貴州省清鎮市新店西一勘查區煤層特征分析

（1.貴州省煤田地質局113隊，貴陽 550008; 2.安徽理工大學地球與環境學院，安徽 淮南 232001;

3.中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇 徐州 221008）

摘 要：新店西一勘查區位于貴州省清鎮市北部，區內主要含煤地層為龍潭組，含煤8層，可采煤層有9#、13#煤層2層。可采煤層較厚區域集中分區內中東部，煤層對比可靠。9#煤層多以粉粒狀為主，少量碎塊狀、粒狀，13#煤層則多以碎塊狀、粒狀為主，部分粉狀;煤層結構主要為條帶～線理狀，似金屬光澤為主，斷口主要為參差狀，內生裂隙較發育，充填薄膜狀、網格狀、脈狀方解石，含較多黃鐵礦。宏觀煤巖類型為半暗-半亮型;微觀煤巖類型為微鏡惰煤;通過分析原煤化學性質及工藝性質，9#煤層和13#煤層分屬于中高硫煤和高硫煤;9#、13#煤層均屬于中灰煤、高熱值煤、特低揮發分煤。

關鍵詞：物理性質;煤巖特性;化學性質;工藝性質

貴州省是我國的煤炭資源大省之一[1]，龍潭組是主要含煤是層。新店西一勘查區位于清鎮市北西部新店鎮境內，直距清鎮市市區約37.5公里，行政區劃屬新店鎮管轄。勘查區南部有321國道通過，與黔西縣、站街鎮相通，站街鎮有S307省道公路至清鎮市，勘查區至站街鎮約31km，至清鎮市約49km，至貴陽市74km，距新建的清鎮電廠7km。勘查區內有多條村級公路與主要公路相通，交通方便。前人曾對新店西二勘查區和新店東勘查區的斷裂構造和煤質特征做了基礎分析[2-4]，但尚未對新店西一勘查區的煤層特征進行系統評價。為此，本文結合該區煤田地質勘查基礎地質資料與部分實驗測試資料，探討了新店西一勘查區的煤層特征。

1 礦區地質概況

研究區處于位于楊子板塊川滇黔盆地，黔北隆起，屬遵義斷拱西南端一部分。從泥盆至石炭紀期間，研究區呈隆升格局，缺失沉積，僅早石炭世在東部山王廟至卸煤臺一帶有沉積區內主要發育二疊系茅口組（P2m）、龍潭組（P3l）、長興組（P3c），三疊系夜郎組（T1y）、茅草鋪組（T1m）以及第四系。其中含煤地層主要是龍潭組（P3l）。

研究區內褶皺主要是莫老壩向斜（圖1），地層走向總體呈NNE～SSW向，傾向ES，地層傾角8～42°。勘查區斷裂構造較發育，主要以北東向斷裂較為發育，勘查區內共發現斷層30條，主要集中在勘查區南部，其中：地面斷層20條，地下隱伏斷層10個;正斷層20條，逆斷層9條。本勘查區內逆斷層斷距較大，斷層中斷距大于50m的斷層達12條，一定程度上影響勘查區構造形態和構造復雜程度，破壞煤層的穩定性和連續性，勘查區比較大的斷層有F1、F2、F24、F25，其都屬于邊界斷層，F1、F2發育于勘查區西北邊界處，傾向勘查區內，對煤層有較大影響，F24、F25發育勘查區東南部，傾向勘查區外，對本勘查區煤層影響較小。勘查區內無巖漿巖分布，煤系地層未受巖漿活動影響。

2 可采煤層與煤層對比

研究區內主要含煤地層為龍潭組，平均厚為177.98m，含煤11～16層，一般為12層。煤層總厚5.24～13.82m，平均9.74m，含煤系數5.50%。編號煤層有3#、5#、7#、8#、9#、13#、14#、15#共8層，可采煤層有9#、13#煤層2層，其中9#煤層為全區可采煤層，13#煤層為大部可采煤層，9#、13#煤層均屬較穩定煤層。煤層總厚2.38～9.90m，平均6.17m，可采含煤系數3.50%。可采煤層發育特征詳見表1。

