山西柳林鑫飞毛家庄煤业有限公司煤矿地质特征与煤层煤层稳定程度分析

山西柳林鑫飞毛家庄煤业有限公司煤矿地质特征与煤层煤层稳定程度分析

穆永刚

山西鑫飞能源投资集团有限公司，山西省吕梁市柳林县 033300

摘要：在煤矿区域地质勘查中，每层对比会对勘探结果以及生产产生较大影响，通过应用煤层对比法，可有效提升煤矿区域勘探精度。本文首先对常用的煤层对比法进行介绍，然后以山西柳林鑫飞毛家庄煤业有限公司煤矿煤矿为研究对象，对煤矿区域地质特征以及煤层对比法的应用方式和效果进行详细探究。

关键词：煤矿区域；煤层对比；标志层；

1研究区地质特征

1.1地层

本井田位于鄂尔多斯聚煤盆地东缘的河东煤田中段，柳林国家规划矿区柳林北区南部。岀露地层有古生界寒武系崮山组、长山组、凤山组，奥陶系下统冶里组、亮山甲组，中统下马家组、上马家组、峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，二叠系上统上石盒子组、石千峰组；中生界三叠系下统刘家沟组、和尚沟组；新生界新近系上新统、第四系地层不整合分布于各时代地层之上

1.2构造

河东煤田位于山西省西部鄂尔多斯地块东部边缘，东以离石大断裂与山西地块相邻，北端与东西向的呼和断陷及其以北的东西向阴山隆起带为邻，南端以汾渭地堑系为界与东西向秦岭褶皱带相遇，区域构造基本特征，从地块内构造形迹特征分析，南北、东西方向均存在着显著差异。

2煤层特征

2.1含煤性

二叠系下统山西组为一套陆相碎屑岩含煤地层，地层厚46.74m-58.63m，平均53.15m。岩性主要由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩间3-4层中、细粒砂岩和3-5层煤层组成。所含煤层中；下部4号、5号煤层为稳定可采煤层，其余煤层不稳定、不可采。依据岩性特征叙述如下：

K₄底-1号煤层顶：厚0-7.25m，平均厚4.83m。岩性主要为浅灰色-深灰色，泥岩、砂质泥岩夹中、细粒砂岩。泥岩、砂质泥岩中局部夹菱铁质结核，含不完整植物化石，具水平纹理；中、细粒砂岩交错层理发育。

1号煤层：厚0-0.40m，平均厚0.28m。黑色、块状，以亮煤为主，暗煤次之，属半亮型煤，不可采。

1号煤层底-2号煤层顶：厚12.28m-22.29m，平均厚17.54m。岩性主要为灰色到深灰色泥岩、砂质泥岩，浅灰色中、细粒砂岩。泥岩、砂质泥岩富含炭质，含大量植物叶部化石，具水平纹理；中、细粒砂岩为中-细粒结构，板状交错层理，平行层理发育，含泥质包体。

2号煤层：厚0-0.40m，平均厚度0.38m。黑色，块状、粉末状，以亮煤为主，暗煤次之，属半亮型煤，不可采。

2号煤层底-4号煤层顶：厚9.26m-18.57m，平均厚为13.59m，为中、细粒砂岩夹泥岩、砂质泥岩，中、细粒砂岩为均匀层理、脉状层理，含泥质包体；泥岩、砂质泥岩为薄层状、断口平坦，富含植物碎屑化石。

4号煤层：厚2.80m-4.75m，平均厚为4.04m。黑色、块状、粉末状，条带状结构，参差状断口，玻璃光泽，以亮煤为主，镜煤、暗煤次之，属半亮型煤。

4号煤层底板到5号煤层顶板：厚2.95m-4.17m，平均厚度为3.42m，岩性以泥岩、砂质泥岩为主，也见西粒砂岩、粉砂岩。泥岩、砂质泥岩为深灰色、薄层状，水平层理，含植物化石碎屑；细粒砂岩、粉砂岩为灰色、黄灰色，层面含炭质和少量白云母碎片，间夹薄层泥岩。

