河东煤田桑峨井田含煤地层沉积环境及煤层赋存特征研究_李永高.pdf

河东煤田位于黄河中游吕梁山西麓鄂尔多斯盆地东部边缘，为南北近走向，倾向西的隐伏煤田，整体呈南北长东西窄的条状展布1。地理位置上由南向北跨越运城、临汾、吕梁、忻州 4 个地区，含煤面积约 1.6 万 km2，是我国重要的焦煤产地2，从北到南拥有 4 个国家级煤炭规划矿区，包括晋北、晋中 2 个国家级煤炭生产基地。桑峨井田位于山西省西南部临汾市吉县境内，南起王家河湾里一线，东北部止屯里林场后圪台，东南部草坡滩石窑店，西至毛家庄，东西长9.2 14.6 km，南北宽走向宽 13.7 19.6 km，面积189.87 km2。含煤地层从下至上分别为石炭系中统河东煤田桑峨井田含煤地层沉积环境及煤层赋存特征研究李永高1，孙国忠2（1.中国煤炭地质总局 第一勘探局，河北 邯郸 056004；2.北京大地高科地质勘查有限公司，北京 100040）摘要：桑峨井田主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，其太原组含煤系数4.02%，山西组含煤系数 11.34%；太原组属潮坪碳酸盐台地沉积，主要可采煤层为 9 号煤层，厚度较大，为大部可采的稳定煤层；山西组为一套以河控三角洲平原环境为主的含煤沉积，主要可采煤层为 2 号、3 号煤层，其中 2 号煤层为全区可采的稳定煤层，3 号煤层为大部可采的稳定煤层；主要煤类为贫煤，煤质较好，具有较高的开采价值。通过对可采煤层的赋存特征及其沉积环境研究，对本井田资源的开发利用具有积极意义。关键词：含煤地层；可采煤层；赋存特征；沉积环境；桑峨井田中图分类号：TD163文献标识码：B文章编号：2095-5979（2023）05-0066-05Study on sedimentary environment and coal seamoccurrence characteristics of coal-bearing strata in Sang emine field of Hedong coalfieldLi Yonggao1,Sun Guozhong2(1.First Exploration Bureau of China Coal Geological Administration,Handan 056004,China;2.Beijing DadigaokeGeological Exploration Co.,Ltd.,Beijing 100040,China)Abstract：The main coal-bearing strata in Sang e minefield are Upper Carboniferous Taiyuan Formation and LowerPermian Shanxi Formation.The coal-bearing coefficient of Taiyuan Formation is 4.02%,and that of Shanxi Formation is11.34%.Taiyuan formation belongs totidal flat-carbonate platform deposit.The main minable coal seam is No.9 coal seam,which is a stable coal seam with large thickness.Shanxi Formation is a set of coal-bearing deposits dominated byriver-controlled delta plain environment.The main minable coal seams are No.2 and No.3 coal seams.Among them,No.2coal seam is a stable coal seam that can be mined in the whole area,and No.3 coal seam is a stable coal seam that can bemined in most areas.The main coal is lean coal,which has good quality and high mining value.Through the study of theoccurrence characteristics and sedimentary environment of the mineable coal seam,it is of positive significance to thedevelopment and utilization ofthe minefield resources.Key words：coal-bearing strata;mineable coal seam;occurrence characteristics;sedimentary environment;Sang eminefield责任编辑：高小青DOI：10.19286/ki.cci.2023.05.016作者简介：李永高（1965），男，河北蔚县人，地质高级工程师。引用格式：李永高，孙国忠.河东煤田桑峨井田含煤地层沉积环境及煤层赋存特征研究J.煤炭与化工，2023，46（5）：66-70.地 测 与 水 害 防 治Coal and Chemical Industry煤 炭 与 化 工Coal and Chemical Industry第 46 卷 第 5 期2023 年 5 月Vol.46 No.5May 2023662023 年第 5 期本溪组、石炭系上统太原组以及二叠系下统山西组，含煤地层总厚度约 142 m左右，共含煤 10 层，煤层总厚度 11.3 m，含煤系数 7.9%，其中主要可采煤层 3 层，可采总厚 5.5 m，可采含煤系数 5%。本文在以往研究成果基础上，结合本井田煤炭资源勘探成果，对煤系、含煤地层、主要可采煤层赋存特征进行分析研究，为煤炭资源的开发利用提供了依据。