新疆玛纳斯县塔西河矿区天欣煤矿勘探研究

徐登峰 王博 李明

摘要：井田位于玛纳斯县城193°、直距53km处，公路里程约60km，行政区划隶属玛纳斯县清水河乡，面积约3.8457km2。井田内含可采煤层17层，可采厚度累计为41.19m，可采含煤系数为6.44%，倾向为10°～30°，倾角为28°～80°，平均倾角为30°。井田内煤层总体上以弱粘煤、长焰煤和中粘煤为主，井田内煤层主要为特低灰-低中灰。共有17个可采煤层。

关键词：天欣煤矿；塔西河矿区；勘探研究

1.井田概况

井田位于玛纳斯县城193°方向，直距53km处，公路里程约60km，行政区划隶属于玛纳斯县清水河乡管辖。井田地处伊连哈比尔尕山北坡中山区，海拔1446m～1938m，区域有两个地层分区，北部大部地区属准噶尔盆地分区，玛纳斯地层小区；F1断层以南属北天山地层分区伊连哈比尔尕地层小区。井田内出露地层有侏罗系中统西山窑组、头屯河组和第四系现代沉积；井田总体为向北偏东倾斜的单斜构造，南部地层产状较陡，井田内未见岩浆岩出露。

2.井田含煤地层

井田含煤地层为中侏罗统西山窑组，该组在地质区域上厚度约为815.63m～1457.47m，含煤较多，0.3m以上的煤层有42层。该组在井田内出露厚度约为563.02m～715.55m，平均厚度为639.28m。井田内0.3m以上的煤层有30层，平均厚度累计为47.04m，含煤系数为7.36%。井田内含可采煤层17层，平均可采厚度累计为41.19m，可采含煤系数为6.44%。根据岩性、岩相特征和含煤性的差异，将西山窑组由下而上划分为下部砂砾岩段、下含煤段、上含煤段和上部砂泥岩段。

3.区域地质

井田及外围区域位于乌鲁木齐山前拗陷西段，三屯河-宁家河单斜构造带上，该构造带以F1断层为界，南与伊连哈比尔干复背斜相接，区域出露地层有古生界和中生界。

本区域地层属准噶尔盆地分区，玛纳斯地层小区，F1断层以南属北天山地层分区伊连哈比尔干地层小区。区域地层均呈北西西～南东东展布，由南向北依次为中石炭统前峡组，下侏罗统八道湾组、三工河组，中侏罗统西山窑组、头屯河组，上统齐古组、喀拉扎组，下白垩统吐谷鲁群。区内断裂有两类，一类为与区域构造线一致的北西西-南东东向逆断层，见有南缘断层（F1、F2）。F1是区域性的南倾的高角度逆断层，走向延伸60km以上，它是中生界和古生界的分界线。也是乌鲁木齐山前拗陷西段的南部边界线之一，受其影响在井田以南八道湾组地层缺失，三工河组地层直接与前峡组接触。断层对西山窑组煤层无破坏作用。另外一类断裂为北东向和北西向的扭推断层（F3、F4），其规模不大，但常破坏煤层的连续性。本区岩浆岩多为中-新生代地层，未见岩浆岩出露。

4.井田地质

4.1井田地层

井田内出露地层由老至新有：西山窑组、头屯河组和第四系现代沉积。中侏罗统西山窑组出露于井田南部，为井田主要含煤地层，为一套河湖相-泥炭沼泽相沉积，代表当时温暖潮湿气候。呈近东西向展布，岩性为中粗粒岩屑砂岩、细砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩等，夹煤层及煤线。根据层位、岩性组合、岩相及含煤性特征，可进一步划分为四个岩性段。分别为下部砂砾岩段、下含煤段、上含煤段、上部砂泥岩段。

中侏罗统头屯河组出露于井田北部，以灰绿—紫红色粉砂岩、细砂岩为主，夹薄—中厚层状粗砂岩和紫红色泥岩，底部为一层中厚层砂砾岩，井田内仅部分出露，地层倾角为22°～30°。

第四系冲洪积层：主要分布于沟谷，另在山坡上可见到残坡积物，为松散堆积的砂质黄土、岩屑、岩块等，厚1m～ 20m，地表有10cm～20cm的黑色腐殖土。

4.2井田构造

井田构造形态为：整体为北偏东30°方向的缓倾单斜构造，地层倾角平均为30°，井田内的地层整体形态为：南部陡，往北变缓，东部比西部稍陡。受F1断层的影响，靠南部地层抬升，产状较大，往北逐渐变缓，随着煤系地层往西，其与F1断层的距离变大，受其影响变小。

