貴州省清鎮市流長研究區可采煤層特征及穩定性評價

彭 彪

（貴州省煤田地質局一一三隊，貴州 貴陽 550000）

流長煤礦地質工作開展較早，1955年，西南煤田地質局地質四隊進行了1∶10 萬普查地質找煤工作，大致了解區內煤炭資源分布情況，基本查清了區內地層、巖性及構造特征；2005年，貴州地質礦產勘查開發局五地質大隊進行了煤炭普查工作，初步確定了各可采煤層的層位、厚度、結構，控制了各主要地層的地質界線，對區內構造發育情況進行了初步分析，本文利用前人取得的成果，運用煤層間距法、標志層法和測井曲線特征等方法，對流長研究區內可采煤層特征及穩定性進行了評價，期望對該區煤礦進一步開發提供參考。

1 研究區地質

1.1 地層

研究區內出露地層有下三疊統大冶組（T1d）、安順組（T1a）和第四系（Q）；鉆孔揭露地層有中二疊統茅口組（P2m），上二疊統龍潭組（P3l）、長興組（P3c）[1-3]。現分述如下：

茅口組（P2m）：由灰—深灰色中厚—厚層狀白云質灰巖、灰巖組成，晶粒結構，具縫合線構造，產動物化石，59個鉆孔鉆探揭露該組最大假厚度70m，組厚度不詳。

龍潭組（P3l）：區內含煤地層，由一套海陸交互相沉積的淺灰色泥巖、淺灰色粉砂質泥巖、灰色泥質粉砂巖、淺灰色細砂巖、灰色粉砂巖、深灰色灰巖及泥質灰巖、灰白色鋁土質泥巖、黑色炭質泥巖及煤層（線）等組成。底部淺灰色、黃灰色薄層狀鋁土質泥巖與茅口組頂灰色中厚層狀灰巖作為龍潭組和茅口組的分界標志，頂部為深灰色薄層狀粉砂質泥巖或泥質粉砂巖與長興組深灰色中厚層狀燧石灰巖分界。含煤10～16層，一般13 層，其中可采煤層4 層，即6、8、9、13 煤層。產腕足類、蜓、瓣鰓類等動物化石和大羽羊齒、蕉羊齒、櫛羊齒等植物化石。59 個鉆孔鉆探揭露龍潭組地層，組厚191.83～283.64m，平均厚243.37m。與上覆長興組地層呈整合接觸。

長興組（P3c）：灰—深灰色厚層狀含燧石團塊及條帶灰巖，縫合線構造發育，局部裂隙發育，方解石脈充填，中部夾有3～5m深灰色薄層粉砂質泥巖，含黃鐵礦結核，部分區域見薄煤線。59 個鉆孔鉆探揭露長興組地層，厚32.40～57.81m，一般45.68m。

大冶組（T1d）：大冶組分三段，總厚度525m。大冶組上段（T1d3）為灰—淺灰色厚層塊狀泥晶灰巖、白云質灰巖，45個鉆孔鉆探揭露大冶組一段地層，厚125.42～193.94m，一般148m；大冶組中段（T1d2），為灰—深灰色薄—中厚層泥晶灰巖、細晶灰巖，下部夾深灰色薄層狀粉砂質泥巖，63 個鉆孔鉆探揭露大冶組二段地層，厚271.41～394.76m，一般333m；大冶組下段（T1d1）為灰綠色薄—中厚層狀泥質粉砂巖、粉砂巖與深灰色泥巖組成79 個鉆孔鉆探揭露大冶組一段地層，厚24.27～69.62m，一般44m。

安順組（T1a）：由石灰巖、白云巖、泥質白云巖組成，細晶結構，上部為薄層狀泥質白云巖，向下泥質含量減少，中部為灰—灰色中厚層泥質白云巖、白云巖，下部為中厚層狀泥晶白云巖。局部裂隙較發育，方解石充填，巖溶現象較發育，有溶蝕現象、溶洞等。37 個鉆孔鉆探揭露安順組地層厚度231.34～316.09m，一般232.72m。

