鄂尔多斯市泊江海子矿井田煤层特征分析

周晓晨

摘要：泊江海子矿井田位于东胜煤田的西北，属于鄂尔多斯盆地的重要组成部分，区域聚煤条件良好。研究表明：井田内以褶皱构造为主，断层规模小，断距小，对煤层破坏不大；井田内含煤地层稳定，厚度大，含煤层数较多，可采煤层厚度稳定，其中，全区可采煤层2层，大部可采煤层1层和局部可采煤层3层，显示井田区域煤炭资源潜力较大；煤岩以低变质烟煤为主，含有较低的灰分和全硫，具有较高的利用价值。

关键词：井田地质特征；煤层特征；泊江海子矿

1.矿井地质

1.1地层

泊江海子矿井位于东胜煤田的西北边缘，地层由老至新发育有：①中三叠统二马营组紫色泥岩、灰色和浅灰色砂岩和粉砂岩；②上三叠统延长组为一套灰绿色中—粗粒砂岩，局部含砾，其顶部在个别地段发育有一层薄层杂色砂质泥岩，该组为煤系地层的沉积基底；③中—下侏罗统延安组是矿井内的主要含煤地层，主要由一套浅灰、灰白色各粒级的砂岩，灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，可进一步分为三段[1-2]：第一岩段从延安组底界至5-1煤层顶板，地层厚度40.90～106.78m，平均69.97m，岩性为灰白色中粗粒石英砂岩、细粒砂岩、粉砂岩及深灰色砂质泥岩、泥岩互层，含5、6煤组，含煤1～5层，其中5-1煤层为区内主要可采煤层；第二岩段从5-1煤层顶板至3-1煤层顶板，以灰白色中、细粒砂岩、深灰—灰黑色砂质泥岩、泥岩为主，该岩段含3、4两个煤组，含煤5层，其中3-1和4-2煤层为矿井内主要可采煤层，3-1下、3-2、4-1煤层为矿井内次要可采煤层；第三岩段从3-1煤层顶板至延安组顶界，为深灰色粉砂岩、砂质泥岩，该岩段含2煤组，含煤1～2层，为不可采的薄煤层[3]；④中侏罗统为矿井内的次要含煤地层，下部为浅黄、青灰色中、粗砂岩，局部夹粉砂岩、砂质泥岩及薄煤层，1煤组在区内的个别钻孔赋存，不可采；上部岩性主要为紫红色、杂色砂质泥岩、泥岩与灰绿、黄绿色粉砂岩互层；⑤下白垩统志丹群以灰绿、浅红色砾岩为主；⑥第四系厚度变化较大，厚度0～49.80m，平均16.77m。

1.2构造

矿井构造形态总体为一走向东西，向北倾斜的单斜构造，地层倾角1°～3°，地层产状沿走向及倾向均有一定变化，但变化不大，局部倾角达10°。褶曲构造较为发育，主要有台什村西向斜、于家村西背斜、苏家村北向斜、泊江海子矿西背斜和泊江海子矿南背斜等。矿区内断层不甚发育，三维地震解释勘探区有断层15条（图1），但落差、延伸长度均较小。

1.3岩浆岩

井田内未见岩浆岩出露。

2.煤层特征

2.1可采煤层

区内可采煤层主要分布在中—下侏罗统延安组中，自上而下分别为3-1、3-1下、3-2、4-1、4-2和5-1煤共6层，累计可采厚度12.62m。其中，井田内全部可采煤层2层，分别为3-1和5-1煤层，平均累厚7.11m，占可采总厚的56.34%；大部可采煤层1层，为4-2煤层，厚度为1.79m，占可采总厚的14.18%；局部可采煤层3层，分别为3-1下、3-2和4-1煤层，平均总厚3.72m，占可采总厚的29.48%。

（1）3-1煤层。位于第二含煤段上部，下距3-1下煤5m左右，煤层厚度0.17m～7.26m，平均4.08m，井田东北部直接顶板受冲刷缺失，煤层变薄。含煤面积40.6671km2，其中可采面积36.31km2，面积可采系数89.29%。全区可采煤层结构简单（以无夹矸和1层夹矸为主，少数含有2～3层夹矸），煤类以不粘煤（BN）为主，有少量长焰煤（CY）。可采范围内煤层厚度变化不大，为井田内可采的稳定煤层。煤层直接顶以泥岩为主，其次为砂岩与粉砂岩，泥岩类占54%，粉砂岩类占17%，砂岩类占29%；直接底以泥岩为主，泥岩类占76%，粉砂岩占11%，砂岩类各占13%。

