沈宜厚
(山西省煤炭地质115勘查院,山西大同037003)
增子坊井田位于大同煤田西南部,朔州市右玉县城东南21km处的元堡子镇增子坊村西,属于黄土半掩盖区,东距大同市约77km。井田范围由9个拐点坐标圈定,井田东西最长4.6km,南北宽1.96km,面积为7.6036km2。
根据井田内出露的及钻孔所揭露的地层由老到新为:奥陶系下统亮甲山组(O1l)、奥陶系中统下马家沟组(O2x)、石炭系中统本溪组(C2b)、石炭系上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、二叠系下统下石盒子组(P1x)、白垩系下统左云组(K1z):第四系中、上更新统(Q2+3),其中石炭系上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)为本井田含煤地层。
(1)石炭系上统太原组(C3t):为本井田主要含煤地层,全井田赋存,上部为深灰色砂质泥岩及薄层砂岩,间夹1、2、3号煤层。中部主要为灰白色砂岩、砾岩,夹薄层深灰色砂质泥岩。下部为主要含煤层段,含4、5、6、7、8、9、10号7层煤层,主要由深灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩、海相泥岩、泥灰岩、粉砂岩、灰白色砂岩及煤层组成。煤层中夹有薄层高岭岩、炭质泥岩。8号煤层顶部的泥灰岩及海相泥岩中偶见动物化石。底部为中粗粒石英砂岩或砂砾岩(K2),层位稳定,太原组地层厚度87.00~129.88m,平均厚度为111.28m,与下伏本溪组地层整合接触。
(2)二叠系下统山西组(P1s):为本井田次要含煤地层,全井田大面积赋存,上部以浅灰色砂质泥岩、粉砂岩与灰白色砂岩为主,夹有薄层粘土岩。下部以深灰色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩与薄层灰白色砂岩为主,中夹山3、山4两层煤。底部为灰白色中粒砂岩、粗粒砂岩、含砾粗粒砂岩,有时相变为细粒砂岩(K3),平均厚度为6.61m。山西组地层厚度0~85.40m,平均厚度为54.52m,与下伏太原组地层整合接触。
本井田含煤地层为二叠系下统山西组及石炭系上统太原组,共含煤12层。其中:山西组地层含煤2层,编号为山3、山4,煤层总厚度为0.10m,含煤系数为0.18%,结构简单,不可采且零星赋存,本文不再评价;太原组地层含10层煤层,编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10号,其中5号煤层局部分叉出5-1煤层,煤层总厚度22.88m,含煤系数20.56%。其中可采煤层为4、5-1、5、6、8号,可采煤层总厚度20.54m,含煤系数19.00%。
(1)稳定煤层:煤层厚度变化很小,变化规律明显,结构简单至较简单;煤类单一。全区可采或大部分可采。
(2)较稳定煤层:煤层厚度有一定变化,但规律性较明显,结构简单至复杂;有2个煤类。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。
(3)不稳定煤层:煤层厚度变化较大,无明显规律,结构复杂至极复杂;有3个或3个以上煤类。包括:
①煤层厚度变化很大,具突然增厚、变薄现象,全区可采或大部分可采;
②煤层呈串珠状、藕节状,一般连续,局部可采,可采边界不规则;
③难以进行分层对比,但可进行层组对比的复煤层。
(4)极不稳定煤层:煤层厚度变化极大,呈透镜状、鸡窝状,一般不连续,很难找出规律,可采块段零星分布;或无法进行煤分层对比,且层组对比也有困难的复煤层。
井田内共含可采煤层5层:即 4、5-1、5、6、8号煤层,各可采煤层特征见表1。
(1)4号煤层:煤厚0~3.92m,平均0.97m。煤层结构简单,含夹矸0~1层,多为单一结构。煤层顶板为中、粗粒砂岩、砂质泥岩,底板为粉砂岩、砂质泥岩,主要赋存于井田东北部及中西部,4号煤层在井田内属局部赋存可采煤层。
