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      內(nèi)蒙古呼魯斯太礦區(qū)煤層發(fā)育特征研究

      2019-11-12 03:33:55馬海軍
      西部資源 2019年2期
      關(guān)鍵詞:煤層

      馬海軍

      摘要:呼魯斯太礦區(qū)位于賀蘭山煤田內(nèi),為小型含煤盆地,主要含煤地層是上石炭統(tǒng)太原組及下二疊統(tǒng)山西組。本文通過對(duì)呼魯斯太礦區(qū)煤層發(fā)育特征的系統(tǒng)分析以及對(duì)已有地質(zhì)資料的進(jìn)一步研究,認(rèn)為該區(qū)煤層厚度較大,埋深適中,煤質(zhì)較好,資源比較集中,具有較好的開發(fā)利用價(jià)值。

      關(guān)鍵詞:呼魯斯太礦區(qū);煤層;發(fā)育特征

      呼魯斯太煤礦區(qū)位于賀蘭山中段、內(nèi)蒙古阿拉善左旗境內(nèi),礦區(qū)所處大地構(gòu)造單元為中朝準(zhǔn)地臺(tái)(一級(jí)構(gòu)造單元)鄂爾多斯西緣拗陷帶(二級(jí)構(gòu)造單元)賀蘭山臺(tái)拗(三級(jí)構(gòu)造單元)。區(qū)內(nèi)有4個(gè)開采煤礦,即百靈煤礦、巴音煤礦、福泉煤礦、烏蘭煤礦。本文在充分收集以往鉆孔資料后,對(duì)區(qū)內(nèi)煤層發(fā)育特征進(jìn)行了研究分析。

      1.地層與含煤地層

      呼魯斯太煤礦區(qū)發(fā)育地層有老至新為上石炭統(tǒng)太原組、下二疊山西組、下石盒子組、上二疊統(tǒng)上石盒子組、石千峰組、第四系。

      呼魯斯太煤礦區(qū)可采煤層賦存于上石炭統(tǒng)太原組及下二疊統(tǒng)山西組中,呼魯斯太煤礦區(qū)含煤南部較北部多,北部含煤22層,其中太原組可采煤層13層(22、21、16、15、14、13、12、11、10、8、7、6、5號(hào)),山西組可采煤層3層(3、2下、2號(hào))。南部含煤25層,其中太原組可采煤層12層(22、15、13、12、、12上1、10、10上、9、8、7、6、5號(hào)),山西組含煤3層,可采2層

      (3、2號(hào))。石盒子組含煤3層~4層,均不可采。煤系地層平均厚度258.0m,煤層平均總厚度24.69m,含煤系數(shù)9.6%。可采煤層平均總厚度20.68m,可采含煤系數(shù)8.0%。

      2.構(gòu)造特征

      呼魯斯太煤礦區(qū)總的構(gòu)造形式為一走向北西20°~30°,傾向南西,傾角20°~30°的單斜構(gòu)造。呼魯斯太煤礦區(qū)北部局部發(fā)育微緩褶曲共六組,均發(fā)育在石炭系地層中,斷裂發(fā)育,以走向正斷層為主,斷層總數(shù)為41條,除F5和F75斷層規(guī)模較大,其他斷層規(guī)模較小,對(duì)生產(chǎn)影響不大。呼魯斯太煤礦區(qū)南部共有褶曲51組,斷層87條,其中除F14、F28、F88、F23為較大的正斷層外、余者大部分為逆或逆掩斷層,絕大部分褶曲和斷層都集中在煤礦區(qū)南部2km2左右的范圍內(nèi),致使煤礦區(qū)南北構(gòu)造形態(tài)截然不同。礦區(qū)中北部11km2左右的范圍內(nèi),僅有F14、F88正斷層,F(xiàn)154、F155逆掩斷層對(duì)煤層有影響,斷層面傾向與地層傾向一致,落差一般3m~20m,雖F83落差較大(25m以上),但其位于井田邊部,未切割主要煤層。在煤系上伏石盒子地層中短軸褶曲較發(fā)育,但K6砂巖對(duì)褶曲起緩沖作用。據(jù)鉆孔控制和煤層底板等高線的反映,上伏地層中的褶曲對(duì)煤層無影響。僅A7、S7一組褶曲對(duì)5-22號(hào)煤層+1350水平以上有影響。礦區(qū)中北部為一簡單的單斜構(gòu)造。

      煤礦區(qū)南部構(gòu)造復(fù)雜,以F22、F19斷層為主,于煤系地層中產(chǎn)生次一級(jí)的互相不連續(xù)的伏瓦式逆或逆掩斷層和軸向近東西的復(fù)雜褶皺,部分褶皺南側(cè)地層向北倒轉(zhuǎn),形成

