰山、豪赖梁一井、吴家梁股份、纳林同族等五个煤矿相邻，东南与陕西省张三沟、亿源、福庆、通源等四个煤矿相邻，南与陕西省华能神府郭家湾煤矿整合区、东川煤业有限公司煤矿相邻，西与大柳塔煤矿、谊丰煤矿整合区、内蒙富华煤矿
6、相邻。 32.地质概况 郭家湾煤矿地处陕北黄土高原的北端，毛乌素沙漠的东部边缘，属典型的黄土丘陵沟壑与风沙地貌。煤矿范围内树枝状沟谷发育，主要沟谷有黄太沟、五当沟、各锁沟、沙界沟、小昌汉沟。受不同方向发育的沟谷浸蚀切割，煤矿内梁峁相间，形态各异，地形支离破碎。梁顶和谷坡沙丘、沙梁、沙坡、平沙地屡见不鲜。沟谷的西则大多被新近系、第四系松散层所覆盖，沟谷东则由于受季风影响，基岩?露。煤矿北部及东部新近系、第四系覆盖层较厚，中部和南部基岩出露较多。地势呈北高南低，最高点位于东北角陕蒙边界的念经房?，海拔标高 1418.10m，最低点位于郭家湾附近的 牛川河谷，海拔标高 1062.30m，相对最大高差
7、354.80m。 郭家湾煤矿所处陕北侏罗纪煤田地层属华北地层区，鄂尔多斯地层分区，东胜-环县地层小区。根据地质填图及钻孔揭露，矿区地层由老至新有：三叠系上统延长组（T3y） ，侏罗系下统富县组（J1f） ，侏罗系中统延安组（J2y） 、直罗组（J2z） 、安定组（J2a） ，白垩系下统洛河组（K1l） ，新近系（R）及第四系（Q） 。煤矿位于中朝大陆板块，鄂尔多斯盆地断块，伊陕单斜区中的东胜-靖边单斜之上。矿区构造形态为一轴向北东东转向北东并向南西西方向倾伏的大型宽缓向斜构造。郭家湾煤矿处于该向斜北翼，地层走向为北西-北西西，倾向南西，倾角一般 1左右。可见宽缓的次级褶曲和断裂，断裂附近局部地
8、层倾角最大可达 5左右。 煤矿内出露及钻孔揭露的地层由老至新有：中生界三叠系上统延长组（T3y） 、侏罗系下统富县组（J1f） 、侏罗系中统延安组（J2y） 、4新生界新近系上新统保德组（N2b） 、第四系中更新统离石组（Q2L）及全新统（Q4） 。郭家湾煤矿位于鄂尔多斯盆地东北的东胜靖边单斜区，构造运动相对稳定，其构造运动形式为整体差异升降运动，地层为一倾向西南并伴随有波状起伏和断裂的单斜构造，地层倾角较小，一般在 1左右。 煤矿内可见两组节理，其中走向 100-130左右的节理特别发育，在砂岩裸露区，岩石破裂成长方形块体，裂隙面平直充填度差;另一组节理走向呈东北-西南向，断续可见。 受燕山
9、期构造运动的影响，煤矿内发育 33 条走向 100215的近乎羽状排列的张性正断层或断层组。 3.煤层对比 郭家湾煤矿内延安组地层为湖泊-三角洲相沉积，岩性、岩相变化较大，煤层众多，无明显和稳定的标志层。进行大面积、大范围岩煤层对比工作难度较大。但小范围内，垂向层序清楚，横向岩性基本稳定。因此，岩煤层对比采用小范围对比，逐渐扩大衔接的方法，进行全区煤层对比取得了良好的地质效果。本次采用的煤层对比方法有：岩相旋回对比法、勘查线煤层间距和煤层底板标高逐孔追索、煤层自身特征、副标志层、地球物理测井曲线特征等方法进行综合分析对比，较好地解决煤矿内煤层对比问题。 3.1 岩相-旋回对比方法 根据岩性岩相
10、组合及旋回结构，井田内延安组地层自下而上可分为四个中级旋回和 18 个次一级旋回和不完全旋回。在各旋回的初期，岩石5粒度相对较粗，旋回末粒度较细，煤层均处于旋回的顶部，特征明显。 第中级旋回内，含 4 个小旋回和 2 个不完全旋回。各旋回顶部均含一煤层，分别编号为 5-1、5-2、5-3 和 5-4 号煤层。其中 5-上-1 和 5-上-2 煤层则为不完全旋回的产物。 第中级旋回内，亦含 4 个次一级旋回，分别控制着 4 号煤组的分布，4-2、4-3、4-4 煤层分别位于各自旋回的顶部。而 4-2 上及其分岔煤层，则是旋回震荡或不完全旋回的产物。 第中级旋回内，含 2 个次一级旋回，控制着 3
11、-1 和 3-2 号煤层。其中：3-1 煤层位于本旋回的顶部，成煤周期长，煤层厚度大;而 3-2 煤层相对沉积短暂，岩性组合特征明显，具有地层及煤层对比意义。 第、中级旋回，分别控制着 2 号煤组和 1 号煤组，煤矿内已剥蚀殆尽。 3.2 勘查线层间距和煤层标高追索对比方法 煤矿内地层平缓，各段厚度及煤层间距较稳定，采用勘查线煤层底板标高和层间距逐孔追索方法，结合煤矿内煤层分岔复合特点进行煤层对比，地质效果良好，是煤矿内各煤层对比行之有效的最主要方法之一8，9。 3.3 煤层自身特征对比法 煤矿内各煤层的厚度差异性、稳定性及煤层自身结构不同为煤层对比提供了良好的依据。5-2 煤层结构特征明显，