2.1 可采煤層

根據施工的鉆孔情況，并結合勘察資料分析，區內主要含煤地層為龍潭組，編號煤層有3#、5#、7#、8#、9#、13#、14#、15#共8層，可采煤層有9#、13#煤層2層。煤層總厚5.24～13.82m，平均9.74m，含煤系數5.50%。可采煤層中9#為全區可采煤層，13#為大部可采煤層，煤層總厚2.38～9.90m，平均6.17m，可采含煤系數3.50%。

（1）9#煤層。9號煤層位于龍潭組中部，煤層全層厚度0.29～13.68m，平均厚度為3.76m;總面積28.51km2，采用厚度0.29～13.68m，平均采用厚度3.73m。煤層結構簡單，含夾石0～6層，一般0～1層，巖性為炭質泥巖或泥巖。頂板巖性以泥質巖粉砂、泥巖為主，局部見細砂巖。底板巖性以粉砂質泥巖、泥巖為主，局部為粉砂巖。煤層厚度gt;3.5m的主要分布在研究區中部，成條帶狀（圖2a）。其中在zk1501受F1501-1正斷層影響，厚度變薄為0.52m，b1301孔受斷層影響變薄為0.29m。

（2）13#煤層。13號煤層煤層全層厚度0.10～3.19m，平均厚度為1.26m;總面積28.51km2，采用厚度0.10～2.84m，平均采用厚度1.17m。不可采范圍主要位于研究區南部（圖2b）。煤層厚度gt;1.3m的主要分布在研究區中部，成條帶狀，見圖4-5。結構簡單，含夾石0～3層，一般0～1層，巖性為炭質泥巖、泥巖或粉砂質泥巖。煤層頂板巖性以泥質粉砂巖、泥巖為主，局部見細砂巖。底板巖性以粉砂質泥巖、泥巖為主，局部為粉砂巖。

2.2 煤層對比

通過對煤巖層的物性特征、曲線的幅度異常、形態異常及特殊形態組合關系對比，在龍潭組內共確立了6個標志層，作為煤層對比的依據。（1）標一（B1）。黑色，粉末狀，半亮型煤，位于煤系地層頂部，一般厚為0.10～1.52m，平均厚0.49m，全區穩定發育，該標志層為進入煤系的標志，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映。（2）標二（B2）。灰色，中厚層狀石灰巖，位于煤系地層上部，一般厚為1.59～5.08m，平均厚2.55m，全區穩定發育，產少量腕足類動物化石，該標志層距B1距離2.29～16.01m，平均距離6.91m，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、低伽瑪伽瑪反映。（3）標三（B3）。位于煤系地層上部，巖性為灰色泥巖或泥灰巖，中厚層狀，一般厚0.59～7.87m，平均厚3.84m，全區穩定發育;產少量動物化石，該標志層上距B2距離5.56～12.31m，平均距離10.70m，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、低伽瑪伽瑪反映。（4）標四（B4）。距B3約7. 71～25.98m，平均15.15m，厚度約0.29～6.55m平均厚度2.96，全區穩定發育，產少量動物化石。物性特征為高電阻率、低自然伽瑪反映。（5）標五（B5）。位于龍潭組下部，為13#煤層的間接底板，巖性為灰色灰巖或泥灰巖，中厚層狀，一般厚0.65～4.62m，平均厚2.99m，全區穩定發育，產少量動物化石。物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、低伽瑪伽瑪反映。（6）標六（B6）。位于龍潭組下部，為14#煤層的頂板，和B5成對出現，巖性為灰色灰巖或泥灰巖，中厚層狀，一般厚0.39～6.51m，平均厚3.54m，全區穩定發育，產少量動物化石。該標志層上距B5距離3.04～10.36m，平均距離6.82m，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、低伽瑪伽瑪反映。

