榆神矿区三期规划区煤层赋存特征分析

申张梅，杨 明

(陕西省一八五煤田地质有限公司，陕西 榆林 719000)

0 引言

榆神矿区三期规划区位于陕北侏罗纪煤田榆神矿区的中部，面积约870 km2。三期规划区范围内包括小保当一号、小保当二号、小壕兔一号、小壕兔二号、郭家滩、隆德等勘查区[1]。规划区所处构造单元处于鄂尔多斯台向斜宽缓的东翼—陕北斜坡上，地层整体为一向北西缓倾、平均倾角小于1°的单斜构造。未发现落差大于30 m断层，也无岩浆活动和陷落柱发育，仅表现为一些宽缓的大小不等的波状起伏，构造简单。为此，根据有关资料，分析了该区含煤地层，煤层发育特征及其沉积环境。

1 含煤地层特征

1.1 延安组

总体概况及煤组划分：延安组是规划区的主要含煤地层，与下伏富县组地层呈整合接触，与上覆直罗组呈平行不整合接触[2-4]。该组地层不同程度的遭受古直罗河冲刷，造成顶部部分缺失，区内东北部第5段剥蚀殆尽，厚度159.44～329.86 m，平均厚度263.83 m。岩性以灰白色至浅灰白色粗、中、细粒长石石英砂岩、岩屑长石砂岩及钙质砂岩为主，次为灰至灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层，少量炭质泥岩，局部地段夹有透镜状泥灰岩及黄铁矿结核。延安组地层是一个独立的聚煤沉积体系。含煤岩系的岩性在横向上变化较大，垂向上具有明显的层序韵律结构，依据煤层及岩煤组合特征、物性特征、古生物组合、岩性、岩相特征等，可将其划分5个中级旋回，自下而上编为1～5段，所含煤层自上而下分为1～5个煤组。煤层位于各旋回顶部。

延安组第1段(J2y1)：该段自延安组底部至5-2煤层顶面，平均厚度61.23 m，岩性主要为中粒砂岩、粉砂岩、细粒砂岩及泥岩。5-2煤层赋存于该段顶部，5-3煤层赋存于该段中部。5-2和5-3煤层因受同期河道冲刷均出现了复合-分岔现象。

延安组第2段(J2y2)：该段自5-2煤层顶面至4-1煤层顶面。含4号煤组，段厚平均67.00 m，岩性组合为中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩互层。发育有大部分可采的4-3煤层，局部可采的4-4和4-1煤层。

延安组第3段(J2y3)：该段自4-2煤层顶面至3-1煤层顶面，含3号煤组，段厚平均39.22 m，岩性以灰色泥岩及粉砂岩为主，夹灰白色富云母中细粒岩屑长石砂岩。顶部为主要可采煤层3-1煤。在3-1煤层下5 m左右处有一层厚0.3 m左右的薄煤，层位稳定，在榆神及神府矿区具有区域对比意义。

延安组第4段(J2y4)：该段自3-1煤层顶面至2-2或2-2上煤层顶面。含2号煤组，段厚0～98.09 m，平均55.00 m，因受直罗组沉积前的冲刷及后期剥蚀作用东部缺失该段地层，岩性主要为细粒、中粒或粗粒砂岩、粉砂岩及砂质泥岩；在规划区西南部因泥炭田中发育有同期小型河道冲刷剥蚀使煤层变薄至缺失。2-2煤层可采范围内出现了复合-分岔现象。

延安组第5段(J2y5)：该段自2-2或2-2上煤层顶面至煤系地层顶界。含1号煤组。段厚平均48.90 m。因受直罗组沉积前的冲刷及后期剥蚀作用东部缺失该段地层。本段岩性复杂，规律性不明显。下部以灰色粉砂岩、深灰色泥岩为主，中部以长石岩屑杂砂岩为主，上部以分流河道中形成的灰白色中细粒及中粗粒长石岩屑杂砂岩为主。