      “S”形構(gòu)造,這一種復(fù)雜地段將給未來生產(chǎn)上的部署帶來一定的困難。具體見圖1。

      3.煤層特征

      3.1煤層厚度

      呼魯斯太煤礦區(qū)煤層厚度在0~40.71m之間,平均16.69m。在鉆孔HX24處由于受斷層影響,煤層逆沖在原有煤層之上,發(fā)育較厚。在本區(qū)煤層厚度總體由東西兩側(cè)向中部增厚,在HX01及HX13鉆孔附近,形成小型聚煤中心,煤層發(fā)育相對(duì)較厚(見圖2)。

      區(qū)內(nèi)含可采煤層有8層,即2、3、5、6、8、9、10號(hào)煤層為大部可采的較穩(wěn)定煤層,7、10號(hào)煤層為局部可采的不穩(wěn)定煤層?,F(xiàn)將主要可采煤層敘述如下:

      (1)2號(hào)煤層。位于二疊系下統(tǒng)山西組中下部。區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0~8.75m,平均2.48m。埋藏深度4.05m~1273.83m,平均523m,在整個(gè)呼魯斯太礦區(qū)東部埋深較淺。該煤層結(jié)構(gòu)簡單,不含~含1層夾矸,個(gè)別鉆孔出現(xiàn)有三層夾矸。層位較穩(wěn)定,厚度總體由西向東、由南向北增厚,可采區(qū)主要分布在北部、東部。頂板巖性多以中粒砂巖、炭質(zhì)泥巖為主,底板巖性多為炭質(zhì)泥巖及砂質(zhì)泥巖。

      (2)3號(hào)煤。位于二疊系下統(tǒng)山西組下部。區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0~26.73m,平均6.79m;可采厚度0.85m~26.73m,平均7.78m。埋藏深度12.9m~1335.91m,平均543m;煤層總體由中東部向西南、北部變厚,全區(qū)可采,只有HX18鉆孔附近及東部邊界不可采。該煤層結(jié)構(gòu)簡單,一般含0~1層夾矸,個(gè)別鉆孔出現(xiàn)兩層夾矸。煤層頂板巖性以炭質(zhì)泥巖及泥巖為主,底板巖性多為泥巖。

      (3)5號(hào)煤。位于石炭系上統(tǒng)太原組上部,在西部詳查區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0.28m~2.54m,平均1.21m;可采厚度0.75m~2.54m,平均1.55m。埋藏深度723m~1364m,平均1055m;煤層總體由南向北變厚,不可采區(qū)分布在西部HX17、HX18鉆孔一帶。該煤層結(jié)構(gòu)簡單。煤層頂?shù)装鍘r性均為泥巖為主。

      (4)6號(hào)煤。位于石炭系上統(tǒng)太原組上部,為大部可采煤層。在西部詳查區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0.19m~1.61m,平均0.95m;可采厚度0.80m~1.61m,平均1.10m。埋藏深度732m~1375m,平均1069m;該煤層結(jié)構(gòu)簡單。煤層厚度由西南向東北變厚,不可采區(qū)分布在中部HX17、HX18和東部HY05、HX23鉆孔一帶,另外有孤立不可采點(diǎn)HX08、HX12鉆孔。頂?shù)装鍘r性以泥巖為主,其次為炭質(zhì)泥巖。

      (5)7號(hào)煤。位于石炭系上統(tǒng)太原組中上部,為大部可采煤層。在西部詳查區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0.23m~1.90m,平均1.11m;可采厚度0.71m~1.90m,平均1.28m。埋藏深度772m~1409m,平均1094m;該煤層層位較穩(wěn)定,但厚度有一定的變化,總體上有由西南向東北逐漸增厚的變化規(guī)律,并在HY05號(hào)鉆孔及F1斷層一帶西側(cè)及F3斷層以東和HX18、HX17鉆孔以南為不可采區(qū)。該煤層結(jié)構(gòu)簡單,一般不含到含2層夾矸。煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖為主,次為炭質(zhì)泥巖。

      (6)8號(hào)煤層。位于石炭系上統(tǒng)太原組中上部,為大部可采煤層。在西部詳查區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0.34m~3.34m,平均1.23m;可采厚度0.70m~3.34m,平均1.45m。埋藏深度776m~1424m,平均1108m;該煤層層位較穩(wěn)定,但厚度有一定的變化,總體上有由南向北逐漸增厚的變化規(guī)律,不可采區(qū)范圍在HX17、HX18、HX20鉆孔以南。該煤層結(jié)構(gòu)簡單。煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖為主,粉砂巖、砂質(zhì)泥巖次之。

