东胜煤田新街勘查区延安组煤层对比与特征分析

孙庆茹 王连芳 牛美琴

摘要：本文以煤层沉积学理论为指导，采用野外地质勘查工作及室内整理相结合的方式，从新街地区侏罗系延安组主要煤层的特征入手，通过对煤层间及钻孔间的对比分析，阐述了新街地区的煤层特征和煤质特征，并总结了研究区的聚煤规律。研究结果表明，新街地区侏罗系中下统延安组含五个煤组，含煤系数近10%，可采煤层4—9层，可采含煤系数5.9%；地层厚度为东部较厚，且第一岩段含煤性最好，第二、第三岩段次之；可采煤层总厚度变化趋势为两边厚中间薄；煤质原生参数如灰分、显微组分含量等都具有分带性，具有低灰分产率、高惰性组含量及煤层中稳定富惰层的周期性出现等基本特征，表明了泥炭沼泽发育过程的高位化。

关键词：新街地区煤层特征煤质聚煤规律

成煤作用的环境条件控制着煤的岩石组成和煤质变化，诸如泥炭沼泽的覆水程度、煤层厚度变化趋势、距陆源的距离、沼泽稳定性等；反之，煤层及煤质的特征也反映着成煤的环境条件。两者具有辩证统一的关系。因此对煤层特征及煤质特征的研究对比，无论从生产上还是科研上来说，都具有十分重要的意义。本文以煤层沉积学理论为指导，采用野外地质勘查工作及室内整理相结合的方式，从新街地区侏罗系延安组主要煤层的对比研究入手，通过对煤层间及钻孔间的对比分析，阐述了新街地区的煤层特征和煤质特征，并总结了研究区的聚煤规律，服务于研究区勘探实践。

1.研究区地质概况

1.1地层

工作区地层产状平缓，地表大面积出露第四系风积层和湖积层，局部地段分布白垩系下统志丹群（K1）。根据所收集资料、野外填图和钻孔揭露情况，本区地层特征由老到新依次为三叠系上统延长组（T3y）、侏罗系中下统延安组（J1-2ya）、侏罗系中统直罗组（J2）、侏罗系中统安定组（J2a）、白垩系下统志丹群（K1）和第四系（Q）。

1.2构造

勘查区位于伊盟隆起区南部，属东胜煤田的一部分。根据已有钻孔和邻区资料分析，工作区总体为一向南西倾斜的单斜构造，地层走向大致为SE120～140°，倾向SW，倾角1～3°。褶皱断裂构造不发育，但局部有小的波状起伏，无岩浆活动，构造复杂程度属简单型。

根据二维地震解释成果，普查区内发现一个正断点：位于247线293CDP点，倾向SW，视倾角74°，落差约20—22m。

1.3成煤沉积演化

在中晚侏罗世早期，地壳刚开始沉降，速度较缓慢，此时以河流作用为主，接受了河流相沉积，形成延安组底部的河流相沉积产物，随之本区沉降幅度增大，陆源碎屑物的供给速度低于沉降速度，造成本区水较深，沉积了细碎屑岩。频繁的升降运动在沉积产物表现为韵律性，在滨湖地带和局部沉降缓慢地段，发育了泥炭沼泽相，形成了本区的5、6号煤组。

嗣后，地壳又逐渐隆起，湖水渐退，在河流入湖处形成以河流作用为主的建设性三角洲，在三角洲的前缘和分流河道间形成沼泽化地带，沉积了3号、4号煤组。二个煤组之间的特征显示了较明显的继承性，说明此时地壳升降运动虽有反复，但总体趋势是上升的。

此后，地壳开始较大幅度上升，因各地上升速度不同，造成河流的改道和变迁，在河流入湖处，形成较多的三角洲，在废弃的三角洲朵叶上，由于沉积物供应减少和沉积物的差异压实作用，造成局部的湖水倒灌，在原分流河道间形成分流间湾，形成沼泽化地带，造成泥炭堆积，它与废弃朵叶上地势低洼地相连，形成本区的2号煤组。到中侏罗世，盆地整体上升，接受沉积，结束了本区的成煤历史（李思田等，1992）。见图1。

