沁水煤田苏村勘查区含煤地层特征及沉积条件分析

焦宇颉

（山西省地质勘查局二一二地质队有限公司，山西长治 046000）

沁水煤田襄垣县苏村勘查区煤炭详查项目位于山西省襄垣县西南部，襄垣县苏村一带，行政区划属襄垣县侯堡镇管辖。勘查区北邻山西大平煤业有限公司，西接榆林勘查区及扩区详查区、襄垣县上莲煤炭详查区，东接潞安矿区南峰勘探区，南以文王山断层北为界。本文通过分析研究该地区含煤性，对成煤规律简单论述，结合邻区的煤层特征，对沁水块坳东翼中段的含煤特点进行了简单的分析。

1 概况

沁水煤田襄垣县苏村勘查区煤炭详查根据本区地质条件，参照邻近井田勘查工作经验，采用钻探为主，以物理测井、测量、样品测试为辅助勘探方法。项目区位于沁水盆地的东部，晋获褶断带西。总体形态为一走向东西，倾向南偏东的单斜。其空间展布大体呈北北东向，沁县以北为北东向，以南则接近南北向。东翼北段襄垣至盂县一带。区内主要发育二组大体平行的接近东西向的宽缓的褶曲构造。在北部发育两条正断层，其余地段未见断距大于30m的断层、陷落柱和滑塌构造，无岩浆岩，构造类型简单。出露地层主要为：二叠系上统上石盒子组三段、石千峰组、三叠系下统刘家沟组及第四系。可采煤层赋存于山西组和太原组。

2 含煤性

含煤地层平均总厚度为164.65m，共含煤5～14层，煤层平均总厚度为12.26m，含煤系数为7.45%；全区可采的稳定煤层1层为3号煤，大部可采的稳定煤层1层为15-3号煤，局部可采的不稳定煤层2层为8-1号、15-1 号煤，煤层平均总厚度为8.99m，可采含煤系数为5.46%。

山西组地层平均厚度52.46m，共含煤3层，煤层平均总厚度为6.14m，含煤系数为11.70%。该组为陆相沉积含煤地层，分3~4个沉积旋回，煤层多沉积于旋回的顶部。其中下部聚煤作用较好，沉积有稳定可采的3号煤层及极不稳定且不可采的1号、2号煤层。勘查区内3号煤层厚5.00~9.71m，平均6.00m。

太原组地层平均厚度为112.19m，共含煤11 层，煤层平均总厚度为6.13m，含煤系数为5.46%。该组为一套海陆交互相含煤地层，地层沉积旋回韵律明显，煤层多赋存于灰岩底部，为典型的海陆交互相含煤沉积。

勘查区内8-1号煤层为局部可采的不稳定煤层，厚0.26~1.80m，平均1.13m；15-1 号煤层为局部可采的不稳定煤层，厚0~2.02m，平均0.69m；15-3 号煤层为大部可采的稳定煤层，厚0~2.05m，平均1.17m。5号煤层为不稳定的不可采煤层，零星见煤孔煤层达可采厚度，厚0~1.25m，平均0.40m；6、7、10、11、12、13、14 号煤层为不稳定的不可采煤层；其余煤层为极不稳定的不可采煤层。

3 煤层的产状及厚度

（1）3 号煤层。煤层位于山西组的下部，煤层厚2.18~17.35m，平均10.60m。含0~2 层夹矸，厚度为0~0.70m，可采系数为100%，厚度变异系数为19%，属全区可采的稳定煤层。矸石层位稳定，主要分布于煤层中下部，煤层结构简单。矸石成分为炭质泥岩和黑色泥岩，煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩、细砂岩或粉砂质泥岩，其底板为泥岩、砂质泥岩、细砂岩或粉砂质泥岩。

（2）8-1 号煤层。煤层位于太原组的中部，煤层厚1.80~0.26m，平均厚1.13m，可采系数为33.33%，厚度变异系数为44.62%，属局部可采的不稳定煤层。8-1号煤层结构简单，含0~1层夹矸。矸石一般为黑色泥岩，顶、底板一般为泥岩、砂质泥岩或粉砂质泥岩。

（3）15-1号煤层。煤层位于太原组的下部，煤层厚0.30~2.02m，平均厚度0.69m，可采系数为35.71%，厚度变异系数为59.49%，属局部可采的不稳定煤层。15-1号煤层结构简单，一般含0~1层夹矸，矸石一般为泥岩或炭质泥岩，顶板一般为泥岩或砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。

（4）15-3号煤层。煤层位于太原组下部，煤层厚0~2.05m，平均厚度1.17m，可采系数为85.71%，厚度变异系数为33.92%，属大部分可采稳定煤层；15-3号煤层结构简单，一般含0~1层矸石，矸石一般为泥岩或炭质泥岩，顶板一般为泥岩或砂质泥岩，局部为炭质泥岩。底板为泥岩或粉砂质泥岩，局部为砂质泥岩。

可采煤层特征见表1。

表1 可采煤层特征一览表

4 煤岩层、煤质特征

（1）3 号煤层。3 号煤为黑色，条痕为灰黑色，似金属光泽，阶梯状断口，条带状结构，层状构造，内生裂隙发育。镜质组油浸最大反射率（Romax）为2.209~2.161，属高变质程度的贫煤阶段。顶板为砂质泥岩、泥岩；底板为砂岩、砂质泥岩、泥岩。顶板为软弱—半坚硬岩石，岩体完整性为差—中等完整，岩石质量为中等；底板为软弱岩石，岩体完整性为中等完整—较完整，岩石质量为中等。3号煤为特低硫、低灰、低磷、高固定碳之贫煤。