      (7)9號(hào)煤層。位于石炭系上統(tǒng)太原組中上部,為局部可采煤層。在西部詳查區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0.15m~2.23m,平均0.88m;可采厚度0.70m~2.23m。平均厚度1.21m.埋藏深度808m~1450m,平均1145m;該煤層層位較穩(wěn)定,但厚度有一定的變化,煤層總體上有中部較厚,不可采區(qū)在HX14、HX13、HX12鉆孔一線以西,HX22、HX24、HY06鉆孔一線以東。該煤層結(jié)構(gòu)簡單,不含夾矸。煤層頂板巖性以砂質(zhì)泥巖為主,底板巖性以中粒砂巖為主。

      (8)10號(hào)煤層。位于石炭系上統(tǒng)太原組中上部,為局部可采煤層。在西部詳查區(qū)內(nèi)煤層自然厚度0.17m~1.29m,平均0.65m;可采厚度0.87m~1.29m。平均厚度1.07m。埋藏深度825m~1417m,平均1145m;該煤層層位較穩(wěn)定,但厚度有一定的變化,總體上有由南向北逐漸增厚的趨勢,可采區(qū)在HX10、HX01、HX17、HX21鉆孔一帶。該煤層結(jié)構(gòu)簡單。煤層頂板巖性以粉砂巖為主,底板巖性以砂質(zhì)泥巖為主。

      3.2煤層埋深

      本區(qū)煤層埋深變化較大,東部煤層埋深較淺,普遍小于300m,西部埋深逐漸加大,其中2煤埋深在埋藏深度4.05m~1273.83m之間,平均523m,在詳查區(qū)埋深達(dá)到800m以上。

      4.煤巖特征

      本區(qū)煤層所測鏡質(zhì)組最大反射率(Rmax)在0.8825~1.8842%之間,煤的變質(zhì)強(qiáng)度高,為中、高變質(zhì)煙煤。煤類主要以焦煤為主,其次為肥煤、瘦煤,本區(qū)宏觀煤巖類型以半亮煤為主,其次為半暗煤,夾暗煤、絲炭條帶,煤層呈瀝青光澤,參差狀斷口,偶見貝殼狀斷口,各種宏觀煤巖成分交替出現(xiàn),煤層呈條帶狀和均勻線理狀結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,內(nèi)生和外裂隙較發(fā)育,性脆,利于煤層甲烷的擴(kuò)散、解吸和運(yùn)移。

      顯微煤巖類型與煤層甲烷的生氣潛力及開發(fā)的難易程度都有很大的關(guān)系,一般認(rèn)為鏡質(zhì)組含量高,具有很好的生烴能力,其產(chǎn)氣量也高。呼魯斯太煤礦區(qū)煤中有機(jī)質(zhì)含量高,有機(jī)質(zhì)含量占84.4%~96.8%,有機(jī)質(zhì)中以鏡質(zhì)組為主,在64%~85%之間,殼質(zhì)組含量很少,因此煤層具有很好的生氣能力。

      山西組2、3煤層及太原組5、9、13煤層,原煤平均灰分大于25.00%,屬高灰分煤,洗后精煤灰分一般可降到12%以下,山西組煤層南焦北氣,有顯著的走向變化,屬高灰、低硫、低磷煤。太原組6、8、10上、10、12、15、22號(hào)等層,原煤平均灰分由15.00%~25.00%屬中灰分煤,洗后精煤灰分除22號(hào)層大于12.00%,其余各層均小于12.00%。全區(qū)唯一的低灰分煤層仍是7號(hào)層,原煤平均灰分僅11.31%,太原組煤層除含硫稍高外,均為較好的煉焦用煤。

      5.結(jié)論

      通過對(duì)呼魯斯太煤礦區(qū)煤層發(fā)育特征研究表明,區(qū)內(nèi)煤層厚度較大且穩(wěn)定,煤變質(zhì)程度高,埋深適中。煤類主要以焦煤為主,其次為肥煤、瘦煤,是較好的煤炭資源產(chǎn)地,且具有煤層氣勘查開發(fā)前景。

      參考文獻(xiàn):

      [1]內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局.內(nèi)蒙古煤炭資源潛力評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2012.

      [2]田俊偉.呼魯斯太礦區(qū)煤層瓦斯分布規(guī)律及其控制因素探討[J].中國煤炭地質(zhì),2014(09):27-30.

      [3]姚海鵬,李彬.呼魯斯太礦區(qū)煤層氣成藏條件分析[J].山西煤炭,2014,34(10):80-82.

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