子长–延川矿权区三叠系煤炭资源开发潜力评价_吴颖.pdf

第43卷第3期 2015年6月 文章编号1001-1986201503-0001-05 煤田地质与勘探 COAL GEOLOGY 2.陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安710075 摘要为促进子长一延川矿权区石油、煤炭等资源的合理勘探和综合开发利用，在分析矿区煤层分 布特征及聚煤规律研究成果的基础上，分别采用地质块段法和层次分析结合权重分析法，对区内 三叠系延长纽五段（长1油层组）的煤炭资源量及其开发潜力进行了预测与评价．结果表明矿区内 2个煤纽（3煤组和5煤组）的原地煤炭资源量为44.87x10勺，可采资源量33.89108t；区内煤炭资 源开发潜力优度为78.32分，属于资源富集有利区，加上区内煤层赋存条件良好，构造较简单， 且开采条件较好，因此本区煤炭资源开发前景好． 关键词子长－延Jil；三叠系；煤炭资源；开发潜力 中图分类号P618.ll文献标识码ADOI 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.001 uation of Triassic coal resource development poten“al in Zichang-Yanchuan mining area WU Ymg1, YIN Jintao2, YU Bo2 1. Yanchang Oil Field Co., Ltd, Yanan 716099, China; 2. The Research Institute o/Yanchang Oil Field Co., Ltd, Xian 710075, China Abstract In order to make full use of petroleum and coal resources and caπy out reasonable and efficient devel- opme时，也ecoal resource potential of the Triassic Yanchang ation member Chang 1 in Zichang-Yanchuan mining area was uated by a series of s based on analysis of coal distribution and accumulation law. The results show that the coal resources in place of the two coal se缸ngroupsNo.3 Triassic; coal resources; development potential 延长油田股份有限公司子长一延川石油矿权区 位于鄂尔多斯盆地东南部，总面积3518.6挝人矿 区内三叠系延长组为石油、页岩气和煤炭资源的主 要开采层位，尤其是延长组五段（T3／）的煤炭资源 量大、质优、煤种稀缺，价值可观［1-4）。然而，受 行业及矿权分离等条件的制约，区内能源企业以开 采矿权范围的单一矿种为主，而对与之伴生、共生 的能源矿产却缺乏从战略角度的综合勘探和开发， 导致资源综合勘探和一体化开发利用的水平较低。 因此，加强多种资源的综合勘探开发，对于提高资 掘利用效率，降低成本，促进能源企业可持续发展 具有重要意义。 收稿日期2014-06-10 本文以子长－延川矿权区三叠系延长组五段的 煤炭资源为研究对象，在前人研究的基础上，采用 地质块段法和层次分析结合权重分析法，对矿区内 煤炭资源量及其开发潜力进行预测与评价，以期为 提高矿区煤－油综合勘探开发效益，优化老油矿区产 业结构，促进企业发展提供资源基础。 1 煤层分布特征 1.1 含煤地层分布特征 1.1.1构造 研究区区域构造简单，总体为向NWW倾斜的单 斜构造，倾角1-7。，平均坡降10m/km，地层自东向 作者简介吴颖（1984-一），女，陕西咸阳人，硕士，工程师，从事石油、天然气勘探与开发研究工作． E-mail ycyinjintao 引用格式吴颖，尹锦涛，于波．子长－延川矿权区三叠系煤炭资源开发潜力评价［J）.煤田地质与勘探，2015,433 1- 5. ChaoXing 2 煤田地质与勘探第43卷 西依次变新。延长组构造样式总体呈一走向NNE SSW、向西缓倾斜的单斜构造，煤系倾角1。～5。。在此 基础上，分别沿煤系走向和倾向有宽缓的披状起伏， 无岩浆岩侵入或火山岩夹层（图1）。 