云南省一四三煤田地质勘探队 655000
摘要：我国的煤炭浅层次开采工作已经基本完成，逐步的向着深层的方向发展，煤炭资源的开采工作将更加的复杂，下一步煤层开采计划则是针对深度空间的开采挖掘，煤层对比研究也显得犹为重要，为此，本文将针对富源县煤田地质勘查工作中煤层对比法进行了探索与分析，在煤田地质勘查工作中正确的使用煤层对比方法进行探讨。本文综合应用了标志层、古生物、煤层煤质、测井等煤层对比方法，对云南省县宏安煤矿区煤田的煤层进行了对比，结果表明：煤层对比是一项较为复杂的工作，采用单一对比方法难以准确确定煤层层位，需要多种方法共同使用；研究区煤层对比是采用以标志层为主，煤层煤质、测井曲线为辅的对比方法，煤层对比的效果更为良好。
关键词：煤田地质勘查；煤层对比；应用
一、概述
煤层对比是煤田地质勘查中的基本探究方法，不但能够清楚的查明煤厚度、层层数和每层的变化规律，而且对煤田地质勘查工作的开展具有有重要作用。为此，本文将针对煤田地质勘查工作中煤层对比法进行探索与分析，如何在煤田地质勘查工作中正确使用煤层对比方法。判断煤质形成和煤层对比工作的主要依据是煤层对比参考量。
本文以云南省富源县宏安煤矿区为研究对象，对煤层对比的方法进行了研究。矿区位于恩洪复向斜中部西翼富源—弥勒断裂带东侧，法乌向斜南延部分。地面表现为背斜紧密、向斜宽缓，深部表现为缓波状起伏。综合资料共查出断层7条，其中落差大于100m的3条，落差20～100m的1条，小于20m的3条，确定本区构造复杂程度为中等类型。含煤地层为上二叠统龙潭组（P2l）和长兴组（P2c），地层厚208.70m，含煤28～41层，一般为35层，煤层总厚23m，含煤系数为11%；含编号煤层23层，可采煤层9层，其中全区稳定可采煤层2层（C9、C16、）；大部可采煤层5层（C7、C8、C10、C15、C21）；局部可煤层2层（C11、C23），确定煤层以较稳定型为主。
二、煤层对比
根据该勘查区的特征，区内煤层对比，主要依据标志层、古生物、测井曲线、煤层煤质特征等进行综合对比。在岩性方面，选择厚度较稳定的泥质灰岩，铝土质泥岩作为标志层。在古生物方面，各煤层顶板化石丰富，根据部分煤层顶板仅产植物化石，不产动物化石的特点，可以与上、下顶板产动物或动、植物化石混生的煤层区别开来。测井曲线方面，主要根据测井曲线的幅度异常、形态特征及其相互组合特征等对比煤层。在煤层煤质特征方面，根据煤层厚度、结构、夹石、煤质及煤层组合关系，亦可确定煤层层位。
（一）、标志层对比
标志层，是指那些具有肉眼易于辨别的特征且稳定而又广泛分布的岩层。只要抓住了一个勘查区内的标志层，就可以正确地对比其上、下层位的煤层。在含煤地层中，作为标志层的岩层很多。实际上，任何一个岩层，只要在颜色、成分、结构、构造、结核、生物化石等任何一个方面具有显著不同于相邻岩层的特征，又在一定范围内稳定展布，均可以作为标志层。标志层对比法常同其他对比方法配合使用，得到组合标志层。
（二）、古生物对比法
含煤地层中富含各种动植物化石，由于古生物在地层剖面具有一定的共生组合特征，因而可以把地层按化石组合面貌进行分带。但在地质历史上，由于聚煤期相对很短，所以依靠标准化石只能用以划分含煤组或段，而不能直接用于煤层对比。古生物对比法对比时还应注意结合岩相～旋回研究进行。该矿区含煤地层为海陆交互相沉积环境，一些可采煤层的顶板常分别含海相动物化石和植物化石，含海相动物化石层具有厚度小，分布广泛，化石丰富、种类单调的特点。该区的动物化石主要为腕足类、瓣鳃类、腹足类，植物化石主要为大羽羊齿、栉羊齿、带羊齿等植物化石。依据勘查区含煤地层岩性及古生物特征的组合标志，根据区域地质资料和本煤矿实际地质状况，区内出露的地层由老至新依次为：下二叠统茅口组（P1m）；上二叠统峨嵋山玄武岩组（P2e）、龙潭组（P2L）、长兴组（P2c）；下三迭统卡以头组（T1k）、飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1y）及中三叠统个旧组一段（T2g1）；第四系（Q）。上下煤层之间具有明显的分层现象，能够将勘查区地层情况及标志物分述如下：