据盆地侏罗纪沉积体系与聚煤演化史研究及工作资料，新街地区成煤作用主要发生在河流沉积体系和湖泊三角洲沉积体系。前者发育在延安组的下部和上部，大面积分布的冲积平原、河间及废弃河道的泛滥平原具有多起的泥炭沼泽，形成了第三岩段和第一岩段，包括了2、5、6煤组，富煤单元与河流沉积的砂体厚度呈正相关关系；后者发育在延安组中部，大规模的三角洲朵叶体平原有多期稳定的泥炭沼泽堆积，形成了第二岩段，包括了3、4煤组，富煤单元与三角洲朵体分布相吻合。其煤质变化及煤层特征与沉积环境互为映射（张泓，白清昭，张笑薇等，1995；张泓，李恒堂，熊存卫等，1998）。

2.煤层对比方法

煤层对比是煤田研究中最关键的问题，直接影响资源/储量估算的精度和资源量的多少。工作区为陆相含煤地层，河流和浅水湖泊三角洲沉积，相变大，煤层变薄、分叉、尖灭现象普遍，横向上相变频繁，没有明显的标志层；纵向上岩性变化大，煤层层数多，较稳定的标志层不是很明显。因此，煤层对比采用了多种方法手段进行综合对比，无论从区域上，还是本勘探区，初步结果显示效果较好。

2.1沉积旋回法

2.2标志层法

颜色是沉积物对古气候的直接反映，与古气候变化密切相关，纵观延安组含煤岩系及其基底和上覆地层，颜色是划分组的一个重要标志。本区延安组上覆地层为直罗组、安定组，直罗组的颜色一般为黄绿色、灰绿色砂岩为主，安定组则以紫灰色、暗紫色、黄绿色互层组成的杂色泥质粉砂岩等为主，而延安组多为灰白色、灰色、深灰色、灰黑色砂岩与泥岩不等厚互层，并夹炭质泥岩及煤层。延长组顶部以灰绿色长石石英砂岩为特征，局部夹有紫红色泥岩，是区分延安组、延长组分界的最明显的标志。

2.3层间距法

4.煤质特征

4.1宏观煤岩特征

据统计，研究区内第一、三岩段煤岩类型以暗淡型为主，其次为半暗型；第二岩段以半暗型为主，其次为暗淡型，见少许半亮型。反映了河流相和湖泊三角洲相沉积环境的不同。

例如4-1煤为半暗型，条带状结构，层状构造，见亮煤呈薄层状，厚3-10mm，少量丝碳夹生。6-1煤为暗淡型，局部为块状结构，粒状构造。

4.2显微煤岩特征

区内各煤层显微煤岩组分以丝质、半丝质组为主，平均值含量为56.65-84.86%，镜质组次之，平均值含量24.74-42.56%，稳定组及半镜质组少量，含量分别为0.27-1.00%，0.13-0.50%。矿物质含量以粘土组为主，含量为0.60-6.18%，氧化硅组，含量0.00-1.39%，硫化物组0.00-1.38%，碳酸盐组0.00-1.39%，硫酸盐组0.00%。

据GB/T17607-1998煤的显微组成分类原则，2-2中、3-1、5-1、6-1、6-2、6-3六个煤层属低镜质组煤（镜质组含量??40%），4-1煤层属中镜质组煤（镜质组含量40-60%）。反射率测定结果，Rmax平均值为0.61%，处于烟煤I阶段（0.6%≤Rran??1.0%）。垂向上，从上到下反射率逐渐增加，同一剖面反射率增加的幅度小于0.1%，符合希尔特定律，为深成变质作用。

4.3煤的工业性质

研究区原煤干燥基灰分产率7.14%-11.30%，平均8.33%，属特低—低灰煤；浮煤干燥无灰基挥发分产率32.01%-36.58%，平均35.07%，以中高挥发分煤为主，少量高挥发分煤；原煤全硫分一般在0.60%-0.77%之间，平均为0.67%，以特低硫煤为主，少量低硫煤；原煤磷含量一般为0.006%-0.009%，平均为0.007%，以特低磷煤为主；原煤干燥基高位发热（Qgr.d）一般为28.72～31.46MJ/kg，平均30.16MJ/kg，属高—特高热值煤；浮煤粘结指数均为0，属不粘煤；煤灰软化温度（ST，℃）1080℃～1410℃，以中等软化温度灰为主，较低软化温度灰次之；煤灰流动温度（FT）一般1120℃～1455℃，以较低流动温度灰为主，中等流动温度灰次之。据区内主要可采煤层浮煤挥发分和浮煤粘结指数确定该区煤类以不粘煤（BN31）为主，长焰煤（CY41）次之。