El 巨王 研究底面构 区边界造等值线 w 县界村镇 离F 0 4 8 km 延川县 . 图l矿区延长组五段底面深度等值线图 Fig. I Contours of bottom depth of T 3/ in the mining area 1.1.2地层 研究区内含煤地层为上三叠统延长组五段，属 于大陆陆相盆地型沉积，为湖泊三角洲沉积体系。 延长组五段除在矿区东南部受后期风化剥蚀作 用而无残存外，在其他区域均有不同程度的分布， 地层残留厚度0.8-406.2m，平均226.26m，具有东 薄西厚、东北薄西南厚的变化特点（图2）。 1.2 地层含煤性 延长组五段含煤（煤线）6组，共10层，单层煤 层厚度0.05-2.61m，总厚度可达10.02m，含煤系 数4.23。其中，具对比意义的煤层有7层，自上 而下编号依次为5上、5、4、3上、3、2、1（表1）。按 照DZ/T02I 5-2002煤、泥炭地质勘查规范，这 些煤层绝大部分为不可采煤层。陕西省国土资源厅 在2009年下发的关于“‘陕北三叠纪煤田子长矿区’ 工业指标中煤层最低可采厚度的请示”的批复［陕 国土资储发［200914号］中，将陕北三叠纪煤田煤 层的最低可采厚度确定为0.5m。据此，矿区可采煤 层有4层，分别是5t, 5、3上和3号煤层，可采煤层厚 度0.5～3.0m，平均1.83m，可采含煤系数0.81。 1.3 煤层分布特征 控制矿区煤层形成的主要因素是古构造和古气 候条件。矿区延长组五段以湖泊三角洲沉积体系为 主，湖水范围及其扩张与收缩控制着三角洲的充填 El 巨丑 研究地层厚 区边界度等值线 w 县界村镇 0 4 8km 禹居 图2矿区延长组五段地层厚度等值线图 Fig.2 Thickness contour map ofT3y5 in the mining area 表1矿区延长组五段（T1v5）煤层编号表 Table I Coal seam number in the mining area 含煤地层煤层编号含煤地层煤层编号 T3/5 T3/3 3上 5主 3 T3/4 5 T3/2 2 4 T3yS-I 位置。延长组五段的2亚段、3亚段、4亚段形成时 的湖泊三角洲范围覆盖矿区内，具有明显的继承性。 矿区内煤层厚度多在0.4m以下，仅有5号煤层是 大部可采煤层，3号煤层为局部可采煤层。其中5 号厚煤层形成的原因主要是濒临三叠纪末期的一次 构造转换时期，这个时空界面也是盆地沉积构造背 景发生重大转折的时期。这时气候温暖一湿润，河流 作用减弱，环境缺氧，在相对稳定的构造背景下， 早期湖泊淤浅形成煤层。 空间上，矿区富煤中心、盆地沉降中心、沉积 中心的分布是一致的。从矿区延长组五段分布范围 和沉积厚度等值线看，区内沉积中心位于子长县寺 湾一玉家湾一南沟岔一带（图2）。从区内延长组五段 煤层厚度累计等值线图（图3）和延长组五段埋深等 值线图（图1）可以看出，区内晚三叠世富煤中心、盆 地沉降中心与沉积中心均位于子长一贯屯一带，三 者基本重合。煤层厚度与含煤地层厚度为正相关。 以湖泊为中心，煤层厚度向周边逐渐变小，体现了 一种在湖泊缓慢淤浅背最下形成厚煤层的聚煤特 点。区内厚煤层形成于湖侵过程中湖湾沼泽、三角 洲平原间湾沼泽和曲流河泛滥平原沼泽，富煤带主 ChaoXing 第3期吴颖等子长－延川矿权区三叠系煤炭资源开发潜力评价 3 要分布在宝塔区贯屯、子长县冯家屯、高台一带， 同时聚煤盆地古构造线方向与富煤中心的展布和排 列方向均呈阳叩－SSW向。 2 煤炭资源量估算 2.1 估算范围 根据研究区煤岩层对比及煤层赋存情况，参与 资源开发潜力评价的资源量估算的分别为区内5煤 组的5上煤层、5号煤层，以及3煤组的3上煤层和3 号煤层等主要可采煤层。依据DZ/T0215-2002煤、 泥炭地质勘查规范，分别估算各煤层的资源量。 资源量的估算范围以矿区边界为基本边界。各 煤层原地资源量估算均以其内插零点边界和矿区边 界所圈定范围为界；各煤层原地可采资源量估算以 其内插可采边界和矿区边界所圈定范围为界。 资源量估算范围内，煤层最大埋深为672.13m 3号煤层），最小埋深为54.64m5 上煤层，除去风氧 化带范围）。 B 0 ttli唱防｛／／／／／咿 0 III 县界村镇 图3矿区延长组五段可采煤层累计厚度等值线图 Fig.3 Total thickness contour map of the millable seams in T3/ 2.2 资源量估算方法 矿区地质构造简单，煤层产状平缓，采用地质 块段法估算各煤层的资源量。