1.2 富县组

富县组是陕北侏罗纪煤田含煤岩系的沉积基底，与下伏永坪组呈假整合接触[5-8]。据以往钻孔揭露厚度为0.50～82.10 m，厚度变化较大。富县组是在印支运动后在三叠系凹凸不平的剥蚀面上填平补齐的产物，其岩性、岩相变化快，厚度变化大。富县组岩性序列为：下部一般以灰白色粗-中粒石英砂岩为主，中部为泥岩、粉砂岩及炭质泥岩。上部为砂岩、含砾石英砂岩，顶部为泥岩、粉砂岩。厚度变化主要受控于沉积前古地貌背景，在低凹地带沉积厚，隆起地带沉积薄甚至缺失。f-1煤层赋存于富县组的中上部，在规划区的西南部局部可采。

2 煤层赋存及沉积特征

2.1 煤层赋存特征

三期规划区含煤地层为侏罗系中统延安组和侏罗系下统富县组，延安组共赋存煤层多达20余层(包括煤线)，延安组具有对比意义的编号煤层共18层，自上而下编号为1-1、1-2、1-2下、2-2上、2-2、2-2中、2-2下、3-1、4-1、4-2、4-3、4-4、5-2、5-2下、5-3上、5-3、5-3中、5-3下。富县组含可采煤层1层，为f-1号煤层。各层煤赋存特征见表1及图1。

图1 可采煤层厚度变化示意

表1 三期规划区煤层赋存特征统计表

1号煤组：本区1号煤组可采煤层包括1-2煤层和1-2下煤层。1-2煤层位于第5段顶部，因遭受直罗组剥蚀，该煤层主要分布在规划区的中部，其东北部及西南部地段均大面积缺失，厚度总体变化趋势由西向东逐渐增厚。1-2下煤层赋存于延安组第5段上部，由于遭受直罗组地层剥蚀，该煤层在规划区大部缺失，可采区主要分布在规划区的西北部和中部，煤层厚度由南向北逐渐变厚，规律较明显。

2号煤组：2号煤组位于第4段顶部，2-2及其下分层2-2下煤层是规划区主要可采煤层，2-2煤层在规划区的西南部因古河道冲刷使煤层不可采至缺失。该煤层在规划区内进行了多次分岔，先由东南分别向西北分岔出2-2和2-2下煤层；后又在规划区西北角和西南部分岔出2-2上和2-2中煤层。煤层厚度总体变化趋势为合并区厚，分岔区薄，至各最低可采边界方向煤厚逐渐变薄至不可采。

3号煤组：3号煤组赋存于延安组第3段顶部，是规划区主要可采煤层之一。该煤层仅在规划区的中部有一片不可采区，其余地段均可采，为大部可采煤层。煤层厚度总体变化趋势为四周厚，向中部不可采区方向变薄至不可采。

4号煤组：4号煤组赋存于延安组第2段，4-2煤层位于第2段顶部，可采区主要分布在规划区的南部和东北角；4-3煤层位于第2段中部，是规划区主要可采煤层之一，在规划区大部分可采，不可采区主要分布在规划区的西部。4-4煤层位于第2段下部，该煤层可采区分布在规划区的西南部。

5号煤组：5号煤组赋存于延安组第1段，5-2煤层赋存于延安组第1段顶部，规划区内分东北、西南两片可采范围，东北部可采区内在东北角煤层分岔为5-2上和5-2下煤层，煤层厚度总体变化趋势为合并区厚，分岔区薄，至最低可采边界方向煤厚逐渐变薄至不可采；5-2下煤层赋存于第1段上部，可采区在规划区东部，煤层厚度总体变化由东北向西南至最低可采边界方向煤厚逐渐变薄至不可采；5-3煤层赋存于延安组第1段中部，规划区范围内仅西部小面积不可采，5-3煤层在规划区发生了多次分岔，首先在规划区的西部和中部地段分岔为5-3和5-3下煤层，后又在规划区东南部分岔出5-3上和5-3中煤层，煤层厚度总体为中部合并区厚，分岔区薄，变化趋势为中部向东部和西部逐渐变薄；5-3下煤层赋存于延安组第1段下部，可采区主要分布在规划区中部。