（2）3-1下煤层。位于第二含煤段上部，下距3-2煤约9m，煤层厚度0m～1.80m，平均0.62m。含煤面积40.6671km2，其中可采面积13.03km2，面积可采系数32.04%。局部可采煤层结构简单（大部分不含夹矸，少数含1层夹矸）。煤类以不粘煤（BN）为主，有少量长焰煤（CY），可采范围内煤层厚度变化较大，为局部可采的不稳定煤层。煤层直接顶、底板均以砂质泥岩和泥岩为主，少量粉砂岩、砂岩。其中，直接顶砂质泥岩类占73%，泥岩类占14%，砂岩类占13%；直接底砂质泥岩类占90%，粉砂岩类占6%，砂岩类占4%。

（3）3-2煤层。位于第二含煤段中上部，下距4-1煤约16m，煤層厚度0m～3.04m，平均0.64m。含煤面积40.6671km2，其中可采面积14.48km2，面积可采系数36.63%。局部可采煤层结构简单（以无夹矸为主，少数含1层夹矸，极个别点含2层夹矸），煤类单一（BN），可采范围内煤层厚度变化较大，为局部可采的不稳定煤层。煤层直接顶板以砂质泥岩和粉砂岩为主，局部为细粒砂岩，顶板砂质泥岩占61%，粉砂岩类占29%，砂岩类占10%；直接底以砂质泥岩为主，局部为粉砂岩，砂质泥岩占87%，粉砂岩类占9左右%，砂岩类占4%。

（4）4-1煤层。位于第二含煤段中部，下距5-1煤11m左右，煤层厚度0m～4.84m，平均0.83m，含煤面积40.6671km2，其中可采面积14.27km2，面积可采系数35.09%。局部可采煤层结构简单（以无夹矸为主，少数点含1层夹矸，个别点含2层夹矸），煤类单一（BN），可采范围内煤层厚度变化较大，为局部可采的不稳定煤层。煤层直接顶以砂质泥岩和泥岩为主，其次为粉砂岩及细砂岩，砂质泥岩类占51%，泥岩占29%，粉砂岩和砂岩各类占7%和13%；直接底以砂质泥岩为主，局部为砂岩，砂质泥岩类占89%，砂岩类占11%左右。

（5）4-2煤层。位于第一含煤段中下部，下距太原组灰岩顶部约17m，煤层厚度0m～2.99m，平均1.11m。含煤面积40.6671km2，其中可采面积25.54km2，面积可采系数62.80%。煤层结构简单（大部分不含夹矸，少数点含1～2层夹矸），煤类单一（BN），可采范围内煤层厚度变化大，为大部可采的较稳定煤层。煤层直接顶板以砂质泥岩和砂岩为主，砂质泥岩类占81%，砂岩类占19%；直接底板为砂质泥岩和泥岩为主，砂质泥岩占79%，泥岩占21%。

（6）5-1煤层。位于第一含煤段下部，下距三叠系延长组顶界70m左右，煤层厚度0m～4.25m，平均2.78m。含煤面积40.6671km2，其中可采面积39.39km2，面积可采系数96.86%。全区可采煤层结构简单（以不含夹矸和含一层夹矸为主，少数含2层夹矸），煤类单一（BN）。依据可采性指数、变异系数、可采面积分布特征，综合确定为全区可采的稳定煤层。煤层直接顶板为砂质泥岩和泥岩，砂质泥岩占78%，泥岩占22%，直接底板为砂质泥岩，个别为砂岩，砂质泥岩占86%，砂岩占14左右%。