井田内岩煤层倾向为10°～30°，倾角为28°～80°，平均倾角为30°。

在井田东部（天利煤矿范围内）+1550m水平以上的煤系地层倾角为45°～80°，+1550m水平以下地层倾角逐渐变小，地层产状为45°～28°；在井田西部（天欣煤矿范围内）+1500m水平以上的煤系地层倾角为40°～50°，+1500m水平以下地层倾角逐渐变小，地层产状为40°～28°。

通过本次核实工作，结合区域地质资料与现有的井下探采工程，井田内煤系地层延伸稳定，无断裂构造破坏。井田未发現大于20m的断裂构造。

4.3岩浆岩

井田内无岩浆岩活动，未见岩浆岩出露。

5.煤层特征

5.1煤层层数及含煤系数

中侏罗统西山窑组是井田内唯一的含煤地层。该组在区域上厚815.63m～1457.47m，含煤较多，0.3m以上的煤层有42层，部分煤层在走向上变化较大，有局部膨大、尖灭现象。该组在井田内出露厚度为563.02m～715.55m，平均厚度为639.28m，井田内0.3m以上的煤层30层，平均厚度累计为47.04m，含煤系数为7.36%。井田内含可采煤层17层，煤层平均可采厚度累计为41.19m，可采含煤系数为6.44%。

5.2煤层的垂向组合与分布特征

煤层在垂向上可分为三个大组合、六个小组合，大组合与地层划分一致。

（1）第一大组合（下含煤段煤层组合）

该组合厚171.36m～230.53m，在井田内分布较均匀，总体呈两边厚中间略薄的趋势，组合内含编号的B1～B9号煤层10层，和未编号的5层薄煤层组成，以煤层间距小、层数多、总厚大为特征。根据煤层垂向上的疏密关系，可自下而上分为四个小组合。

①B1煤层独立组合：它分布于大组合的底部，底部砂砾岩段之上，与其上组合间距15.82m～33.90m，呈两边厚中间薄的变化。

②B22-B4煤层组合：由4层编号煤层组成，该组合厚度为35.35m～69.17m，以煤层间两两相伴为特征，B22、B23两层相伴，B3、B4两层相伴，而且厚度对比也较明显，其中B3、B4较厚，B22、B23稍薄。

③B5-B7煤层组合：该组合厚度为20.81m～58.69m，表现为两边宽中间窄，西部比东部略宽，煤层间距从西往东逐渐变窄，单煤层厚度从下而上为中间厚两边薄的特征。

④B8～B9煤层组合：该组合分布于大组合的顶部，中含煤段之下，煤层间距小，组合厚度为10.65m～22.31m，表现为西部窄东部宽。

（2）第二大组合（上含煤段煤层组合）

该组合厚150.61m～223.69m，西厚东薄的变化趋势，组合内含8层编号和5层不稳定的未编号薄煤层。以煤层之间相对离散为特征，自下而上可分为两个小组合。

①B10～B14厚煤层组合：组合厚90.65m～114.17m，平均106.52m，总体厚度较稳定，B10、B11煤层间距较小，B12+13、B14煤层厚度较大且较稳定。

②B15～B17煤层组合，由3层编号煤层和3层不稳定的未编号薄煤层组成，是以薄煤层组成的相伴关系明显的组合。

（3）第三大组合（上含煤段煤层组合）

上含煤段332.26m的地层中，上部只含煤线，下部100m中含8层0.38m～1.50m的薄煤层，第三大组合即是指此层序中的煤层，以煤层薄、夹矸多、可采层少、煤层稳定性差为此组合的特征。

5.3可采煤层

井田内有可采的编号煤层17层，分别为B1煤层、B22煤层、B23煤层、B3煤层、B4煤层、B5煤层、B6煤层、B7煤层、B8～B17煤层井田内的煤类分为炼焦用煤和非炼焦用煤两大类。

6.煤层对比

井田内含大于0.3m的煤层、煤线30层，分布于西山窑组下含煤段、上含煤段、上部砂泥岩段中，煤层相对集中，主要煤层特征较为明显，因此易于对比。

煤层对比首先选用垂向组合对比，其次再在各组合内部运用综合手段，区分对比各煤层。以垂直剖面对比为基础，以煤层垂向组合特征为主要方法，结合煤层层间距，煤层自身特征，特殊层位及地球物理测井曲线逐层对比。

6.1地层特征对比

井田内西山窑组特征明显，按沉积顺序，下含煤段和上含煤段为灰色、灰白色的以细碎屑沉积为主的地层，而底砂岩段为灰色、灰白色的粗粒沉积为主的地层，底砂岩段粒度结构特征在野外极易识别，下含煤段和中含煤段间以一层中粗砂岩为界，也极易识别，用这一特征能很容易地区别出各含煤组合的煤层。