5号煤层：厚3.49m-4.97m，平均厚度为4.06m。黑色、块状、粉末状，条带状结构，参差状断口，玻璃光泽，以亮煤为主，镜煤、暗煤次之，属半亮型煤。

5号煤层-K₃顶：厚3.55m-6.28m，平均厚度为3.96m。岩性主要为泥岩、砂质泥岩夹细粒砂岩。泥岩、砂质泥岩为薄层状、中厚层状，平坦状断口。

K₃砂岩：厚0.50m-2.32m，平均厚为1.05m。为一层中-细粒石英砂岩，成分以石英和石英质岩屑为主，硅质泥质胶结，磨圆度较好，分选中等，垂向上呈正序列，发育有板状交错层理。不稳定，局部为粉砂岩，厚度变化大。

本组所含砂岩多以中细粒为主，成分以石英、长石和岩屑为主，有时含煤屑。砂粒磨圆、分选中等，交错层理发育，有时有冲刷下伏地层现象。

该组所含泥岩多具水平层理，局部富含植物茎叶化石。

本组属三角洲体系沉积，随着晚石炭世最后一次海侵的结束，早二叠世早期，井田一带逐渐过渡为三角洲沉积环境，而三角洲沼泽化就成为山西组主要煤层堆积的良好基础，故而沉积了井田主要可采的4、5号煤层。

3煤质特征

井田各煤层煤的物理性质基本相同，颜色为黑色、黑灰色，条痕为黑色至灰黑色，以玻璃及强玻璃光泽为主，少数分层呈油脂光泽，内生裂隙普遍发育，断口为贝壳状、参差状和阶梯状。各煤层为中变质煤，硬度小，脆度大。各可采煤层宏观煤岩特征相近，煤岩组分多以亮煤、镜煤为主，其次为暗煤。煤岩类型为光亮型-半亮型煤，含少量半暗-暗淡型煤分层。煤层主要为条带状、均一状结构，层状构造，其次为线理状结构、块状构造。

各煤层均以镜质组为主，一般含量在60-70％以上，惰质组一般大于20％，半镜质组一般小于10％。镜质组中以均质镜质体、基质镜质体为主，其次是结构镜质体和碎屑镜质体，胶质镜质体、团块镜质体少见。惰质组是煤中的常见组分，以半丝质体为主，其次是丝质体、碎屑丝质体、粗粒体，其它组分少见。半镜质组是次要组分，其中以均质半镜质体、结构半镜质体为主，基质半镜质体少见，碎屑半镜质体仅在含矿物多的暗煤中富集，由于煤化强度较高，故煤中壳质体大部分已消失，只见一些形态模糊的角质体和孢子体。

无机组分均以粘土矿物为主，占10.5-21.2％，其次为硫化铁类、碳酸盐类。粘土矿物呈分散状、条带状、小团块状分布于煤中，部分充填胞腔。黄铁矿呈微粒状、莓球状、块状或充填于胞腔与裂隙中。碳酸盐类充填于次生裂隙或丝质体、半丝质体胞腔中。

显微煤岩类型以微镜煤为主，其次为微镜惰煤，微惰煤含量不高，一般在4.9-21.6％之间，微矿物煤和微矿质类型之和在2-21.6％之间。微镜煤中以微无结构镜煤为主，微镜惰煤中以镜质体为主。

