云南彝良縣兩河煤礦地質特征與可采煤層評價研究

劉勝彪，張正國

(云南煤層氣資源勘查開發有限公司，云南 昆明 650000)

1 礦區地層及含煤地層

兩河煤礦區內出露的地層由老至新有二疊系中統茅口組(P2m)，二疊系上統峨嵋山玄武巖組(P3β)，二疊系上統宣威組(P3x),三疊系下統卡以頭組(T1k),三疊系下統飛仙關組(T1f),三疊系下統永寧鎮組(T1y),三疊系中統關嶺組(T2g),三疊系上統須家河組(T3x)及第四系(Q)[1]。

兩河煤礦區含煤地層為二疊系上統宣威組(P3x)，地層厚度132.75 m，根據其巖性組合特征可劃分為兩段。第1段厚68.75 m，巖性以紫紅色、紫灰色凝灰質泥巖，玄武質粉砂巖夾薄層炭質泥巖為主，一般不含煤層；第2段厚66.97 m，巖性以淺灰色、深灰色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及煤層為主。

宣威組第2段中含煤3～8層，一般6層，編號自上而下依次為C1、C2、C3、C4、C5、C6等，煤層總厚2.09 m，含煤系數3%。局部可采煤層1層，可采煤層平均總厚0.71 m，可采含煤系數1%。

2 礦區構造

2.1 褶曲

彝良縣兩河向斜總體為一由南西自北東展布的向斜構造，向斜軸部出露地層為三疊系上統須家河組(T3x)細—中粒石英砂巖，由軸部至兩翼依次為三疊系中統關嶺組(T2g)紫紅色、灰綠色碎屑巖夾層狀石灰巖、白云質灰巖，三疊系下永寧鎮組(T1y)薄～中厚層狀石灰巖，三疊系下統飛仙關組(T1f)紫灰色、紫紅色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，三疊系下統卡以頭組(T1k)灰綠色泥質粉砂巖、粉砂巖，二疊系上統宣威組(P3x)泥質粉砂巖夾煤層，二疊系上統峨嵋山組(P3m)玄武巖等。各地層出露完整，連續性較好。向斜北西翼巖層產狀在軸部近水平，至含煤地層部分，巖層逐漸變為近于直立；向斜南東翼地層傾角在軸部近水平，至含煤地層部分漸變至40(°)。即兩河煤礦區總體為一軸部較舒緩，北西翼緊密，南東翼傾角相對較平緩的不對稱向斜構造形態。

2.2 斷層

兩河煤礦區目前尚未發現大的斷層，本次工作僅在窩窩頭、麥子壩等飛仙關組和關嶺組地層里觀測到了斷距小于10 m的斷層，斷層產狀分別為78(°)∠54(°)和32(°)∠65(°)，斷層性質均為逆斷層，斷層延伸長度不詳，推測二者均未切割至含煤地層。

煤礦區內總體構造形態為軸部較舒緩，北西翼緊密，南東翼傾角相對較平緩的不對稱向斜構造形態；向斜北西翼含煤地層呈陡傾斜和輕微倒轉，構造復雜程度為中等類型；南東翼傾角相對較平緩，構造類型中等偏簡單。含煤地層未發現受巖漿侵入影響，斷裂構造不發育。煤礦區總體構造復雜程度屬中等類型[2-3]。

3 煤層對比研究

3.1 地質特征

兩河煤礦區內地質構造復雜程度為中等，地層層序正常，地層巖性組合特征明顯，含煤地層未發現受斷層破壞和巖漿巖侵入的影響，為巖、煤層對比提供了有利的條件。煤層對比以煤層結構、夾矸特性、煤層組合特征、頂底板巖性巖相特征等為對比標志，遵循從整體到局部、從宏觀到微觀、先易后難的原則逐一進行對比。根據上述對比方法和原則，區內共確定巖、煤層對比標志4個，分別編號為b1、b2、b3、b4，分述如下。

b1：卡以頭組與宣威組地層分界巖性組合特征。卡以頭組地層以灰綠色粉砂巖、泥質粉砂巖為主，底部與宣威組接觸帶上顏色變淺，巖性變細，硅質條帶及包裹體明顯增多，下伏宣威組地層以灰及深灰色粉砂巖、泥質粉砂巖為主，兩組地層較容易區分，其分界線即為區內第1個巖、煤層對比標志。

b2：C2、C3煤層巖性組合特征。區內C2與C3煤層之間有一層厚3～5 m的細砂巖，成分以長石為主，鈣、泥質膠結，分選性中等。該層細砂巖較為純凈，夾深灰色炭質條帶是其主要特征，此標志全區發育。細砂巖以上第1層煤即為C2煤層，以下第1層即為C3煤層[4-5]。

C2煤層之上常發育1～2層煤層或炭質泥巖，編號為C1，與C2煤層間距1.73～4.50 m，有時與C2煤層合并。

b3：C4煤層及其頂底板巖性特征。C4煤層為區內層位較穩定煤層，據本次工程控制，其厚度有由淺入深變厚的趨勢。C4煤層與C3煤層之間菱鐵巖條帶增多，巖石較堅硬。C4煤層以下，地層巖性變化較大，鐵質增多，煤層賦存不穩定，多以薄煤層或炭質泥巖形式出現。

