山西陽谷-平煤田侏羅紀煤系地層特征及開采條件

山東省黃河以北礦區(qū)陽谷-蘆平煤礦資源總量預計為217億噸。山東省重要的煤炭通道之一。它具有豐富的煤炭資源、多個開采層和良好的煤炭品質(zhì)。山東省是一個重要的煤炭通道區(qū)，擁有建設大型煤炭生產(chǎn)基地的前提條件。前人在以往工作的基礎上,初步確立了區(qū)內(nèi)的地層層序、構造格局及巖漿巖的賦存狀況,但礦區(qū)沒有進行整體的勘查研究工作;該文主要是在前人工作的基礎上,通過現(xiàn)有資料對礦區(qū)開展整體研究工作,對礦區(qū)的地質(zhì)特征進行新的解釋,并對區(qū)內(nèi)煤炭資源潛力進行分析。1礦區(qū)地質(zhì)特征1.1近、中生界該區(qū)屬華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)濟寧地層小區(qū)。下伏地層自下而上發(fā)育有:新太古代泰山巖群、下古生界寒武系和奧陶系、上古生界石炭系、二疊系及新生界新近系和第四系。缺失元古界、志留系、泥盆系和中生界。含煤地層為石炭紀本溪組、石炭—二疊紀太原組、二疊紀山西組。根據(jù)施工鉆孔ZK05,ZK2,ZKS0001揭露(表1),顯示發(fā)育有中生代侏羅紀三臺組地層,巖性主要為淺紫色—磚紅色細砂巖、中粒砂巖夾淺綠色鈣質(zhì)砂巖組成。與上覆新近系界線不清,與下伏二疊紀石盒子組地層呈角度不整合接觸(1)。1.2斷裂界斷裂型該區(qū)位于東阿-濟南-淄博單斜凹陷的西部。西以聊考大斷裂為界,東以東阿斷層、牛角店斷層為界,北以齊廣斷裂為界,南以山東省與河南省省界(黃河)為界。1.2.1鉆進工程驗證區(qū)內(nèi)地層總體呈單斜,斷裂構造較發(fā)育,根據(jù)二維地震測量資料解釋及鉆探工程驗證,共解析11條斷距大于300m斷層(斷距<300m斷層未統(tǒng)計)。按斷層展布方向分為NE—NNE向、近EW向、近NW向3組,以NE—NNE向為主,均為高角度正斷層(表2)。1.2.2地層格局變化區(qū)內(nèi)煤層傾角在5°~13°之間,褶曲基本不發(fā)育,其形態(tài)及展布方向均受整體構造格局影響。根據(jù)二維地震資料解釋,主要有陽谷背斜、石佛背斜、聊城東背斜、安樂-趙園背斜、陳堂-官堂向斜、崔莊-王樓向斜、東阿向斜。背向斜軸向受控于整體構造格局,軸部兩側(cè)地層傾角一般在8°~16°之間,產(chǎn)狀較為平緩。1.2.3煤系地層中巖漿巖的分布與以往資料對比,結合該次工作確立了礦區(qū)內(nèi)新的構造格局。由于構造活動,造成了斷塊的上升和下降,形成了升降相間的構造格局,以石佛斷層、譚莊-阿城斷層、廣平斷層為界由西向東依次劃分為陽谷-古城隆起、安樂-壽張凹陷、博平-阿城隆起、東阿-茌平凹陷共4個構造塊段。隆起塊段煤層埋藏較淺,均在-1500m以淺,凹陷部位煤層埋藏較深,目前施工鉆孔均為揭露煤層(圖1)。據(jù)聊古1鉆孔揭露,于奧陶系下發(fā)現(xiàn)有新太古代泰山巖群,主要巖性有黑云母角閃花崗片巖等,厚度不詳。煤系地層中巖漿巖基本不發(fā)育,僅有陽谷-古城隆起中ZK0802鉆孔,博平-阿城隆起中受譚莊-阿城斷裂影響A22-1,ZK1502,ZK1702,ZK3801鉆孔中見到少量巖漿巖,主要為輝長巖脈、閃長巖脈。