通過對煤、巖層物性曲線對比：（1）3#煤層頂板為灰巖，5#煤層底板為灰巖，電阻率曲線的幅值均高于煤層幅值;另外，3# 和5#煤層之間有一層B2灰巖，使得電阻率曲線在這一區段對稱分布;自然伽馬曲線在這兩層煤的頂板處都表現為較高異常;伽馬伽馬曲線則以單劍峰狀反映（圖3，a為伽馬伽馬曲線，b為電阻率曲線，c為自然伽馬曲線，下圖同）。（2）9#煤層的間接頂板有一薄層灰巖，電阻率曲線表現為小尖峰;自然伽馬曲線在煤層底板處以高幅值箱形反映（圖4）。（3）13#和14#煤層之間發育有兩層灰巖，電阻率和自然伽馬曲線都以高于煤層幅值的箱形狀反映，厚度上小下大（圖5）。

3 煤質特征

3.1 煤的物理性質

研究區內煤的顏色以黑色、褐黑色為主，9#煤層多為粉粒狀，少量碎塊狀、粒狀;13#煤層多以碎塊狀、粒狀為主，部分粉狀;各煤層結構主要為條帶～線理狀，少量寬條帶狀;似金屬光澤為主，少量金屬光澤、金剛光澤;斷口主要為參差狀、平坦狀，少量貝殼狀、階梯狀;內生裂隙較發育，偶見少量外生裂隙，充填薄膜狀、網格狀、脈狀方解石，含較多結核狀、透鏡狀、浸染狀、星散狀、團塊狀黃鐵礦。9#煤層視相對密度為1.39～1.56t/m3，平均1.47t/m3;真想對密度1.48～1.60t/m3，平均1.53t/m3。13#煤層視相對密度1.57～1.57t/m3，平均1.57t/m3;真相對密度1.60～1.61t/m3，平均1.61t/m3（表2）。鏡煤最大反射率（R°max%）為2.50%～2.68%，平均為2.58%。煤層自上而下其反射率和顯微硬度呈逐漸遞增趨勢，煤質變化階段為Ⅶ1階段（表2）。

3.2 煤巖類型

（1）宏觀煤巖特征。9#煤層煤巖成分以亮煤為主，暗煤次之，夾少量鏡煤條帶，偶見透鏡狀及線理狀絲炭，煤巖類型半亮型為主，少量半暗～半亮型;13#煤層煤巖成分亮煤為主，暗煤次之，夾少量鏡煤條帶，煤巖類型半暗～半亮型。

（2）微觀煤巖特征。微觀煤巖組分主要分為有機組分和無機組分（表2）。鏡質組含量為80.70%（13#）～90.24%（9#），平均為86.48%。常見基質鏡質體及透鏡狀、細條帶狀均質鏡質體，少量結構鏡質體及碎屑鏡質體，偶見團塊鏡質體，膠質鏡質體，有的均質鏡質體可見到清晰的垂直裂紋。惰質組含量為9.76%（9#）～19.30%（13#），平均為13.52%。多為透鏡狀或不規則狀半絲質體、氧化絲質體，次為碎屑惰質體，少量微粒體，偶見粗粒體，分泌體分布于基質鏡質體中。

無機組分主要以粘土礦物為主，氧化物及硫化物次之，含少量的碳酸鹽礦物。無機組分含量為9.52%（9#）～15.69%（13#），平均為12.01%。粘土礦物多為團塊狀、浸染狀產出，部分呈細分散狀、斑點狀散布于基質鏡質體中，少量呈細條帶狀、透鏡狀及充填胞腔，含量為6.38%～12.97%，平均為9.31%。硫化物主要為黃鐵礦，多呈微粒狀、球粒狀、細粒狀分散分布，部分呈莓粒狀集合體、結核狀產出，少量呈蜂窩狀及充填胞腔，亦見充填裂隙。其含量為0.58%（9#）～2.07%（13#），平均1.45%。氧化物成分以石英為主，多呈微細粒狀、細粒狀散布于基質鏡質體中，少量充填胞腔。含量為0.19%～1.47%，平均為0.92%。