6.2标志层和标志性煤层对比

下部砂砾岩段以顶部厚层状的粗砂岩与下含煤段含煤组合分界，下含煤段含煤组合以顶部一层中粗砂岩与上含煤段含煤组合和分界，这两层砂岩就成了区分各含煤组合的标志层。

B3、B4煤层分布于下含煤段含煤组合的中下部，为区内主要可采煤层，以其厚度大、间距稳定有别于区内其他煤层，为标志性煤层；B9煤层分布于下含煤段含煤组合的顶部，煤层间距稳定，且B9煤层分布于下含煤段含煤组合的顶部，厚度稳定，也为标志性煤层；B12+13煤层在井田西部为B12和B13煤层，间距为5m左右，往东逐渐靠拢，最后合为一层，即B12+13煤层，其厚度在全区较稳定，局部有分叉现象，特征明显，为标志性煤层。

利用上述特征能很好地认识和对比B3、B4、B9、B12+13煤层及其含煤组合。

6.3煤层组合特征对比

井田内西山窑组可采煤层主要分布在下含煤段和上含煤段，下含煤段和上含煤段间以一层中粗砂岩为界。下含煤段煤层组合和上含煤段煤层组合具有各自的含煤特征。下含煤段煤层组合：该组合厚171.36m～230.53m，在井田内分布较均匀，总体呈西部厚东部略薄的趋势，组合内含编号的B1～B9号煤层10层，和未编号的5层薄煤层组成，以煤层间距小、层数多、总厚大为特征。根据煤层垂向上的疏密关系，可自下而上分为四个小组合。上含煤段煤层组合：该组合厚150.61m～223.69m，西厚东薄的变化趋势，组合内含8层编号和5层不稳定的未编号薄煤层。以煤层之间相对离散为特征，自下而上可分为两个小组合。

通过对比可以看出，B3、B4、B6、B9、B11、B12+13、B14煤层为稳定至较稳定的中厚-厚煤层。B1煤层在各钻孔的密度曲线上反映较为均匀、一致，电阻率曲线底界面较为缓斜，顶界面较为陡直、并在曲线根部有一负峰反映，B4、B3、B22、B23煤层厚度、间距相似，测井电阻率、天然伽玛曲线形态相近，特征明显。B15煤层部分钻孔从密度曲线上反映结构较为复杂多变，有薄层夹矸，厚度变化也较大。根据上述测井曲线特征对比，为煤层对比提供了更多的依据，提高了煤层对比的可靠性。

7.煤质分析

各煤层物理性质基本相同，煤層多为沥青光泽-弱沥青光泽，黑色，易染手，条痕黑褐色，节理不太发育，性脆易碎，钻孔中取出的煤芯样大多呈块状，块状的煤样断口以参差状为主，局部可见贝壳状。煤的宏观煤岩组分以半亮煤及暗煤为主，肉眼煤岩类型为半亮型-半暗型。各煤层中有机质组分占60.00%～98.50%，平均90.24%，无机质组分为1.50%～40.00%，平均9.76%。

井田内各煤层中有机质组分大多以镜质体为主，惰质体次之，壳质体和半镜质体少量；B1煤层中有机质组分以惰质体为主，镜质体次之，壳质体少量。

镜质体：各煤层中的镜质体主要以无结构镜质体中的基质镜质体和碎屑镜质体为主。基质镜质体油浸反射色为深灰色，不显示细胞结构，表面不纯净，且不平整，略显突起；碎屑镜质体粒径较小，呈不规则状分布。各煤层镜质体的含量在45.6%～89.0%之间。

惰质体：主要为丝质体、半丝质体，可见碎屑惰质体，油浸反射色为白色，突起较高。各煤层惰质体的含量在9.80%～54.40%之间。

壳质体：主要为小孢子体，呈蠕虫状分布。各煤层壳质体的含量在0%～5.4%之间。

无机质组分：各煤层无机质组分主要为粘土矿物，呈浸染状或薄层状分布。

显微煤岩类型：经过煤岩鉴定，井田内各煤层显微煤岩类型均为微镜惰煤亚型。

8.煤的成因类型及变质阶段

8.1煤的成因类型

从煤层的显微煤岩组分可知：煤的有机质由镜质体、惰质体、壳质体组成；元素分析中氢元素含量较低，说明成煤植物以植物茎、根等木质纤维组成，因此井田内煤的成因类型为腐殖煤。

8.2煤的变质阶段

根据测定结果，井田内各煤层镜质组最大反射Rmax在0.55～0.72之间，平均为0.65，变质程度均较低，煤化程度为中煤级煤Ⅰ～Ⅱ级，其中，大多为中煤级煤Ⅱ级，少量为中煤级煤Ⅰ级。

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