富县组：f-1煤层赋存于富县组中上部，在规划区的西南角小面积可采，可采区域由北向南增厚，规律明显，规划区煤层分布范围内局部可采。

2.2 沉积特征分析

含煤地层沉积环境：侏罗系中统延安组为本区主要的含煤地层，成煤环境为大型湖泊三角洲体系的组成部分，沉积序列由湖泊三角洲—湖湾—浅湖所组成[9-12]。该区地处鄂尔多斯大型湖泊的东北缘，聚煤作用是在湖泊三角洲淤浅和湖湾淤浅并沼泽化背景下发生的，最好的成煤部位是废弃的三角洲前缘和近岸湖泊的淤浅部位。延安组地层岩性主要由一套浅灰色-灰白色中、粗、细粒砂岩，灰-深灰色的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层组成。直罗砂岩出现标志着延安组成煤环境的结束。

成煤期沉积环境因素：富县组地层沉积后，使永坪组凹凸不平的古地貌趋于平坦进而形成沼泽环境。湿润的气候，丰茂的植被和森林，为延安组含煤地层提供了物质基础。据以往研究成果，侏罗系煤田主要以三角洲成煤环境为主，各主要煤层的沉积均位于此环境之中。在沼泽水道中，煤层往往被冲刷变薄；三角洲前缘地带，由于沉积速度较快，煤层相对较薄或无沉积，或者受溢岸作用的影响，容易形成煤层分岔或尖灭现象。区内各主要可采煤层，大多沉积于广阔的三角洲平原之上，煤层厚度稳定-较稳定，结构简单-较简单，部分地段因分流河道之影响，煤层被冲蚀或变薄。

后期的风化剥蚀作用：燕山构造运动末期，鄂尔多斯聚煤盆地处于相对上升阶段，从而结束了侏罗系煤系地层的沉积，进入剥蚀期。区内含煤地层在不同地段均遭受到不同程度的冲刷和剥蚀，从西北到东南剥蚀作用由弱变强，剥蚀层位于西北部的1-1煤层到东南部的3-1煤层之上，整个榆神矿区剥蚀厚度最大可达80～100 m。

3 煤层发育特征分析

规划区内含煤地层为延安组和富县组。中侏罗系延安组为陆相含煤地层，厚度一般159～330 m，按旋回结构特征，可划分为5个中级旋回，每个中级旋回的顶部发育-中厚煤层，这是延安组煤层发育总的规律性。

规划区内1号煤组分布范围小，煤层较薄，推测是受直罗组沉积前的剥蚀和直罗组冲刷作用影响。2号煤组在规划区内为单一煤组，大部分分布，且煤层较厚，最大值达12.08 m，西南部因古河道冲刷使煤层突然尖灭缺失，可采范围内因受同期分流河决口水道的砂体影响，出现不同程度的分岔煤层，使得2-2煤层突然变薄。3号煤组整体在规划区内稳定分布，仅在中部有一条带状不可采区，其原因是沉积相发生变化，使得煤层变薄至不可采。3号煤组以湖泊-河流相沉积环境开始，三角洲平原成煤沉积环境结束，形成了可供对比的薄煤层，而以三角洲为主的成煤沉积环境中则形成了大部可采的薄-中厚及厚煤层。4号煤组在规划区内为多煤层组，大部可采的为4-3煤层。5号煤组为多煤层组，可采范围内因受同期分流河决口水道的砂体影响，出现了不同程度的分岔煤层，使得煤层厚度变薄。富县组含有f-1煤层，在规划区的西南角少面积分布。

4 结语

榆神矿区三期规划区内各井田勘探工作均已近尾声，各大矿井陆续进入建矿和投产阶段。通过对榆神矿区三期规划区资料总结和归纳，认为该区煤层赋存特征为：延安组第5段顶部遭受冲刷剥蚀，含煤性相对较差；第4段和第1段含煤性最好；第3段和第2段含煤性较好；煤层层位稳定，结构简单至较简单，个别煤层厚度虽然变化较大，但规律性明显；煤层层间距较稳定，且具有一定的变化规律性；2号和3号煤组为单一煤组，其余煤组均为多煤层组；规划区含煤系数由北向南、由东向西变小，规律性明显，变化趋势与煤层总厚度变化趋势具有一定的相关性。煤层厚度变化主要取决于沉积因素、后期遭受剥蚀等影响。