第四系（Q）：褐黃—土黃色含碎石粘土為主。碎石呈棱角、次棱角狀，大小（3cm×5cm）～（4cm×6cm），含量5%～15%，成份為強風化的灰巖、白云巖、泥質白云巖及泥巖角礫和泥砂。主要為坡、殘積物。在河溪、溝谷地段有少量洪積物堆積，呈礫狀和次棱角狀。厚0～49.30m，一般5.64m。

1.2 構造

研究區位于大威嶺背斜北東段北西翼，呈單斜產出，地層總體傾向北西（NW）270°～350°，一般320°；在北東方向有波狀起伏，略呈寬緩向斜。區內地表共發現斷層12 條，F4、F5、F6位于礦區西南部，F11、F14、F15位于礦區東北部，F9、F16、F17、F18位于礦區西北部；F1、F2貫穿整個礦區，為本區主斷層，F1走向南西—北東，傾向東南，為正斷層，F2走向北西—南東，傾向西南，為逆斷層，F1、F2大致將研究區分割成東、南、西、北四個三角形斷塊（圖1）[4]。

2 可采煤層特征

區內主要可采煤層為6、8、9、13煤層[5]，其中6、8、9煤層為大部可采煤層，13煤層為局部可采煤層（表1）。現分述如下：

表1 礦區煤層特征表

6 煤層：位于龍潭組上段下部，上距長興組底部65.33～105.68m，平均90.96m。煤層全層厚度一般0～5.05m，平均厚度為1.62m；采用厚度0～3.62m,平均厚度1.43m。

8 煤層：位于龍潭組上段下部，上距6 煤層3.30～21.95m，平均10.99m。煤層全層厚度0～5.80m，平均厚度為1.81m；采用厚度0～5.80m，平均采用厚度1.76m。

9 煤層：位于龍潭組上段下部，上距8 煤層3.51～19.20m，平均9.09m。煤層全層厚度0～4.82m，平均厚度為1.47m；采用厚度0～3.81m，平均采用厚度1.33m。

13 煤層：位于龍潭組下段中部，下距距茅口組45.06～88.78m，平均64.78m。煤層全層厚度0～2.37m，平均厚度為0.99m；采用厚度0～1.69m。

3 煤層對比

3.1 標志層對比

本次煤層對比在龍潭組建立了3 個標志層（B1、B2、B3），對龍潭組煤層自上而下進行控制，確定了煤層對比的格架。

標一（B1）：控制了6煤層，位于6煤層頂部，有時為6 煤層頂板，巖性為灰色中厚層狀石灰巖為主，巖性穩定，厚度變化大，層位較穩定。產少量動物化石。物性特征為高電阻率、低自然伽馬、低伽馬伽馬反映。對比可靠。一般厚1.87～8.81m,平均厚度4.68m。

標二（B2）：控制了9煤層，上距9煤層平均7.58m，巖性為淺灰—灰色中厚層狀石灰巖，底部夾泥質灰巖薄層。產少量動物化石，巖性穩定，厚度變化大，層位較穩定。物性特征為高電阻率、低自然伽馬反映。對比可靠。一般厚度0.40～11.22m，平均厚度1.98m。

標三（B3）：控制了13 煤層，上距13 煤層平均6.09m，巖性為淺灰—灰色中厚層狀石灰巖，巖性穩定，厚度變化大，層位較穩定。產少量動物化石。物性特征為高電阻率、低自然伽馬、低伽馬伽馬反映。對比可靠。一般厚度0.59～5.14m，平均厚度2.42m[6-7]。

3.2 煤、巖層物性曲線對比

煤層對比主要依據煤巖層的物性特征、曲線的幅度異常、形態異常及特殊形態組合關系等進行對比[9]。

6、8、9 煤層：6、8、9煤層間距較小，6、8煤層各曲線由單峰狀到雙峰狀，伽馬伽馬曲線幅值較大，上覆頂板或間接頂板為高阻灰巖；9煤層夾在兩高自然曲線的巖性之間，伽馬伽馬曲線呈上小下大的雙峰狀，下伏間接底板為高電阻曲線、低自然曲線，呈馬鞍狀的B1灰巖。