估算公式为 QxSx-Hxdx 1 式中Qx为估算块段内煤层资源量，104t;Sx为煤层 的块段面积，104m2;Hx为块段内煤层的平均厚度， m; dx为块段内煤层的平均视密度，t/m3o 区内煤炭总资源量为 Q LQx, xEn 2 其中Q为评价单元煤炭资量总量，104t;n为块段 总数；x为n中第x个区块。 2.3 估算参数的确定 2.3.1 块段面积 矿区内煤层产状平缓，块段面积采用水平投影 面积。块段面积的度量是在计算机上采用MAPGIS 软件，从矢量化后的煤层底板等高线及资源量估算 图上读取。 矿区内3煤组煤层埋深小于500m的块段总面 积为212772104 m2，煤层埋深大于500m块段总 面积为17586104旷；5煤组煤层埋深小于500m 的块段总面积为218838x104m2，煤层埋深大于500m 块段总面积为6726104 m2。 2.3.2 煤层厚度 根据矿区内煤炭地质勘查钻孔成果及其他各项 钻井测井曲线解释成果综合确定煤层厚度。其中5 上煤层可采厚度0.51～0.90m，平均厚度0.63m; 5 号煤层可采厚度0.53-1.96m，平均1.25m; 3上煤 层可采厚度0.50-0.73m，平均0.57m; 3号煤层可 采厚度0.50-0.83m，平均0.64m。 2.3.3 视密度 采用4个矿井（勘查区）各见煤点煤心煤样测试 的煤层视相对密度算术平均值作为各煤层的视密度 （表2）。 表2各煤层视相对密度统计表 Table 2 Apparent relative density of coal seams t/m3 5上煤层 5号煤层 3上煤层 3号煤层 L旦二LliL且过二豆L且二L呈gL旦二L组 1.3417 1.3933 1.3517 1.3925 注表中（）中的数字表示测试样品数 2.4 估算结果 经估算，矿区内三叠系2个煤组的原地煤炭资 源量为44.87108t，可采资源量33.90 x108 t0其中， 3上和3号煤层的原地煤炭资源量为18.49108t，占 原地资源总量的41.21;5上和5号煤层的原地煤炭 资源量为26.38 108t，占原地总资源量的58.79; 3上和3号煤层的可采资源量为13.00108t，占可采 总资源量的38.37;5上和5号煤层的可采资源量为 20.89108 t，占可采总资源量的61.63。 按煤层埋深估算矿区内煤层埋深小于500m 范围的原地煤炭资源总量为42.47108t，其中3煤 组的为16.96xl08t,5煤组的为25.51108t；可采资 源总量为31.80108t，其中3煤组的为ll.65xl08t, 5煤组的为20.15xl08t。煤层埋深大于500m范围 内的原地煤炭资源量为2.39x108 t，其中3煤组的为 ChaoXing 4 煤田地质与勘探第43卷 l.529X 108 t, 5煤组的为0.86x108 t；可采煤炭资源 总量为2.08108t，其中，3煤组的为l.35 x l08t, 5 煤组的为0.74108 t。 3 煤炭资源开发潜力评价 .3.1 评价方法 常用于评价煤炭资摞潜力的方法主要有列表分 类法、综合指数法、系统科学法、图解分析法和地 理信息系统法等［5-11］。在比较各类方法的基础上， 针对矿区煤炭资源本身特点，本次研究采用层次分 析结合权重分析法进行评价。 3.2 评价指标体系 为了力求全面、本质地反映矿区煤炭资源潜力 的属性，从系统性、可操作性、实用性角度出发， 根据煤炭资源、评价的特点，把矿区作为一个评价单 元，以延长组五段可采煤层为评价对象，将地质条 件、开采条件和外部条件作为一级评价指标。在此 基础上，进一步划分为9个二级指标和24个三级指 标分别进行评定（表3）。 3.3 评价指标及其权重确定 评价指标是对评价对象本质属性的反映，也是 评价实施过程的基础。由于各评价指标在评价过程 中的重要性不同，则需要区别对待，给予指标在评 价过程的定权。正确赋予评价指标及其权重，将直 接影响到评价过程和评价结果的可靠性和实用性。 在评价指标与权重赋值方面，本次研究采用专家打 分法，经慎重比较与统商协调，在无异议的情况下 确定各级指标赋分（表4）及指标的权值（表5）。 