综上所述，普查区内主要可采煤层属较低灰分、低镜质组、低阶烟煤，具特低—低灰、中高挥发分、低—特低硫、特低磷、高—特高热值的特点，各煤层均不具粘结性；煤类以不粘煤（BN31）为主，长焰煤（CY41）零星分布。因此，该区煤的主要工业用途为动力、发电、民用等，也可以考虑粉煤悬浮床气化用煤。

5.聚煤规律分析

研究区含煤岩系为侏罗系中下统延安组陆源碎屑沉积，包括三个岩段五个煤组（2、3、4、5、6煤组），其中第一、三以粗碎屑岩为主，第二岩段以细碎屑岩为主。含煤地层岩石粒度具有北粗南细特点；含煤地层厚度具有西薄东厚的特点；可采煤层总厚度有东西部较厚，向中部变薄的趋势；地层中部3、4煤组层位稳定，厚度变化小，煤层结构较简单；上下部的2、5、6煤组，厚度具一定变化，煤层常分叉变薄，并含1-2层夹矸。煤的聚集背景为内陆大型湖盆，成煤区围绕深湖呈环带分布，聚煤区位于冲积体系与湖泊体系的过渡地区，而富煤区主要位于有三角洲充填的浅湖地区。且研究区具有如下的聚煤规律：

第一岩段为延安组沉积早期，以粗砂岩、含砾砂岩开始，中间夹薄层细砂岩和泥质粉砂岩，向上过渡为细砂岩及煤层，岩段顶部为5-1煤层，该岩段下部煤层中灰分较高。说明延安组早期基底高差较大，为河流相沉积，但接近湖区、水流缓慢，沉积物虽然以砂岩为主，但颗粒较细，即所含砾石也比较小。沉积主要表现为对基底的填平补齐作用。

第二岩段为延安组的主要沉积期。主要岩性为各种粒级的砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩及煤层，该岩段有4-5个以上的小旋回。沉积旋回主要为正粒序，但也有反粒序。这个时期的沉积特征反映该区应该为三角洲相沉积。各岩段的厚度差别不大，煤层分布比较稳定，煤层中无夹矸或夹矸少，煤质较好，说明该时期沉积环境比较稳定，最适合于煤炭的聚积。

第三岩段为延安组的沉积结束期。岩石虽然仍以中细粒砂岩和粉砂岩为主。顶部煤层中出现夹矸，煤质变差。反映外部自然条件变化，气候由湿润变干燥，三角洲缩小，河流相沉积增加，分流河道广泛发育。

6.结论

6.1侏罗系中下统延安组（J1-2y）含有2、3、4、5、6五个煤组，煤层平均总厚度17.48m，含煤系数近10%，具有对比意义的煤层10层，含可采煤层4-9层，可采煤层总厚度6.66-20.31m，平均12.37m，可采含煤系数5.9%。

6.2延安组地层厚度变化趋势东部较厚，含煤地层旋回结构清晰，多为正粒序。各旋回中下部多为砂岩，上部多为粉砂岩、泥岩及煤层。各旋回均含可采煤层，各煤层层位较稳定，煤层结构简单，其中第一岩段含煤性最好，第二岩段、第三岩段含煤性次之。可采煤层总厚度变化趋势为东西部较厚，向中部逐渐变薄，其变化趋势与厚度变化趋势较明显。

6.3新街地区煤质的原生参数如灰分、显微组分含量等都具有分带性，其分带特点与富煤单元的轮廓相吻合。该区煤的低灰分产率、高惰性组含量及煤层中稳定富惰层的周期性出现等基本特征，表明泥炭沼泽发育过程的高位化。鄂尔多斯盆地的煤在其聚积条件上具备了十分广阔平坦的废弃三角洲平原环境和十分缓慢沉降的稳定构造条件。