由煤巖鑒定成果得知，各煤層的鏡質體和惰質體含量總和為100%，均大于95%，確定區內可采煤層微觀煤巖類型均為微鏡惰煤。

3.3 化學性質

（1）工業分析。研究區9#煤層的原煤水分含量為0.42%～3.14%，平均1.31%，浮煤水分含量為0.58%～2.64%，平均1.21%;13#煤層的水分含量為0.42%～2.54%，平均 1.34%，浮煤水分含量為0.74%～1.93%，平均1.26%。9#煤層的原煤灰分產率為7.22%～30.25%，平均值為17.57%，為中灰煤[5];浮煤灰分產率為6.57%～11.14%，平均值為8.80%。原煤揮發分產率為6.12%～12.57%，平均值為9.98%;浮煤揮發分產率5.76%～9.49%，平均值為8.43%，為特低揮發分煤;13#煤層的原煤灰分產率為10.33%～38.62%，平均值為22.63%，為中灰煤;浮煤灰分產率為8.17%～12.77%，平均值為10.07%。原煤揮發分產率為8.07%～12.28%，平均值為10.08%;浮煤揮發分產率為7.59%～9.18%，平均值為8.07%，為特低揮發分煤[6]。9#煤層的固定碳含量為62.11%～84.83%，平均74.26%，13#煤層的固定碳含量為54.00%～82.43%，平均69.90%，本區可采煤層均為中高固定碳煤[7]。

（2）全硫。區內可采煤層原煤全硫含量變化較大，折算前為0.94～8.08%，折算后為0.75～8.78%;浮煤全硫（St，d）：浮煤全硫含量最低為0.63%（13#），最高為3.01%（13#）。其中9#煤層原煤St，d含量平均值為2.66%（折算后），浮煤平均值為1.77%;13號煤層原煤St，d含量平均值為3.71%（折算后），浮煤平均值為1.70%，9#煤層為中高硫煤，13#煤層中高硫煤[8]。

（3）煤的發熱量。發熱量是評價煤炭質量的重要指標，尤其是動力用煤。區內可采煤層原煤干燥基高位發熱量（Qgr，d）為20.62～33.11MJ/Kg，平均為27.63 MJ/kg。其中9#煤層為23.48～33.11 MJ/Kg，平均為28.64MJ/Kg; 13#煤層為20.62～30.17 MJ/Kg，平均為26.62MJ/Kg;區內9#、13#煤層均屬于高熱值煤（HQ）[9]。13#煤層為19.99～29.54MJ/Kg，平均為25.99MJ/Kg。浮煤干燥基高位發熱量（Qgr，d）為：9#煤層為33.41MJ/Kg;13#煤層為31.44MJ/Kg。

4 結論

（1）區內含煤地層為龍潭組，含可采煤層2層。9#煤層厚度變化小，結構簡單，煤質變化小，全區可采，厚度變異系數45.38%，屬較穩定煤層。13#煤層厚度變化小，結構簡單，大部分可采，厚度變異系數21.56%，屬較穩定煤層。煤體結構多為碎塊狀或粉粒狀為主，宏觀煤巖成分以亮煤為主，暗煤次之，煤巖類型半暗～半亮型;微觀煤巖屬于微鏡惰煤。

（2）區內可采煤層9#、13#均屬于中灰煤，9#煤層屬于中高硫煤、高熱穩定性煤，13#煤層屬于高硫煤;9#、13#煤層均屬于高熱值煤、特低揮發分煤層。

參考文獻：

[1]中國煤田地質總局.中國煤炭資源預測與評價[M].北京：科學出版社，2001.

[2]彭彪.新店西二勘探區9號煤層煤質特征分析與評價[J].礦產與地質，2014，6（28）：779-783.

[3]任志玲，張國俊.新店東勘查區9號煤層煤質特征分析與評價[J].潔凈煤技術，2014，2（20）：27-31.

[4]趙福平.貴陽煤田新店礦區斷裂構造特征分析[J].煤炭科學技術，2014，3（42）：93-95.

[5]GB/T15224.1—2004，煤炭質量分級 第1部分：灰分[S].

[6]MT/T849—2000，煤的干燥無灰基揮發分產率分級[S].

[7]MT/T561—2008，煤的固定碳分級[S].

[8]GB/T15224.2—2010，煤炭質量分級 第2部分：硫分[S].

[9]GB/T15224.3—2010，煤炭質量分級 第3部分：發熱量[S].

基金項目：國家自然科學基金（編號：41330638，41402140）資助。

作者簡介：任平（1983-），男，河南平頂山人，工程師，主要從事：煤層氣試井研究工作。