表3子长一延川矿权区煤炭资源潜力评价指标体系 Table 3 uation system of coal resources potential in Zichang-Yanchuan miming area 总指标一级指标二级指标三级指标总指标一级指标二级指标三级指标 矿 煤层厚度（Cl 矿 埋藏条件煤层上破岩层厚度（Cl4 煤层条件煤层结构（C2但）煤层埋深（CIS 权 Bl 权 区 煤层稳定性（C3 区 开采条件 7.K文与工程地矿井水文地质条件类（Cl6 煤 灰分（C4 煤 质条件（B6煤层顶底板稳定性（Cl7 炭 硫分（CS〕 炭 A2 瓦斯地质条件（Cl8 资资 源 煤质条件挥发分（C6 游、 矿井致灾（B7）高温热窑（Cl9 地质条件 B2 开 发热量（C7 开煤尘爆炸危险性（C20 发 Al 煤类（CS 发 自然地理（BS交通条件（C21 潜潜 力 资源条件资源量（C9 力 外部条件 自然环境（C22 评B3 资源丰度（CIO评A3 人文经济B9经济状况（C23 价 地质构造构造复杂程度（ClI 价 文化教育（C24 优优 度 条件B4煤层倾角（Cl2 度 岩浆活动与岩浆岩（C13 表4评价指标赋分标准表 Table 4 Standards of grading used in uation 参数 赋分标准 参数 赋分标准 10075 7550 5025 25-0 10075 7550 50-25 25-0 煤层厚度Im1.52 l1.5 0.5l 。～0.5岩浆活动与岩浆岩无岩浆侵入岩浆轻微侵入 中等严重 煤层结构简单较简单较复杂复杂上覆岩层厚度Im。～200200-400 400600 二主600 煤层稳定性稳定较稳定不稳定极不稳定煤层埋深Im 。～200200400 400600 二主600 灰分／运101020 20-30 30 矿井水文地质条件简单中等复杂较复杂 硫分／,;;;o.5 0.50.9 0.91.5 ；主1.5煤层顶底板稳定性稳定较稳定不稳定极不稳定 挥发分／运101020 2028 28 瓦斯浓度／主主5515 1530 二主30 发热量／（MHg-125.51 22.4125.5 16.322.4 罢王16.3高温热害／℃三三2626-37 37-45 二呈45 煤类 是好（气、较好较差（贫、 差（褐煤＞I煤尘爆炸危险性元危险性有危险性 肥、焦煤）（瘦、贫煤）元烟煤） 资源盘/108t50 1050 510 ,;;;5 交通条件便利较便利不便利极不便利 资源丰度／（103tkm叮）主2000 10002000 5001000 主主500自然环境很好好一般较差 构造复杂程度简单中等复杂极复杂经济状况很发达发达中等不发达 煤层倾角／（。）运101025 25-45。 主主45。文化教育很高 高一般很低 ChaoXing 第3期吴颖等子长－延川矿权区三叠系煤炭资源开发潜力评价 5 表5评价指标各参数权重和评分及得分统计表 一级指标权重三级指标权重 Table 5 A list showing the weights and the corresponding points of the uation inds and the final scores 0.090煤层倾角（Cl2O.Dl8 岩浆活动与岩浆岩（C13O.Dl8 煤层上覆岩层厚度（Cl40.025 0.063 煤层埋深（CIS0.038 二级指标权重 煤层条件（Bl 煤层厚度（Cl 0.240煤层结构（C2 煤层稳定性（C3 灰分（C4 硫分（CS 0.120挥发分（C6 发热量（C7 煤类（CS 资源盘（C9 0.150 资源丰度（CJO 构造复杂程度（ClI 地质条 件Al 煤质条件（B2 o.600 资源条件B3 地质构造条件（B4 埋藏条件（BS 开采条 件A2 水文与工程地质条件 B6 矿井水文地质类型（Cl6 0.088 煤层顶底板稳定性Cl7 瓦斯地质条件（C18 0.250 矿权区总体煤炭矿权l区块煤炭矿权2区块 评分得分评分得分评分得分 0.096 80 7.68 80 7.68 60 5.76 0.048 96 4.61 90 4.32 86 4.13 0.096 9。8.6488 8.45 72 6.91 0.018 60 1.08 60 1.08 60 1.08 0.030 79 2.37 79 2.37 79 2.37 0.024 0 0.00 0 0.00 0 0.00 0.036 0.012 100 98 3.60 1.18 100 98 3.60 1.18 100 96 3.60 1.15 0.090 71 6.39 60 5.40 71 6.39 0.060 100 6.00 100 6.00 50 3.00 0.054 100 5.40 92 4.97 70 3.78 0.039 0.048 100 100 70 70 100 48 1.80 1.80 1.75 2.85 3.94 1.44 100 100 75 70 100 48 1.80 