12、一般含一层夹矸，且多位于煤层的中部，厚度 0.15m 左右，岩性多为泥岩。该煤层在西部变薄至不可采，在东南部较厚，一般为 2.20m 左右;东北部一般为 1.50m 左右。6在其层位之下，一般有一层厚 0.20m 有薄煤线，与 5-2 煤层组合进行煤层对比，特征明显。 5-1 煤层位于 5-2 煤层之上，结构简单，一般不含夹矸，在煤矿西部和北部厚度较大，厚度可达 9.60m 和 6.32m，并分别向南煤层逐步分岔和向东逐渐变薄。 4-4 煤层在可采范围内厚度稳定，多数见煤点在 0.90m 左右，结构简单，一般不含夹矸，层位稳定，区别于其它煤层。 4-3 煤层为大部可采煤层，层位稳定。厚度一般在
13、 1.30m 左右，煤层结构简单，一般不含夹矸，但该煤层中部煤质较差。 4-2 上-2、4-2 上-1 煤层位于延安组第二段的顶部，层位稳定，厚度变化小，上分层厚度 2.20m 左右，下分层厚度一般在 1.85m 左右，结构较简单，一般不含夹矸。 3.4 副标志层对比方法 延安组属陆相含煤建造，无稳定的全区发育的标志层，但通过地表地质、钻孔资料分析，仍然发现有可用作对比依据的层位。通过这些略具标志的层位，可直接或间接的确定附近的煤层编号或层位，以达到煤层对比之目的10，主要特征如下： 1、在延安组第二段，含煤较多，旋回厚度小，水平层理、纹层理发育，同时在 4-4 煤层顶板可见串珠状铁质结核和叠
14、锥状泥灰岩或钙质砂岩透镜体为其特征。在整个煤矿乃至整个矿区均可利用该方法确定该段地层，进而确定煤层，达到对比煤层之目的。 2、在延安组第三段底部发育一层巨厚层状河床相中粗粒砂岩，7常发育大型交错层理，层面及层内含有大量的园球状铁质结核，可作为4-2 上煤层对比依据。 3、野外地表地质工作，可发现在 3-1 煤层位之下的粉砂岩及泥岩中常含有一层菱铁质结核，结核呈同心园状风化。野外露头十分明显，可作为延安组第三段的顶部岩性对比标志，由此可间接对比 3-1 与 4-2上煤层。 3.5 地球物理测井对比法 本区主要可采煤层 4-2 上-1、4-2 上-2、4-3、5-1、5-2、各种测井参数曲线形态与
15、围岩物性差异明显，根据多种曲线对比，形态特征如下：4-2 上-1、4-2 上-2 两层煤在各种曲线呈宽厚的箱状显示，如两座剑峰拔地而起，相互对应。见图 1。 4-3 煤结构简单，呈单指状;在密度曲线顶部均有一小“凹”漏斗状，为全区独有的物性标志。见图 2。 5-1 号煤层的厚度变化较大，在 0.406.30m 范围之内，曲线特征为高阻低密度及低自然伽玛，声速时差为高异常，厚煤层呈箱状，薄层呈指状。见图 3。 5-2 煤中间有 0.15m 左右夹矸，电阻率曲线显示为陡直高异常，夹矸呈接近围岩低阻显示，使该曲线呈两高峰夹一深谷的典型形状，自然伽玛为低异常和电阻率曲线形成对立形状;从巨钟状变成双钟状
16、。见图 4。 4.煤层对比可靠程度评价 根据沉积特点划分含煤岩段并划分各煤组，再以煤层间距和煤层底板标高追索并结合区内煤层自身特征、分岔合并特点、测井曲线特征确8定煤层编号。经过综合分析认为该区煤层对比方法正确，可采煤层对比结果可靠，可作为编制各类图件的依据。 参考文献 1 常东.数字测井在煤田地质勘探中的应用效果.地质装备，2007， 8（4）： 22-24. 2 陈建洲、徐维成、谢海林等. 木里煤田煤层聚积规律. 青海大学学报（自然科学版） ， 2010， 28（5）： 42-48. 3 黄智辉、陈耀琴.煤田地球物理测井.武汉： 武汉地质学院出版社，1986. 4 黄智辉.地球物理测井资料在分析沉积环境中的应用. 北京： 地质出版社， 1986. 5 纪友亮.层序地层学 .上海： 同济大学出版社， 2005. 6 梁齐端、赵世龙.自然伽马测井曲线的分形特征分析. 物探与化探.2006， 30（3）： 240-243. 7 林保政.测井曲线在井田深部煤炭补充勘探中的应用. 中国煤炭地质，2009， 21（11）： 53-54. 8 刘家瑾、陆国纯.煤田测井资料数字处理.北京： 煤炭工业出版社，1991. 9 刘跃麟.测井曲线在煤层对比中的应用. 山东煤炭科技， 2012， 1： 103-104. 10 潘和平、马火林.地球物理测井与井中物探.北京： 科学出版社，2009