1地质概况桑峨井田位于华北地台之鄂尔多斯断块东缘的晋西坳缘带南段关王庙北东向褶带的东部。晋西坳缘带（即河东煤田）是我国著名炼焦用煤产地，其西与伊陕单斜区呈过渡关系，东隔离石断裂带与山西断块的吕梁块隆相邻，南以乡宁断挠带与临汾运城新裂陷相望。关王庙北东向褶带位于鄂尔多斯盆地东缘晋西坳缘带（河东煤田）的南段，带内地层总体向北西倾斜，最边部出露变质结晶基底，显示了边缘挠起带的特征。井田位于鄂尔多斯断块东部，河东断褶带西带南段，受紫荆山断褶带的影响和控制，该区为地层走向为 NE，向 NW 倾斜的单斜构造，倾角一般为6 15，在此基础上发育与走向大致平行的短轴褶曲，断层不发育，未发现陷落柱及岩浆岩侵入，构造简单。区内主要有武庄向斜、武庄背斜及落差大于 30 m 的断层 1 条，小于 30 m 的断层2 条。该区属掩盖半掩盖区，基岩仅沿沟谷出露。出露地层有上二叠统上石盒子组、石千峰组，三叠系下统刘家沟组、和尚沟组、二马营组，新生界地层覆盖在不同时代的地层之上。经钻孔揭露的本井田地层从下至上分别为奥陶系中统马家沟组、奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、二叠系上统石千峰组，三叠系下统刘家沟组、三叠系下统和尚沟组以及第四系地层，主要含煤地层为山西组和太原组。2含煤地层赋存特征2.1山西组地层赋存特征二叠系下统山西组为该井田主要含煤地层，为一套以河控三角洲上的平原环境为主的含煤沉积建造，本组地层厚度 32.50 59.50 m，平均厚度45.21 m，由东向西呈增厚趋势（图 1），与下伏太原组为连续沉积的接触关系。下部为以河控三角洲上的平原环境为主的沉积，由于沉积环境较稳定，沼泽化持续时间较长，对聚煤作用十分有利，形成了层位稳定，厚度较大的 2 号、3 号煤层，但是沿着分流涧湾地带的水体较浅，水深变化较大，局部地段出现 2 号煤层的分叉现象。岩性以中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩为主，一般含煤 2 3 层（2 号下、2 号、3 号煤层），其中 2 号煤层为稳定的大部可采煤层，3 号煤层为较稳定的大部可采煤层。从 K7 砂岩起至 2 号煤层顶板砂岩，厚 5.85 26.93 m，平均 14.92 m。2 号煤顶板含有丰富的植物化石，主要有 Sphenophyllumsp.Labatannuaria sinensis，Teniopteris multinervis，Emplectopteris sp.等。上部为三角洲平原分流河道迁移而形成的分流间湾溢岸沉积。由于所形成的泥炭沼泽不断变迁，形成以发育不稳定的夹薄煤层（1 号上、1 号、2 号上煤层）及以砂岩、粉砂岩、泥岩为主的沉积，该段从 2 号煤顶板砂岩起至 K8 砂岩底界，厚 14.73 40.22 m，平均 26.20 m。2.2太原组地层赋存特征该组地层厚 39.40 96.35 m，平均厚度 66.17m，含煤系数 4.05%，由西向东呈增厚趋势（图 2、图 3），含煤 5 7 层，煤层总厚 0.75 5.91 m，平均 2.68 m，9 号煤层为大部可采的较稳定煤层，为该区主要可采煤层，平均厚度 1.43 m，可采含煤系数 2.16%太原组为该井田主要含煤地层之一，属于潮坪碳酸盐台地沉积，据岩性组合及沉积环境可划分为 3 段。下段属潮坪及泥炭沼泽间有局限台地沉积，底部为灰灰白色细粒砂岩（K1）与下伏本溪组连续沉积，主要岩性为灰深灰色泥岩、砂质泥岩夹深灰色细粒砂岩薄层，该段厚度 7.10（S901）36.05 m（S603），平均 21.77 m，含煤 2图 1山西组厚度等值线图Fig.1 Thickness contour ofShanxi Formation6056524844403632厚度/m李永高等：河东煤田桑峨井田含煤地层沉积环境及煤层赋存特征研究67煤炭与化工2023 年第 5 期第 46 卷 3 层，其中 9 号煤层为稳定的主要可采煤层之一，由于受局限台地的影响煤层厚度变化较大，顶板 含 植 物 化 石，主 要 有 Neuropteris ovata，Pecopteris orientalis，Sphenophyllmsp.等。中段属浅水碳酸盐台地潮坪沉积，从 K2 石灰岩底板至 K4灰岩底界，厚度 11.46（S1301）25.72 m（S1104），平均 17.21 m。岩性由石灰岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成，含石灰岩 3 层（K2、K3、K4）薄煤 2 层（6 号、7 号煤层），一般不可采。K2石灰岩厚度约 7 m，深灰色灰黑色厚层状含有燧石结核，产丰富的动物化石，主要有蜒类Triticites sp.Schwagerina sp.Quasifusulina sp.，腕 足类：Chonetessp.Dictyoclostustaiyuanfuensis，Choristites sp.等。上段为砂坪泥坪及泥炭坪沉积，从 K4 灰岩至 K7 砂岩，厚 10.05（S1406）35.13 m（S1409），平均 27.24 m，岩性为深灰色灰黑色粉砂岩、砂质泥岩，夹薄层细砂岩及煤层 1 2 层（5 号、6号煤层）一般不可采，6 号煤层顶板含较丰富的植物化石。3主要可采煤层特征该井田含煤地层为二叠系下统山西组，石炭系上统太原组及中统本溪组，含煤地层总厚约 142m，共含煤 10 层，煤层总厚度约 11.3 m，其中主要可采煤层 3 层，分别为 2 号煤层、3 号煤层及 9号煤层。3.12 号煤层特征位于山西组下部，上距 2 号上煤层 0.87 15.21 m，平均 4.63 m。见煤点 136 个，可采点 132个，不可采点 4 个，可采性指数 0.97，煤厚变异系数 31%。煤层厚度 0.60 4.47 m，平均厚度 2.62m，总体上井田中部较厚，向东南、西部逐渐变薄，为薄厚煤层，以中厚煤层为主（图 4）。2 号煤层