浅谈古城一号井田煤层对比

摘 要：古城一号井田位于陕西省府谷县，一号井田范围内2层可采煤层共获资源储量85246.1万吨，分别为4号煤层和8号煤层，具有对比意义还有9号煤层，不是本区主采煤层。本文分别从沉积旋回法、标志层法、煤层自身特征法、煤层间距及煤层底板标高追索法和地球物理测井曲线法5种方法对井田内煤层进行对比。

关键词：沉积旋回；标志层；煤层对比

1 井田概况

古城一号井位于陕西省府谷县北部，距府谷县城直线距离约50km。行政区划隶属府谷县古城镇管辖。井田地处陕北黄土高原的北端，地形支离破碎、沟壑纵横。地势总体东北部高，西南部挠褶带低，井田内海拔标高一般在980～1150m之间，平均高程在1090m左右，相对高差170m。该井田主体构造表现为向北西微倾的近水平地层，平均倾角小于3度，局部发育宽缓的波状起伏和小的隆起；在井田南部有挠褶带，呈NW-SE向展布；无岩浆活动痕迹，构造简单。其地层属于华北型地层，由老至新依次为：奥陶系中统峰峰组，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，上统上石盒子组、石千峰组，三叠系下统刘家沟组及第四系。区内含煤地层为石炭系二叠系。山西组和太原组是区内的含煤地层，总厚度147.75～191.90m，平均172.57m。在施工的钻孔中均见有煤层，共含煤层4～9层，具有对比意义的3层，其中可采煤层2层，分别为4号和8号煤层。

2 煤层对比方法及依据

采用沉积旋回法、标志层法、煤层自身特征法、煤层间距及煤层底板标高追索法、地球物理测井曲线法等综合手段对古城一号井田煤层进行对比，现将各种对比情况简述如下：

2.1 沉积旋回法

山西组为一套河湖交替相含煤沉积，其沉积厚度、含煤性、煤层的赋存状态均受古地理环境的控制。首先根据现代沉积学中沉积体系的演化和聚煤周期性，采用由下向上从粗碎屑沉积到细碎屑夹炭质泥岩、煤层沉积结束，作为一个沉积旋回的划分方法，将山西组划分为3～4个旋回（图1）。2、4煤层均赋存于各沉积旋回的顶部或上部。太原组则为一套海陆交互相的含煤沉积，按沉积特征、岩性组合及含煤情况由下向上可划分为三个岩性段。第一段为滨海环境向有利于聚煤环境阶段过渡的产物，可进一步划分为1～2个次级旋回，11号煤层赋存于下部旋回的顶部或上部；第二段为一套由滨海演化为三角洲平原为主的沉积，可划分为1～2个次级旋回，9-1煤层赋存于各旋回的顶部或上部；第三段主要为三角洲平原成煤环境下的代表性沉积，可划分为2～4个次级旋回，6、8煤层赋存于各旋回的顶部或上部。

2.2 标志层法

区内层位稳定，分布范围广，在厚度、颜色、岩性特征等方面不同于相邻岩层，可作为地层、煤层对比标志的有H1石灰岩标志层及S1、S2、S3、S4、S5等5层砂岩标志层。

2.2.1 H1标志层：为灰黑色生物碎屑石灰岩，厚0.63～15.36m，平均5.4m，局部相变为含生物碎屑的泥灰岩或泥岩，区内层位非常稳定。位于太原组第一段顶部，其下为11号煤层，是划分第一、二段界线的重要标志层。

2.2.2 S1标志层（晋祠砂岩）：位于太原组第一段底部，层位稳定，厚度一般2～4m。岩性为灰白、灰褐色厚层状中-粗粒长石石英砂岩，分选性中等，磨圆度为棱角～次棱角状。钙质胶结，硬度较大。该砂岩以其稳定的厚度和特殊的岩性特征不同于相邻岩层，是划分太原组和本溪组地层的重要标志层。

2.2.3 S2标志层：位于太原组第二段的中下部，以中、粗粒石英砂岩为主，是划分第一、二段界线的重要标志层。

2.2.4 S3标志层：区内分布广泛，位于太原组第三段的底部，主要为中、粗粒长石石英砂岩，局部相变为细砂岩，是区分8煤层与9-1煤层及第二、三段界线的重要标志层。

2.2.5 S4标志层：灰白色细粒石英砂岩或长石石英砂岩，局部相变为泥质粉砂岩或泥岩，在井田内分布较稳定，厚0～32.85m，平均10.14m。位于太原组第三段中部，其下为8煤层，上为6号煤层，是8号和6号煤层之间的重要标志。

2.2.6 S5标志层：灰白色中、粗粒石英砂岩或长石石英砂岩，在区内分布广泛，厚度0～52.57m。位于山西组中下部，其上为4煤层，是太原组与山西组划分的重要标志层。

2.3 煤层自身特征法

4煤层产于山西组底旋回的顶部，层位稳定，全区分布，厚度3.30～14.58m之间，平均厚度7.94m，煤层厚度总体由西向东变大，变化规律较明显，并普遍含有3～7层夹矸；该煤层以其厚度较大，层位稳定，结构独特易与相邻煤层区别。

