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山西阳泉五矿井田地质特征及可采煤层对比研究

1。地层特征

井田内,地层由老至新为奥陶系上石炭统太原组,二叠系下统山西组,下石盒子组,二叠系上统上石盒子组。

奥陶系:揭露最大厚度185。8米,为灰岩。白云岩及泥质灰岩组成的浅海相碳酸盐沉积。其上统由于沉积间断而论文网缺失。在本区只有中。下二个统。中统分三组。六段,本区缺失峰峰组第三段地层。

石炭系本溪组:揭露厚25。30m～49。20m,本组由灰色砂岩。灰黑色泥岩。砂质泥岩和一――二层石灰岩及灰色铝土泥岩组成,为泻湖相沉积。偶见一――二层煤线,下层石灰岩较稳定。含燧石结核,铝土泥岩厚4。10m～10。69m,平均9。16m,具鲕状结构。下部AI203含量较高,底部含较丰富的团块状黄铁矿,与下伏奥陶系地层呈假整合接触。

石炭系太原组:为主要含煤地层,厚度97。74m～136。60m,底部为灰白色中细粒石英砂岩(K2),为太原组与本溪组的分界标志,该砂岩者厚度及岩性均不甚稳定,时有尖灭和相变为砂质泥岩的情况。中。下部为灰黑色泥岩,砂质泥岩。灰色和灰白色中粗粒砂岩和三层石灰岩及煤层组成。上部为深灰。灰黑色泥岩。砂质泥岩及灰白色中粗粒砂岩和煤层组成,煤层从下往上编号为16#。15#。14#。13#。12#。11#。9#下。9#。9#上。8#下。8#,其中主要可采煤层为15#。8#。

二叠系下统山西组:岩性以灰色。灰黑色泥岩。砂质泥岩。灰色。灰白色中细粒砂岩和煤层组成,全组厚30m～80m,一般厚65米左右,共含煤6层(1#～6#煤)。

二叠系下统下石盒子组:依其岩层风化面的颜色和岩性分为绿色岩层段,黄色岩层段。砂岩带。厚度91m～207m,一般厚度150米左右。底部为一层灰色中粒砂岩(K8,骆驼脖砂岩),以上为灰色深灰色。灰绿色砂质泥岩,夹不稳定煤线一～二层,中段的底部为一层灰色中粒砂岩(K9),不稳定。以上为灰色。灰黄色砂质泥岩。局部夹一――二层中细粒砂岩,上部砂岩带为灰色中粗粒石英砂岩,间夹薄层砂质泥岩。顶部为一层含铁质的铝土质泥岩(桃花泥岩,K10),稳定,区域内有对比意义,是上。下石盒子组的分界标志,在尚怡村及对岸山坡出露良好。

上石盒子组:本组地层在区内广泛出露,分为下。中。上三段。中。下段红黄色岩层段,主要以红黄色砂质泥岩为主,中部有一层较稳定的石英砂岩(K11)称为中间砂岩,作为中。上段的分界标志。上段以紫褐色的砂质泥岩为主,夹数层黄灰色中粗粒石英砂岩。底部为一层灰白色厚层状中粗粒石英砂岩(K12,狮脑峰砂岩),是上下石盒子组的主要分界标志。本组在区内出露不全,据区域资料厚度390米左右。

在本井田内主要标志层为K1～K13,其中K1作为本溪组与太原组的分界,但其不稳定。在确定该两组地层分界线时,可以本溪组顶部灰岩作为辅助标志。K2。K3。K4是全井田稳定的灰岩标志层。K7砂岩有时变化较大,全区共有22个点相变为砂质泥岩,相变点集中于井田的中部。当砂岩相变不易确定时,可以8#煤顶板稳定的海相泥岩顶作为太原组与山西组的分界标志。K8砂岩为山西组与下石盒子组分界砂岩,有时也相变为砂质泥岩,分布在本井田中部。K10。K12在区内稳定,分布范围广,是区内划分地层的可靠标志。