1、下二叠统（P1）
（1）茅口组（P1m）
矿区北东角受F1断层影响，仅有部分出露，出露厚度大于250m。为灰色厚层状灰岩，夹斑块状细晶质白云岩，局部见生物碎屑灰岩。
2、上二叠统（P2）
（1）峨嵋山玄武岩组（P2e）：
矿区内没有出露，在矿区外围西北面约3Km处及矿区深部钻孔有控制，出露厚度大于50m。为深绿—墨绿色致密块状玄武岩，具气孔、杏仁状构造，气孔多充填有白色、暗紫色方解石晶体。与下伏地层茅口组（P1m）呈假整合接触。
（2）龙潭组（P2l）和长兴组（P2c）：
区内地表没有出露。为本区含煤地层。据钻孔揭露，煤系地层总厚187.14-232.99m，平均厚208.70m。下部与下伏P2e地层呈假整合接触，属海陆交互（过渡）相的上三角洲平原沉积，含煤28～41层，煤层总厚约23m，含煤系数9.9%～12.3%。据其特征自下而上分二段，分为上二叠统龙潭组（P2l）和长兴组（P2c），下起上二叠统峨嵋山玄武岩组（P2e）顶界，上至下三叠统卡以头组（T1k）底界，煤系地层总厚187.14～232.99m，平均厚208.70m。为一套连续沉积的海陆交互相含煤地层。区内地表没有出露。据钻孔揭露。岩性主要为细碎屑岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、菱铁质泥岩及多层煤层组成，含少量大羽羊齿类植化石，下部含黄铁矿、菱铁矿，以结核状、透镜状、星散状、薄层状形式的集合体产出。产有大量植物化石。碎屑物成分主要以玄武岩屑及蚀变矿物组成。岩相以河流体系的河流、湖沼、泥炭沼泽相为主。含煤28～41层，主要煤层出现在煤系地层的中部和下部。按煤层层序，由上而下可编号为C1～C23煤层。依据岩相及含煤特征，龙潭组（P2l）自下而上可分为二段1>、龙潭组（P2l）：下自峨嵋山玄武岩组顶界，上至C7煤层顶板，厚126.43～158.40m，平均厚143.26m。从下往上划分为龙潭组第一段（P2l1）、龙潭组第二段（P2l2）。
（1）龙潭组一段（P2l1）：下自峨嵋山玄武岩组顶界，上至C16煤层底板，厚56.20～94.50m，平均厚68.64m。主要岩性为灰色薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩和煤层等。含煤4～10层，含编号煤层3层；可采及局部可采煤层2层（C21、C23），均为中高硫煤，本组常含黄铁矿团块及结核，泥岩中常见鲕粒。底部一般岩性较细，为泥岩或粉砂质泥岩及一层含铁铝质的泥岩（厚0.15-1.50m），含大量结核状、星散状黄铁矿，以煤层结构复杂、稳定性差为特征。泥岩中含植物叶片及植物根化石。据相邻矿区资料，含大羽羊齿、芦木、栉羊齿。
本段处于基底玄武岩长期剥蚀条件下，地形起伏不平的近海下三角洲平原于还原条件下形成的含煤地层，故煤层变化大，含硫高。
（2）龙潭组二段（P2l2）：下自C16煤层底板，上至C7煤层顶板，厚70.23～77.74m，平均厚74.62m，主要岩性由灰色薄层状泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹薄至中厚层状菱铁岩、浅灰色泥岩和煤层组成，显水平层理、微波状层理。以中下部富含鲕状、不规则团块状菱铁质结核，上部菱铁质薄层发育为特征。
煤层顶板常含有完整的植物叶化石，底板泥质岩富含植物根化石。主要有：大羽羊齿、芦木、栉羊齿。
本段主要为上三角洲分流河道及间河道湖、沼泽相沉积，属弱还原环境，因沉积区地势平缓，故煤层发育、稳定性较好。煤层的灰分、硫分较低，为主要含煤段。含煤10～17层，含编号煤层10层；可采及局部可采煤层7层（C7、C8、C9、C10、C11、C15、C16），是矿区内含煤地层的主要含煤段，该段C9煤层顶板上部有一套较稳定的岩层，其岩性为菱铁质粉砂岩与粉砂质泥岩互层（俗称“排骨层”）。层位稳定，是该段的主要标志层。