8煤层位于太原组第三段的中部，层位稳定，全区分布，煤层厚度在8.55-25.00m之间，平均厚度18.28m，总体由中间向西南、东北两边厚度逐渐增大，变化规律较明显，并普遍含有3～8层夹矸；该煤层以其厚度巨大，层位稳定这一特征亦可与其它煤层相区分。

2.4 间距及煤层底板标高追索法

区内地层产状较平缓，构造较简单，煤层层位稳定，虽局部形成一些宽缓的波状起伏和鼻状隆起，但波幅较小，因此，相邻煤层间距变化不大（表1），并有一定规律可循。如8煤层与9-1煤层之间的层间距稳定在5.11～12.59m间，相当稳定，规律性十分明显。因此，利用上述主要煤层的层间距及其变化规律，结合煤层底板标高进行逐孔追索对比，能有效地确定其它煤层的相对空间位置，该方法是本次煤层对比的主要方法之一。

表1 煤层间距一览表

2.5 测井曲线法

二叠系下统山西组至石炭系上统太原组为本区含煤地层，含煤4、8、9-1三层。其主要可采煤层4、8煤层在各种参数曲线上都有突出的形态特征，其中9-1煤层发育较差，厚度结构变化较大，零星可采，不连片，仅对4、8煤层进行了测井曲线对比工作，在各参数曲线上，4、8煤层与围岩物性差异明显，形态特征突出，利用其物性特征及各自的形态特征进行煤层对比，准确可靠，现分述如下：

2.5.1 4煤层物性特征

4煤层结构复杂，一般含3～9层夹矸。三侧向电阻率曲线呈明显的高幅值多峰异常反映，一般为1800-3000Ω.m。其煤层上部电阻率值略低，下部较高，形态多为山峰状；自然伽玛曲线中低异常，其顶部、中部有明显的高异常反映；伽玛伽玛曲线呈明显的高异常反映，一般为8000-9500cps，上部其值略低，下部较高，煤层中部有明显的低幅值异常；声波时差曲线呈明显的高异常反映，一般为400-520μs /m，煤层中部有明显的低幅值异常；自然电位曲线呈明显的馒头状负异常反映（图2）。

2.5.2 8煤层物性特征

8煤层结构复杂，一般含7～15层夹矸。三侧向电阻率曲线呈明显的高幅值多峰异常反映，一般为1800-3000Ω·m，中下部有明显的低幅值异常；自然伽玛曲线中低异常，煤层中下部有明显的高异常反映；伽玛伽玛曲线呈明显的高异常反映，一般为8000-9500cps，中下部有明显的低幅值异常；声波时差曲线呈明显的高异常反映，一般为400-520μs/m；自然电位曲线呈明显的馒头状负异常反映。煤层底板有一层薄煤或碳质泥岩似一尾巴依附于8煤层，该煤层有时与8煤层合并，特征稳定（图3）。

2.5.3 9煤层物性特征

9煤层大部分不可采，多为碳质泥岩，煤层 厚度明显小于4、8煤层。

9煤层三侧向电阻率曲线中部幅值高于上下部，呈山字型形态特征，一般为1000-2000Ω.m；伽玛伽玛曲线中部幅值低于上、下部，一般为6000-8000cps；自然伽玛曲线中部幅值高于上、下部；声波时差曲线中部幅值低于上下部，一般为360-450 us/m。

3 结束语

区内各煤层的稳定性、发育状况、控制及研究程度不同，因此对比的可靠性存在一定的差异。4煤层赋存于山西组第一旋回上部，层位稳定，煤层厚度大，厚度与其它煤层存在明显差异，结构独特；8煤层赋存于太原组第三段，在井田内厚度及间距均十分稳定；9-1煤层赋存于太原组第二段上旋回顶部，层位较稳定，与8煤层间距稳定，对比标志较稳定，上述各煤层对比标志明显，控制和研究程度高，对比结果可靠。

参考文献

[1]安徽省煤田地质局第三勘探队.陕西省府谷石炭二叠纪煤田古城勘查区煤炭勘探报告[R].2013.

[2]夏邦栋.普通地质学[M].北京：地质出版社，1995.

[3]王定武，王运泉.煤田地质与勘探方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，1995.

[4]楚泽涵.地球物理测井方法与原理[M].石油工业出版社， 2007.

作者简介：刘雷（1983-），男，汉族，安徽界首人，地质工程师，现在安徽省煤田地质局第三勘探队从事煤田地质工作。