2。地质特征

本区处于该是扶构造的散开部位。南部为沾尚――武乡――阳城北北东向褶带,该褶带是沁水块坳的主体,主要出露二叠系。三叠系地层。由一系列不同级别褶皱组成的复式向斜。在昔阳县之西,沾尚以南。以老庙山为核心是一个弧形褶曲组成的小型莲花状构造。

本区地层总的走向为北西――北北西向,倾向南西,倾角5°～10°,受区域构造控制,区内总的构造线方向为北北东及北东向。主要发育一些短轴褶曲及稀疏小断层。由于地层比较宽缓。两个短轴褶曲之间往往形成一个鞍部。区内断层规模小,落差较大的多为逆断层,以下将区内主要构造分述如下:

2。1断层:区内共有较大断层14条:F1为区内较大的逆断层,位于首采区内北部及南部控制程度高,北部贵-20号孔落差为47米,南部落差变小,79-15。79-16。79-17号孔依次落差为32m。29m。25。5m,巷道中见该断层落差为23～32米,往南逐渐消失,在79-13号孔见断层并伴随有陷落柱。钻孔中见断层部位在大原组石灰岩之中。断层中部落差大,但控制程度低。地面未见该断层出露。F2断层控制程度高,钻孔控制层位在大原组底部,南部5-34号孔见断层并伴有陷落柱。F8为区内又一较大的逆断层,控制程度高,附近地面见有陷落柱。其余断层基本控制可靠,或地面可见,因落差较小,或未涉及煤层,因此对煤层影响不大。

2。2褶曲:区内共有大小褶曲29条,绝大多数走向为NE-NNE向,延伸长度最大7。5公里。

2。3陷落柱:区内陷落柱十分发育,除西北部地面少见以外。全区共见较大陷落柱169个,最大直径150米,倾角一般75°～80°。地面陷落柱特征明显:地层层序混乱,局部出现新地层。产状与周围岩层明显不同。有陷落柱的钻孔,岩芯破碎,测井曲线反映不正常,有次生胶结角砾岩等特征。

3。含煤性及可采煤层区内主要的含煤地层为二叠系下统山西组及石炭系上统太原组。山西组一般厚度65米。含局部可采煤层2层,含不可采煤层1层,含煤系数5百分号。太原组一般厚度114米。含可采集局部可采煤层5层。总厚9。96米,含煤系数9。4百分号。主要可采煤层有8#。15#二层,局部可采煤层有3#上。8#。9#上。9#下。12#五层。各煤层特征列表如下(表1):

4。煤质特征

本区各煤层的颜色呈钢灰色。金属光泽,条痕呈黑――灰黑色,条带状结构,层状构造,具内外生裂隙,裂隙中均有矿物质充填,贝壳状。眼球状及阶梯状断口,各煤层平均视密度在1。3～1。45之间。据阳泉矿务局生产矿井资料。各煤层的显微硬度(Hr)多在50kg/mm2以上。可磨性好,抗碎强度高,热稳定性好。从生产大样资料中得知,粒煤以上各级占50百分号左右,粉煤约占37百分号,其余为矸石及黄铁矿。本区各煤层多以光亮型。半亮型煤为主,少数为半暗型煤。太原组煤富含黄铁矿结核。各煤层均为无烟煤。其镜煤平均最大反射率(R°max)在2。938百分号～3。202百分号之间。

5。可采煤层对比研究

本区煤层特征较明显,大多数煤层对比困难不大,特别是太原组中下部煤层有稳定的石灰岩层标志,无论从间距。厚度等方面都可确定,因此,本次对比的重点为K4灰岩以上煤层。煤层对比的方法及依据主要有标志层。层间距。测井曲线特征。煤质特征。沉积旋徊特征。砂体变化以及煤层本身厚度,顶底板特征等,各主要可采煤层综合对比。

K4灰岩以下煤层按照前述对比特征易于对比,如:15#煤位于太原组底部,第一旋徊之中,K2灰岩以下20米左右,属厚煤层,夹矸层较多,曲线异常幅值高,厚度大,硫分含量较高,对比可靠。12#煤位于太原组中部,K3与K4之间,第二旋徊之中,位于K4灰岩下5米左右,一般有一层稳定的夹矸,硫分含量偏高。12#煤虽然层位稳定,但可采范围不大,仍属局都可采的薄煤层。K4为高电阻率低伽马,其下为11#煤,仅为一煤线,具有高伽马异常,曲线组合特征明显且稳定,可作为12#煤的物性标志。