受其影響下組煤局部出現(xiàn)天然焦、焦煤等煤類。總體而言,巖漿活動對礦區(qū)煤層影響較小。2煤礦質(zhì)量2.1地層揭露和地層封閉根據(jù)最新鉆孔資料顯示,主要含煤地層山西組、太原組平均總厚度239.90m,平均煤層總厚度13.00m,含煤系數(shù)5.4%,可采煤層平均總厚度10.20m,占煤層平均總厚度的78.5%。本溪組地層中揭露煤層1~2層,個別鉆孔達到可采厚度。結合礦區(qū)西南部濟寧煤田、巨野煤田對該區(qū)煤層重新劃分,含煤層數(shù)由15層增加為24層,可采煤層由8層增加為10層。本溪組含煤2層(20煤、21煤);太原組含煤15層由上而下依次為7煤、8煤、9煤、10煤、11煤、12煤、13煤、14煤、16-1煤、16-2煤、17-1煤、17-2煤、18煤、18-2煤、19煤;山西組含煤8層自上而下依次為1煤、2煤、3上煤、3中煤、3下煤、4煤、5煤、6煤。可采煤層10層由上而下依次為:2煤、3上煤、3下煤、8煤、9煤、12煤、16-1煤、16-2煤、17-1煤、18煤(表3)。2.2層煤的分類及煤質(zhì)各煤層以氣煤、氣肥煤為主。多為低灰—中灰煤、高揮發(fā)分煤、低硫煤。主采煤層3上煤、3下煤為低灰煤、高揮發(fā)分煤、低硫煤;16-1煤、17-1煤、18煤部分屬中高硫、高硫煤煤外,其他煤層均屬低硫煤。該區(qū)可采煤層多為特低磷,高熱值,易選,屬富油煤,是良好的動力、氣化、煉焦用煤。3礦區(qū)地質(zhì)概況該區(qū)為隱蔽煤田,第四系和新近系厚度一般550m以上,從東南向西北逐漸增厚,厚度最厚達1100m(1),巖性有粘土巖、粉砂巖及砂礫巖等。第四紀呈松散狀,新近系一般呈半固結狀態(tài),第四系含水砂層埋藏較淺,對礦區(qū)開采不會有多大威脅。新近紀砂礫(巖)層埋藏距煤層近,層數(shù)多,特別是底礫巖,局部地區(qū)與奧灰有水力聯(lián)系,對煤層開發(fā)有一定影響。可采煤層頂?shù)装鍘r性多為泥巖、粉砂巖及石灰?guī)r,底板為粉砂巖、泥巖。其中8,9煤層為不穩(wěn)定頂板;16,17煤則屬不穩(wěn)定至穩(wěn)定頂板;18煤底板粘土巖遇水膨脹,易發(fā)生底鼓。煤塵具有爆炸危險,煤層有自然發(fā)火傾向,為一級瓦斯礦區(qū)。地溫平均梯度2.5℃/100m,-850m水平以淺為一級高溫區(qū),-850m水平以深為二級高溫區(qū)。經(jīng)勘查,區(qū)內(nèi)阿城鎮(zhèn)井田儲量為2.3億t,聊城煤礦區(qū)儲量為12.8億t。為進一步探明其儲量,自2006年以來對礦區(qū)內(nèi)陽谷勘查區(qū)、安樂勘查區(qū)、張秋勘查區(qū)、博平勘查區(qū)、石海勘查區(qū)、莘縣古城-陽谷縣閻樓勘查區(qū)先后開展勘查工作。截至2011年12月31日,陽谷-茌平礦區(qū)查明煤炭資源儲量86.5億t,低硫煤資源量51.8億t,高硫煤資源量34.7億t。按標高統(tǒng)計,埋深-1200m以淺低硫煤資源量28.1億t,埋深-1200~-1500m之間低硫煤資源量23.7億t(1)。根據(jù)煤層變化情況,預測埋深-1500m以深煤炭資源量1