C4煤層以下至宣威組二段底部，一般發育兩層煤層或炭質泥巖，本次工作將其編號為C5、C6。

b4：宣威組一、二段分界巖性組合特征，分界標志為第一層紫紅色凝灰巖頂板，據調查，區內煤層全部賦存于此標志以上的宣威組第2段，此標志以下的第1段不含煤層。此標志全區發育，為區內巖、煤層對比的重要標志。

3.2 地球物理測井曲線特征

本區測井曲線對比的對象主要是含煤段地層。對比方法以曲線形態特征對比為主，將測井曲線形態及其變化規律作為主要對比依據，同時也參考了層厚、層間距、巖性的變化規律。對比選用1∶200深度比例尺的自然伽瑪(GR)、伽瑪伽碼(GG)和電阻率電位(NR)3種曲線。煤礦區內四個鉆孔的測井曲線全部參加了對比，通過對各種測井曲線的詳細研究，共獲得了4個在煤礦區內具有代表性、形態特征明顯、分布穩定的測井曲線對比標志。現將4個標志的曲線形態特征描述如下[6-7]。

1)WB1∶C1煤層標志

在含煤地層的上部，C1煤層在GG曲線上呈高值正異常，且在C1煤層頂板或者底板，GR曲線上呈塊狀高值正異常。與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負異常一一對應，在C1煤層下部出現的煤層就是C2煤層。利用此標志可以準確地確定C1煤層的層位(見圖1)。

圖1 C1煤層標志特征曲線圖

2)WB2∶C3煤層組合標準

WB2標志的特點是C3煤層在GG曲線上呈尖峰狀正異常，與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負異常一一對應。且在C3煤層底板GR曲線上呈兩個塊狀低值負異常(見圖2)。

圖2 C3煤層組合標準特征曲線圖

3)WB3∶C4煤層組合標志特征。

在含煤地層中段，C4煤層在GG曲線呈高值尖峰狀正異常，與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負異常一一對應。且在C4煤層底部NR曲線呈塊狀高值正異常。與NR曲線高幅值正異常、GR曲線低幅值負異常一一對應。在C4煤層下部接著出現的煤層就是C5煤層(該煤層區內不穩定)。該標志煤礦區內穩定(見圖3)。

圖3 C4煤層組合標志特征曲線圖

4)WB4∶基低特征

含煤地層的底部進入了峨眉山組玄武巖地層，在該地層的頂部主要是凝灰巖為主，凝灰巖在GR曲線呈中高幅值的正異常。在NR曲線低幅值負異常，和含煤地層有著明顯的差別，容易區分。進入玄武巖地層后，玄武巖在GG、GR曲線上呈低值負異常，且曲線平直，NR曲線則呈高值正異常(見圖4)。

圖4 煤層底部凝灰巖標志特征曲線圖

4 煤層可采性評價

區內6層編號煤層平均厚度均小于0.70 m，達不到最低可采厚度要求。其中部分煤層所有工程控制點均小于最低可采厚度；個別煤層有少量工程控制點達到可采厚度。分述如下：

C1煤層：6個工程控制點中，1個點尖滅，1個點為碳質泥巖，厚度0.00～0.56 m，平均0.23 m，厚度變化較大，均達不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C2煤層：6個工程控制點中，1個點為碳質泥巖，煤層厚度0.08～0.47 m，平均0.26 m，均達不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C3煤層：7個工程控制點，厚度0.08～0.50 m，平均0.38 m，均達不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C4煤層：8個工程控制點，厚度0.08～0.74 m，平均0.35 m，厚度變化較大。本煤層有兩個工程控制點達到最低可采厚度，厚度分別為0.68 m和0.74 m，兩個點均位于中深部，其余工程控制點均不可采。本煤層為局部可采煤層。

C5煤層：9個工程控制點，厚度0.10～0.45 m，平均0.24 m，均達不到最低可采厚度要求，本煤層為不可采煤層。

C6煤層：6個工程控制點，厚度0.20～0.81 m，平均0.41 m，厚度變化較大。本煤層有1個工程控制點達到最低可采厚度，厚度為0.81 m(ZK902孔)，其余工程控制點均不可采。推測本煤層在中深部局部地段為可采煤層，屬零星可采煤層。

5 結 論

1)兩河煤礦區內巖、煤層對比工作遵循從整體到局部、從宏觀到微觀的原則，運用煤層、頂底板巖性組合特征、地球物理測井曲線特征等標志進行綜合對比，對比方法較為妥當。首先通過b1、b4以及WB4等標志，將對比范圍限定在宣威組第2段以內；第二，通過WB1、WB2、WB3、b2、b3等標志將區內層位較穩定的C1、C2、C3、C4等3層煤的層位加以確定。通過對比，C2、C3、C4等3層煤對比可靠，C1煤層對比基本可靠，C5、C6等2層煤對比不可靠。

2)煤礦區內6層煤層，僅一層為局部可采，為較穩定型煤層，勘查內煤層穩定程度類型歸屬于較穩定型。