13煤層：13煤層各曲線表現為明顯的雙峰狀，煤層間接底板發育有兩層灰巖，電阻率曲線和自然伽馬曲線都以高于煤層幅值的箱狀反映，厚度上小下大(圖2)。

4 煤層穩定性評價

4.1 影響煤層穩定性因素

4.1.1 地殼運動對煤層穩定性的影響

中晚二疊世時期發生了東吳運動，大面積的臺地隆升使得中二疊世晚期的茅口組形成了廣闊的剝蝕殘積平原，也讓貴州成為了沉積坳陷和聚煤的中心位置；隨后貴州發生了安源運動、燕山運動及喜馬拉雅構造運動，臺地相互碰撞、俯沖，對貴州煤層連續性、煤層特征均有較大影響[8]。

4.1.2 構造作用對煤層的破壞

研究區內斷層以北北東向、北東向為主，少量北西向。從平面分布看，全區均有斷層發育，尤以研究區北部和東部一帶比較發育，其中西北部和東北部斷層因傾向對研究區煤層影響較大，而東南部大部分斷層傾向研究區外部，對研究區煤層影響較小[9]。

4.1.3 煤層厚度變化對煤層穩定性影響

在不同沉積體系、沉積環境及不同的構造應力作用下，煤層的分岔、尖滅、變厚、變薄是不可避免的，它直接影響到煤層連續性、穩定性，影響到煤層儲量、開采條件和礦山服務年限、規模等[10-11]。

4.2 煤層穩定性評價指標

4.2.1 煤層厚度指標評價

煤層厚度變異系數是評定煤層穩定性的一項定量指標，它直接反映了煤層厚度變化的相對大小，主要利用變異系數（S）和標準差（V）進行評定，評價標準見表2。

表2 煤層變異系數（V值）評價標準

式中：xi——各見煤點采用厚度；

n——鉆孔見煤點數量。

4.2.2 煤層的可采性指標評價

煤層可采性指數是表示礦區內可采煤層所占比例的參數，其評定參數為可采率（N）和可采指數（P），評價標準見表3。

表3 煤層可采性（P值)標準

4.2.3 煤的結構復雜性評價

簡單結構：單一煤層見煤點在60%以上，而無大于兩層的夾矸。

較簡單結構（中等）：單一及含一層夾矸的見煤點在60%以上。

較復雜：含兩層夾矸以上的見煤點在40%以上。

復雜結構：不符合上述條件的煤層。

4.3 煤層穩定性評價結果

根據煤層厚度、可采情況及其煤層結構的分析：6、8、9、13 煤層的厚度變異系數分別為52.46%、62.12%、48.65%、64.52%；6、8、9 煤層可采指數分別為68%、67%、77%，為大部可采煤層，13 煤層可采指數為47%，為局部可采煤層；6、8、9、13煤層一般不含夾矸，為簡單結構；均為較穩定煤層（表4）。

表4 可采煤層穩定性特征表

5 結語

流長研究區含煤地層為上二疊統龍潭組，含可采煤層4 層（6、8、9、13），控制可采煤層的標志層有3 層，B1 控制了6 煤層，位于6 煤層頂部，B2 控制了9 煤層，上距9煤層平均7.58m，B3控制了13煤層，上距13煤層6.09m；不同的煤層有著不同的物性特征，6、8煤層各曲線由單峰狀到雙峰狀，伽馬伽馬曲線幅值較大，9 煤層夾在兩高自然曲線的巖性之間，伽馬伽馬曲線呈上小下大的雙峰狀，13煤層各曲線表現為明顯的雙峰狀；根據煤層厚度、可采情況及其煤層結構的分析，6、8、9、13均為較穩定煤層。