表1 各煤层显微组分测定结果表

4煤层稳定程度评价

依据《煤矿地质工作规定》，煤层稳定性以煤层变化规律和可采性划分，采用定性和定量结合的方法确定。遇两种方法评定结论不一致时，综合分析以定性方法为主。

4.1定性评价

稳定性定性评价以煤层厚度变化规律、煤层结构、煤类及可采区范围确定。

井田内4号煤层，煤层厚度变化不大，钻孔煤层全部可采，煤层结构简单，含0-2层夹矸，1个煤类。定性评价为稳定煤层。

井田内5号煤层，煤层厚度变化不大，钻孔煤层全部可采，煤层结构简单，含0-2层夹矸，1个煤类。定性评价为稳定煤层。

井田内8号煤层，煤层厚度变化不大，钻孔煤层全部可采，煤层结构简单，含0-1层夹矸，1个煤类。定性评价为稳定煤层。

井田内10号煤层，煤层厚度变化较大，钻孔煤层局部可采，煤层结构简单，含0-1层夹矸，1个煤类。定性评价为不稳定煤层。

4.2定量评定

以不同厚度煤层的可采性指数和煤厚变异系数确定：可采性指数K_m法和煤厚变异系数γ法。

评价煤层稳定性的主、辅指标 表4-9

（1）4号煤厚2.80-4.75m，平均4.04m，以厚煤层为主。参评的18个见煤点均可采。经计算4号煤层可采性指数Km为1.00，厚度变异系数γ为10.42%，4号煤层定量评价为稳定煤层。

（2）5号煤厚3.49-4.97m，平均4.06m，以厚煤层为主。参评的35个见煤点均可采。经计算5号煤层可采性指数Km为1.00，厚度变异系数γ为7.59%，5号煤层定量评价为稳定煤层。

（3）8号煤厚1.78-4.39m，平均3.73m，以厚煤层为主。参评的22个见煤点均可采。经计算8号煤层可采性指数Km为1.00，厚度变异系数γ为16.04%，8号煤层定量评价为稳定煤层。

（4）10号煤厚0-1.43m，平均0.88m，以薄煤层为主。参评的14个见煤点局部可采。经计算10号煤层可采性指数Km为0.79，厚度变异系数γ为43.51%，10号煤层定量评价为不稳定煤层.

综上所述，4、5、8号煤层稳定性综合评价为稳定煤层，10号煤层稳定性综合评价为不稳定煤层。井田内4、5、8号煤层为稳定煤层，其资源储量占全井田资源储量的93%，井田内煤层稳定程度为简单。

4.3物性特征对比法

利用物性特征对比是本次煤层对比的又一重要手段。其依据是沉积环境的稳定性，表现为岩性组合的相似性。而相似的岩性组合特征或同一煤层特征又表现为物性曲线形态的相似性。

图1 4煤层测井曲线特征图

图2 5煤层测井曲线特征图

如图1所反映的就是4煤层的典型曲线形态，特点是LL3曲线幅值中间高，呈锥形；GGS曲线幅值平缓呈小锯齿形，其组合形态明显，是4煤层对比的重要依据。而图2所反映的是5煤层代表性的曲线形态，LL3曲线幅值底部高，顶部缓呈斜坡形；GGS曲线幅值平缓呈锯齿形，亦是5煤层对比的重要依据。

5结语

本文主要以山西柳林鑫飞毛家庄煤业有限公司煤矿为研究对象，对标志层法、层间距法、岩性组合法、物性特征对比法。在煤层煤层稳定程度评价进行了详细探究，根据本文分析可见，利用上述几种方法，在区内煤层对比中综合运用，取长补短，相互配合，使各可采煤层易于对比，依据充分。综上所述，4、5、8号煤层稳定性综合评价为稳定煤层，10号煤层稳定性综合评价为不稳定煤层。井田内4、5、8号煤层为稳定煤层，其资源储量占全井田资源储量的93%，井田内煤层稳定程度为简单。

参考文献：

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[2]王二利,王亮飞.冯家塔煤矿三采区煤层对比特征[J].陕西煤炭,2014,33(5):86-88.

[3]王清,赵贤.煤田地质勘查中煤层对比方法初探[J].环球人文地理,2017，6(9):55-57.作者简介：穆永刚，男，（1990.9-）汉族，山西省吕梁市人，本科，工程师，主要从事煤矿水文地质研究及煤矿安全管理工作。