表1 可采煤层特征表
(2)5-1号煤层:为5号煤层分叉煤层,上距4号煤层0.80~13.60m,平 均 3.60m;煤 厚 0~4.46m,平 均2.06m。煤层结构简单,含夹矸0~2层,多为单一结构,煤层顶板多为砂质泥岩、粉砂岩,底板为砂质泥岩、泥岩。主要赋存于井田西部,5-1号煤层在井田内属分叉区大部赋存可采煤层。
(3)5号煤层:上距 5-1号煤层 0~6.19m,平均1.26m;煤厚0~15.55 m,平均11.22m,井田东部5-1、5号煤层合并,合并区煤厚4.47~18.58,平均13.20m,煤层结构复杂,含夹矸0~10层,多为2~4层。煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩,底板为砂质泥岩、细粒砂岩。5号煤层在井田内属全区赋存可采煤层。见图1。
(4)6号煤层:上距5号煤层1.63~14.01m,平均5.99m;煤厚0~1.85m,平均1.20m,煤层结构简单,一般不含夹矸,煤层顶板为粉砂岩、砂质泥岩,底板为砂质泥岩、中粒砂岩及粗粒砂岩。全区除东南部07071孔和东北部补Z0805无煤,Z1001、Z1002、F0909不可采外。6号煤层在井田内属大部分地区赋存面可采煤层。
(5)8号煤层:上距6号煤层2.29~14.21m,平均7.07m;煤厚3.25~6.80m,平均5.09m。煤层结构简单,含夹石0~3层,多为0~2层。煤层顶板多为砂质泥岩、细粒砂岩,底板为砂质泥岩、中、细粒砂岩。8号煤层在井田内属全区赋存可采煤层。
薄煤层以煤层可采性指数Km为主,煤层变异系数γ为辅;中厚及厚煤层以煤厚变异系数为主,可采性指数为辅。见表2。
煤层可采性指数(Km)和煤厚变异系数(γ)计算方法:
(1):煤层可采性指数(Km):
式中:Km——煤层可采性指数;
n——参与煤层厚度评价的见煤点总数;
n′——煤层厚度大于或等于可采厚度的见煤点数。
图1 5号煤层赋存范围及厚度等值线图
表2 评价煤层稳定性的主、辅指标
(2)煤厚变异系数(γ):
式中:γ——煤厚变异系数;
M1——每个见煤点的实测煤层厚度,m;
—煤矿(或分区)的平均煤层厚度,m;
n——参与评价的见煤点数;
S——均方差值,m。
根据井田内施工钻孔点数及各煤层厚度,经计算,各可采煤层的可采性指数及变异系数见表3。
4号煤层在井田赋存范围内平均厚度为0.97m,属于薄煤层,可采性指数Km=0.40,煤厚变异系数γ=124%,4号煤层为极不稳定煤层;
5-1号煤层在井田赋存范围内平均厚度为2.06m,属于中厚煤层,可采性指数Km=0.90,煤厚变异系数γ=45%,5-1号煤层为较稳定煤层;
表3 增子坊井田可采煤层稳定性的主、辅指标
5号煤层在井田赋存范围内平均厚度为11.22m,属于厚煤层,可采性指数Km=1.00,煤厚变异系数γ=21%,5号煤层为稳定煤层;
6号煤层在井田赋存范围内平均厚度为1.20m,属于薄煤层,可采性指数Km=0.95,煤厚变异系数γ=20%,6号煤层为稳定煤层;
8号煤层在井田赋存范围内平均厚度为5.09m,属于薄煤层,可采性指数Km=1.00,煤厚变异系数γ=13%,8号煤层为稳定煤层。
增子房井田内可采煤层稳定性采用定性和定量结合的方法确定为:4号煤层为局部赋存极不稳定局部可采煤层;5-1号煤层属井田分叉区内大部赋存较稳定可采煤层;5号煤层属井田内全区赋存稳定可采煤层;6号煤层属井田内大部分地区赋存且稳定可采煤层;8号煤层属全井田内赋存稳定可采煤层。
参考文献:
[1] 山西煤田地质勘探115队.山西大同煤田北部石炭二迭纪详查勘探地质报告[R].
[2] 煤、泥碳地质勘查规范[S].
[3] 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局.关于印发煤矿地质工作规定的通知[R].