2.2显微煤岩特征

矿井煤呈黑色，条痕为褐黑色，条带状结构，层状构造；沥青光泽，参差状、棱角状断口，内生裂隙较发育，常为黄铁矿及方解石薄膜充填，煤层中见黄铁矿结核。宏观煤岩成分以暗煤、亮煤为主，见丝炭，属半暗型煤。矿井各煤层显微煤岩组分以镜质组为主，惰质组次之，壳质组含量最少。镜质组含量为27.7%～73.2%，惰质组含量为21.9%～53.2%，壳质组含量1.5%～8.4%。无机组分以粘土矿物为主，含量为0%～18.8%，其它成分在3%以下。此外，各可采煤层有机组分中镜质组、惰质组、壳质组单项含量均小于95%，3-1、3-1下、3-2、4-2、5-1煤层镜质组+惰质组含量大于95%，均属微镜惰煤，4-1煤层属微三合煤。各可采煤层无机组分含量在0%～20.7%之间，以粘土矿物为主，硫化物、氧化物、碳酸盐岩平均含量均在3%以下，故该矿井显微矿化类型属微复矿质煤。镜质组最大反射率（Rmax）在0.2561%～0.4352%之间，为低变质烟煤，煤级名称为低煤级煤。

2.3煤的灰分

各可采煤层原煤干燥基灰分平均值为10.94%～13.48%，均为低灰煤。其中，3-1煤层的原煤灰分实测为5.22%～30.37%，平均12.74%；3-1下煤层的原煤灰分实测为4.72%～23.37%，平均11.05%；3-2煤层的原煤灰分实测为5.00%～23.45%，平均11.05%；4-1煤层的原煤灰分实测为5.50%～28.74%，平均11.70%；4-2煤层的原煤灰分实测为5.62%～29.52%，平均10.94%；5-1煤层的原煤灰分实测为6.73%～33.31%，平均13.48%。由上可知：泊江海子矿井田内的煤层均属于低灰煤，其中3-1和5-1煤层总体以低灰煤为主，次为特低灰煤，少量中灰煤和中高灰煤；3-1下、3-2、4-1和4-2煤层总体以特低灰煤为主，次为低灰煤，少量中灰煤。

2.4煤的全硫

各可采煤层原煤全硫实测极值为0.08%～2.85%，平均含量为0.48%～0.81%，4-1煤层为特低硫煤，其余煤层均属低硫煤。其中，3-1煤层的实测两极值为0.10%～2.78%，平均0.81%；3-1下煤层的实测两极值为0.20%～2.48%，平均0.64%；3-2煤层的实测两极值为0.08%～2.34%，平均0.60%；4-1煤层的实测两极值为0.16%～1.17%，平均0.48%；4-2煤层的实测两极值为0.14%～2.85%，平均0.63%；5-1煤层的实测两极值为0.13%～2.10%，平均0.60%。由上可知：3-1和4-1煤层总体以低硫煤和特低硫煤為主，次为中硫煤，少量中高硫煤；3-1下、3-2、4-2和5-1煤层总体以特低硫煤为主，次为低硫煤，少量中硫煤和中高硫煤。

3.煤层稳定程度评价

根据《煤矿地质工作规定》第十二条规定，煤层稳定性以煤层厚度变化规律和可采性划分，采用定性评价为主、定量评价为辅的方法确定。参与资源储量估算的可采煤层6层，分别为3-1、3-1下、3-2、4-1、4-2和5-1煤层，累计可采厚度12.62m。通过对各可采煤层的定性和定量分析，确定稳定煤层2层，分别为3-1和5-1煤，平均累厚7.11m；较稳定煤层1层，即4-2煤，平均累厚1.79m。稳定和较稳定煤层平均累厚8.90m，占可采煤层总厚的70.52%；不稳定煤层3层（3-1下、3-2、4-1、），平均累度3.72m，占可采煤层总厚的29.48%。可采煤层以稳定和较稳定为主。各煤层资源储量估算结果显示，稳定和较稳定煤层的资源储量占全区资源储量的86.11%，其中稳定煤层资源储量占全区资源储量74.76%。因此，综合确定全区煤层稳定程度为稳定类型。

4.结论

综上所述，泊江海子矿井田内构造复杂程度属于简单型，断层对煤层的破坏作用较小。井田内含煤地层稳定，厚度大，含煤层数较多，可采煤层厚度稳定，其中，稳定可采煤层2层，较稳定煤层1层和不稳定煤层3层，显示井田区域煤炭资源潜力较大。

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