1.80 1.88 2.63 3.94 2.31 1.80 1.80 1.75 2.63 3.94 2.31 100 100 70 76 100 30 0.030 75 2.25 75 2.25 75 2.25 矿井致灾因素（B70.100高温热害（C190.025 100 2.50 100 2.50 100 2.50 煤尘爆炸危险性（C200.045 0 0.00 0 0.00 0 0.00 外部条 件的 自然地理（B8 交通条件（C21 0.090 向然环境（C22 0.150 经济状况（C23 0.060 文化教育程度（C24 最终得分 人文经济B9 0.054 0.036 0.027 0.033 CJAU - eJAU ORVO只u －nxUOAV εJAU －εJnu 。。 nxu－nxun6 4.59 2.88 2.30 2.64 68.91 ω川一川M － m 。。AU －εJAU 。。nxu－0608 mm 一川M － m 3.4 矿区煤炭资源开发潜力评价 3.4.1 矿区总体评价 本次研究将矿区煤炭资源开发潜力优度划分为4个 区间100～75分为资源富集有利区；75-50为资源富集 较有利区；50～25为资源较贫癖区；25-0为资源严重贫 癖区（表4）。赋分原则分别按照MT厅1090--2008煤炭 资源勘查煤质评价规范、GB厅15224.1-2010煤炭 质量分级（第一部分灰分）、GB/T15224.2-2004 煤炭质量分级X第二部分硫分）、GB厅15224.3-2004 煤炭质量分级（第三部分发热量）、MT厅84萨一2000 煤的挥发份产率分级、GB/T5751-2009中国 煤炭分类和DZI T 0216-2002煤层气资源／储 量规范等系列标准，根据各参数不同的实际情况 分别赋分。 根据计算结果可知，子长－延川石油矿权区煤 炭资源开发潜力优度为78.32分，属于资源富集有 利区（表5）。加上区内煤层赋存条件良好，矿区构 造较简单，且开采条件较好，因此矿区煤炭资源开 发前景好。 3.4.2 煤炭矿权区评价 “煤炭矿权区”是指子长－延川石油矿权区内延长 石油正在申请或已经取得煤炭资源勘探权和开采权 的范围。 对其中两个煤炭矿权区块（煤炭矿权l区块、煤炭 矿权2区块）按照与整个矿区同样的评价思路、方法、 赋值和权重确定标准等分别进行煤炭资源潜力评价。 结果表明煤炭矿权1区块的煤炭资源开发潜力优度 为76.71分，属于资源富集有利区，开发前景好；煤 炭矿权2区块煤炭资源开发潜力优度为68.91分，属 于资源富集较有利区（表匀，开发前景较乐观。 4结论 a.子长一延川矿权区三叠系主要可采煤层有3煤 组和5煤组。本区煤炭资源量可观，总的原地资源量 为44.87x108 t，可采资源量为33.90 xl08t。 （下转第10页） ChaoXing 10 煤田地质与勘探第43卷 研究区西南部和东南部煤层均未开采，且均有 复杂区分布，复杂区断层和榴曲发育，开采过程中 处理构造时要遵循有利生产、保证安全、减少煤损 和少掘巷道的原则，同时要特别注意煤与瓦斯突出、 矿井水害等的防治。 4结论 a.依据情函数对唐山矿西南区9号煤层构造复 杂程度的分析，整体上9号煤层由外向内构造复杂 程度由复杂逐渐变为简单。构造复杂区主要分布在 北部及西北部，相对摘值均小于0.7，在开采过程中 应注意因构造复杂所产生的安全生产问题；而在岭 子背斜两侧，即中部偏东与中部偏西的区域’脑值最 大，接近于1，构造相对简单稳定。 b.与分形分维理论相比较，应用’脑函数对矿井构 造复杂程度进行评价，可以较为客观的反映矿井构造 的复杂程度，同时具有一定的优越性，可以对未采区 作出科学推断，为矿井安全生产部署提供一定参数。 参考文献 川王崇明，王文秋，苏幼波唐山市区断裂活动与地质灾害问． （上接第5页） b.子长－延川矿权区三叠系煤炭资源开发潜力 优度为78.32分，属于资源富集有利区。矿区煤炭资 源丰度高，煤层结构简单，煤层及顶底板稳定，地质 构造平缓，煤炭开采条件较好，且交通便利，经济发 达。因此，矿区煤炭资源开发前景好，具备煤－油综 合勘探化开发的资源基础。 c.子长一延川矿权区内煤炭矿权l区块较煤炭矿权 2区块的煤炭资源开发潜力优度高，资源开发前景更好。 参考文献 [I］王双叨鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价［M）.北京 煤炭工业出版社，1996. 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