本段与下伏地层龙潭组第一段（P2l1）呈整合接触。
2>、长兴组（P2c）：下至C7煤层顶板，上至卡以头组（T1k）底界，厚58.44～70.75m，平均厚65.44m。为灰色，灰绿色薄层状粉砂岩、泥质粉砂岩与薄煤互层，间夹稀疏菱铁质泥岩薄层。中上部夹灰黑色泥岩及钙质细砂岩透镜体为特征。
主要化石有：烟叶大羽羊齿、二迭枝脉蕨、瓣轮叶）、焦羊齿）介形虫等化石。据邻区资料，灰黑色泥岩中见动物化石。主要有舌形贝、以及介形虫等化石。
本段主要为上三角洲泛滥平原沉积，局部有短暂的泻湖环境出现。煤层层位较稳定，但厚度极薄，一般多不可采。
3、下三叠统（T1）
（1）卡以头组（T1k）
为含煤地层直接上覆地层，仅西部一线出露，受断层影响，地层出露不全。据钻孔揭露，厚85.93-129.40m，一般厚108.56m。岩性为灰绿色中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成。具水平层理、微波状层理及脉状层理。底部距分界处1～3m处常见有1～4层稳定的硅质条带及扁平状、椭球状硅质、钙质结核。离底部分界面约10m处见有舌形贝化石。见较多黑色炭化植物碎屑为特征。与下伏长兴组（P2c）地层呈整合接触。以上特征均可做为P2c与T1f地层的分界标志。
（2）飞仙关组（T1f）：
厚度342～390m，一般370m左右，与下伏地层T1K整合接触，属滨海相碎屑岩沉积。
根据岩性组合及生物化石特征，将其分为四段。
（a）第一段（T1f1）：厚度37～51m，一般42m。与下伏地层连续沉积。岩性以紫红色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹粉砂岩薄层，以水平层理、透镜状层理为主。下部泥岩中含大量蠕虫状方解石及扁平状钙质结核。可作为识别该地层的明显标志。
该段地层在地貌上表现为T1k和T1f2间的马鞍型凹地。
（b）第二段（T1f2）：厚度32～60m，一般49m。下部以紫红色粉砂岩为主，向上粒度渐粗，以紫红色中厚层状粉砂岩、细粒砂岩为主，其中含较多的赤铁矿颗粒，俗称“辣椒面”。本段从上到下含有较多的钙质薄层和结核，一般以最底部出现钙质条带做为T1f1与T1f2的分界标志。
本段地层在地貌上表现为较陡的斜坡地形。
（c）第三段（T1f3）：厚度135～192m，一般171m。岩性以紫色、紫红色中厚～厚层状细粒砂岩、中粒砂岩、粉砂岩为主。间夹少量紫色泥岩、泥质粉砂岩，含数层生物介壳灰岩。以楔状、槽状、板状交错层理为主，并常见保存完好的波痕。局部含钙质结核，风化后形成空洞。本段岩层粒度变化明显，具韵律性，旋迴特征清晰，由下而上可见多个旋迴。
（d）第四段（T1f4）：厚度96～127m，一般厚109m。以暗紫色泥岩为主，夹薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。具水平层理、波状层理和透镜状层理。含大量钙质结核。
本段地层在地貌上常形成T1f3与T1y的马鞍形凹地。
（3）永宁镇组（T1y）
厚度260～340m，一般300m左右，与下伏地层T1K整合接触，属海相碳酸盐沉积及滨海相碎屑岩沉积。
根据岩性组合及生物化石特征，将其分为二段。
（1）、第一段（T1y1）
为区内地表出露的主要地层，部分钻孔亦有揭露，受构造影响，地层出露不全。据钻孔揭露，地层厚度大于150m。与下伏地层呈整合接触。岩性为灰、青灰色薄~中厚层状灰岩、泥质灰岩，夹少量断续波状泥质纹层。
（2）、第二段（T1y2）
仅出露于矿区北东边缘。厚75~110m，一般厚约90m。岩性为灰绿、紫灰色薄层状粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、夹薄层状灰岩，具水平层理、缓波状水平层理，含瓣鳃类化石。