K4灰岩之上煤层,对比较困难。但K4以上的8#煤,为区内仅次于15#煤的主要可采煤层,9#煤组及6#煤局部可采,有必要在对比方面多找一些依据。

9#煤组,分9#下。9#。9#上煤,均位于K4至S2砂岩的旋徊之中,9#下煤距K4灰岩顶5米左右,底板为泥岩,顶板为砂岩(S1),在本区的中部发育,视电阻率异常中等,伽马高异常突出,煤层顶底板常有伽马高异常。厚度不均匀,局部厚度可达2。70米(46号孔)。可采区平均厚度0。88米,厚度较大的部位集中在9。10。11线的中段,一般不含夹矸,或局部一层夹矸。9#煤位于S1砂体的枝杈部位,9#上与9#下中间,多不发育,仅见薄煤层。煤线或炭泥岩,层位也不太稳定。9#上煤距下部K4灰岩21米左右,距顶部K7砂岩22米左右,S1砂体之上,S2砂体之下,在本区北部发育,向南尖灭。缺失。最大厚度1。68米,可采区平均厚度0。31米,结构较简单,或有一层夹矸。底板多为泥岩,顶板或间接顶板为砂岩(S2),所以底板电阻率低而伽马值高,而顶板电阻率高而伽马值低,见电测井曲线示意图(图1)。

8#煤组发育在S2砂岩及K7砂岩之间,8#下煤沉积于S2砂岩之上,一般不可采,也不稳定,常变薄尖灭,顶板以砂质泥岩为主,底板砂岩或砂质泥岩,上距K7砂岩12米左右,下距K4灰岩30米左右。8#煤全区大都稳定可采。最明显的标志是顶板的海相泥岩,视电阻率幅度不高,伽马伽马曲线幅值很低,自然伽马曲线煤层顶面较高,有时为明显高异常,而向上幅值渐低,成明显的倒松塔形。有1～3层夹矸,最大厚度可达3。18米。平均厚度1。28米,上距K7砂岩8米左右。由于S2砂体变薄尖灭,在本区西北部有一8#。9#煤合并区,向西北延伸入二矿扩区。

山西组煤层发育情况,远不如太原组,仅6#煤在全区可采范围较大。6#煤发育在K7砂岩之上,山西组第一旋迥之中。底板为K7砂岩,顶板为砂岩。因此,由于顶板的冲刷作用往往使6#煤缺失,物性特征与8#煤截然不同,视电阻率高而自然伽马值低。一般一层夹矸,煤层最大厚度可达l。95米,可采区平均厚度0。90米,以中灰,中――富硫煤为主,但6#煤无机硫含量高,脱硫率最高。同一旋迥中有不稳定的5#煤,零星分布,无对比意义。

4#煤位于6#煤之上14米左右,发育在山西组第二旋迥之中,4#煤局部地区发育,且煤层较厚,但面积不大,大部分地区不可采。该煤层间接顶板多为砂岩,煤层多位于高阻砂岩之下,底板多为泥岩。砂泥岩,视电阻率及伽马幅值较低,而自然伽马较高。与4#煤处于同一旋迥之中的3#煤层,分上。下两层,两层煤间距最大15。07米,有时合并,3#下煤仅零星可采。3#上煤仅北部可采,最大厚度可达1。38米,可采区平均厚度0。75米。3#煤在山西组上部煤层中,伽马异常幅度最高,3#煤顶底板一般为较厚层砂岩,在视电阻率曲线上位于很宽的高异常中间的凹中,伽马伽马异常突出,易于辨认。煤质特征明显。属中灰。低硫煤。2#煤及1#煤处于第二旋徊之中,2#煤常分为二层薄煤层,层位稳定,但无可采点,1#煤是山西组最上一层煤,距K8砂岩3米左右。

山西阳泉五矿井田地质特征及可采煤层对比研究