（2）8-1 号煤。8-1 号煤为黑色，条痕为灰黑色，具玻璃—似金属光泽，阶梯状断口，层状构造，内生裂隙较发育。镜质组油浸最大反射率（Romax）为2.283~2.621，属高变质程度的贫煤阶段。顶、底板为泥岩、砂质泥岩或粉砂质泥岩。顶板为半坚硬岩石，岩体完整性破碎—完整，岩石质量为中等；底板为软弱岩石，岩体完整性为中等完整—完整，岩石质量为中等。8-1号煤为低硫—中高硫、中灰、低挥发分、特低磷、中高发热量、中固定碳之贫煤。

（3）15-1 号煤。15-1 号煤为黑色，条痕为灰黑色，具似金属光泽，阶梯状断口，条带状结构，层状构造，内生裂隙较发育，裂隙中多为石膏、黄铁矿充填，含星点状、结核状黄铁矿。镜质组油浸最大反射率（Romax）为2.379~2.734，属高变质程度的贫煤阶段。顶板一般为泥岩或砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。顶板为属半坚硬岩石，岩体完整性为破碎—中等完整，岩石质量为极劣—中等；底板为属软弱岩石，岩体完整性为破碎—中等完整，岩石质量为中等。15-1 号煤为中硫—中高硫、中灰、低磷、低挥发分、中高发热量、中高固定碳之贫煤。

（4）15-3 号煤。15-3 号煤为黑色，条痕为灰黑色，具似金属光泽，阶梯状断口，条带状结构，层状构造，内生裂隙较发育。镜质组油浸最大反射率（Romax）为2.205，属高变质程度的贫煤阶段。顶板一般为泥岩或砂质泥岩，局部为炭质泥岩。底板为泥岩或粉砂质泥岩，局部为砂质泥岩。顶板为属半坚硬岩石，岩体完整性为破碎—中等完整，岩石质量为极劣—中等；底板为属软弱岩石，岩体完整性为破碎—中等完整，岩石质量为中等。15-3 号煤为低硫—中高硫、中灰、低挥发分、低磷、中高发热量、中高固定碳之贫煤。

勘查区内3、8-1、15-1、15-3号煤层宏观煤岩类型均为半亮型煤，显微煤岩类型均为微镜惰煤。镜质组油浸最大反射率相当于高变质阶段，均无泥化现象。煤质为低—中灰、特低—中高硫、低挥发分、特低—低磷、中高—高发热量、中等固定碳贫煤。

煤层顶底板岩体质量评价情况见表2，可采煤层显微煤岩组分对照情况见表3。

表2 煤层顶底板岩体质量评价表

表3 可采煤层显微煤岩组分对照表

5 共伴生矿产

苏村勘查区与煤系地层共伴生的矿产有煤层气、硫铁矿、菱铁矿、铝土岩等，均赋存于地层深部。

（1）煤层气。3 号煤层煤层气(甲烷)含量2.51m3/t，8-1号煤层煤层气(甲烷)含量0.42m3/t，15-1号煤层煤层气(甲烷)含量0.67m3/t，15-3 号煤层煤层气(甲烷)含量1.19m3/t，未达煤层气资源量评价要求。

（2）硫铁矿。主要产于太原组下部15-3 号煤层以下至本溪组地层中，硫铁矿呈结核状、团块状或星散状分布于上述地层的泥岩中。

（3）菱铁矿。产于本溪组铝土质泥岩底部，呈透镜状。菱铁矿泥岩中TFe含量为22.25%~24.19%，厚度为5.50m，勘查区未发现具有工业价值的黄铁矿体。

（4）铝土矿。产于本溪组中下部，一般为浅灰—灰白色，具致密状或鲕状结构，且具滑感。勘查区未发现具有工业价值的铝土矿体，多为铝土质泥岩。

6 成煤条件分析

从海西期晚石炭世始，华北地台发生缓慢下降，海水从东北向西南方向入侵，对古风化壳进行溶蚀和淋滤，促使铁铝岩沉积组合的形成及山西式铁矿的沉积。

早二叠世华北地台沉积相环境为陆表海及滨岸，勘查区在早太原期泻湖基础上，形成系列障壁岛，进而形成一系列的泻湖，泻湖发展为沼泽，进而成为丰富的聚煤成煤环境。从勘查区含煤性探讨，有三个沉积时段，下部海水侵入开始，聚煤条件好，沉积有较稳定大部可采的15-1 号、稳定大部分可采的15-3 号煤层和较稳定但不可采的14号煤层。太原组中部为海水侵入交替频繁，形成多层灰岩层，形成不稳定的薄煤层。为11、12、13 号煤层，属不可采较稳定煤层。太原组上部海水侵入慢慢减弱，陆相沉积变为重要环境，有较稳定大部可采的8-1号煤层和5号、6号、7号、10号薄煤层，不稳定不可采。

在山西期，环境变为三角洲平原地，水位较浅，在大陆河水作用下，结合海进退的作用形成了三角洲沉积旋回，发育大量的植物，泥炭沼泽环境是有利的聚煤条件，形成了层位稳定全区可采煤层为山西组3号煤层和1、2、4号不稳定煤层。

7 结论

勘查区位于沁水块坳东部，晋获褶断带西。通过对勘查区成煤环境的分析和与邻区的对比研究，勘查区15-3、15-1号煤层成煤条件为陆表海及滨岸，可形成全区稳定的可采煤层；8-1 号煤为河口沙坝淤积相，成煤环境相对较差，为大部分稳定可采。

太原组由老至新15-3、15-1号煤层全部可采，层状结构；8-1号煤层不稳定局部可采，似层状结构，顶部煤层均不可采，煤层变多。

山西组为三角洲平原相沉积，沼泽环境为3号煤层的主要成煤条件。