4、中三叠统（T2）
（1）个旧组一段（T2g1）
出露于矿区北东角，区内地表出露不全，仅出露个旧组底部的浅灰色厚层状灰岩，含生物碎屑灰岩及虫迹灰岩，厚度不详。
5、第四系（Q）
厚度不等，钻孔（603）揭露最大厚约50m，一般5～20m，由冲积、坡积、残积相的粘土、砂、砾石等组成，结构松散，与下伏地层不整合接触。常分布在地势平缓、低洼的山间凹地及沟谷两则，厚度变化大，本次施工的所有钻孔仅见厚度不等的松散坡积物及耕植土，属岩石强风化层，因连片性较差。
以上各标志层因物质成分、颜色特征、动植物化石易于识别，且层位分布广泛，是该勘查区煤层对比的重要标志。
（三）、煤层煤质对比法
主要利用煤层自身的特征，如煤层厚度、夹矸、煤质等不同特征进行区别对比。从煤层厚度、夹矸情况、煤质研究中获得的大量工业分析、元素分析及其他测试数据中，找出某些具有特征的指标，可以作为煤层对比的良好标志。区内煤层的特征如下：
（1）C7煤层：以半暗煤为主，次为暗煤，夹少量亮煤条带，全硫（St，d）：原煤0.11-0.19%，平均0.13%，属特低硫煤；磷（P，d）：0.012-0.032%，平均0.018%，属低磷煤；直接顶板为深灰色细砂岩，平均厚度16.25m。
（2）C8煤层：以暗煤为主，次为半暗煤，夹少量镜煤条带，全硫（St，d）：原煤0.15-2.34%，平均0.62%，属低硫煤；磷（P，d）：0.012-0.030%，平均0.019%，属中磷煤；直接顶板为灰色粉砂质泥岩，平均厚度10.54m。裂隙发育，主要发育两组共轭裂隙，底板为灰色粉砂质泥岩夹粉砂岩条带，
（3）C9煤层：以半亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤条带，全硫（St，d）：原煤0.14-0.21%，平均0.16%，属特低硫煤；磷（P，d）：0.011-0.037%，平均0.020%，属低磷煤；直接顶板为灰色薄层状粉砂质泥岩夹菱铁质粉砂岩，平均厚度6.39m。裂隙发育，发育两组共轭裂隙，方解石脉充填。底板为灰色泥质粉砂岩夹粉砂岩条带。
（4）C10煤层：半暗煤为主，夹少量镜煤条带及薄层，全硫（St，d）：原煤0.09-0.64%，平均0.24%，属特低硫煤；磷（P，d）：0.011-0.067%，平均0.027%，属低磷煤；直接顶板为灰色粉砂质泥岩、粉砂岩互层，平均厚度10.63m，节理、裂隙发育，发育有两组裂隙，底板为灰色泥质粉砂岩。
（5）C11煤层：半暗煤为主，亮煤次之，夹镜煤条带及薄层，全硫（St，d）：原煤0.05-0.36%，平均0.15%，属特低硫煤；磷（P，d）：0.011-0.035%，平均0.017%，属低磷煤；直接顶为浅灰色薄～中厚层状粉砂质泥质、泥岩，平均厚度8.08m。裂隙发育，主要发育两组共轭裂隙，底板为灰色粉砂质泥岩夹粉砂岩条带。
（6）C15煤层：以半亮煤为主，夹少量亮煤条带，全硫（St，d）：原煤0.14-0.20%，平均0.16%，属特低硫煤；磷（P，d）：0.006-0.063%，平均0.021%，属低磷煤；直接顶板为粉砂岩，平均厚度8.99m。底板为灰色粉砂质泥岩、粉砂岩。
（7）C16煤层：暗煤为主，次为亮煤，偶夹镜煤条带，直接顶板为泥岩、粉砂质泥岩，平均厚度4.09m。
（8）C21煤层：暗煤为主，亮煤次之，夹镜煤条带及薄层，全硫（St，d）：原煤0.44-5.29%，平均2.43%，属中高硫煤；磷（P，d）：0.007-0.028%，平均0.014%，属低磷煤；直接顶板为粉砂岩、细砂岩为主，夹粉砂质泥岩，平均厚度4.59m。
（9）C23煤层：暗煤为主，次为暗半煤，夹亮煤条带，全硫（St，d）：原煤0.83-3.66%，平均1.81%，属中高硫煤；磷（P，d）：0.018-0.020%，平均0.019，属低磷煤；直接顶板为粉砂质泥岩为主，夹泥质粉砂岩，平均厚度3.74m。
（四）、测井对比法
测井技术早已应用于识别煤岩层，根据煤岩层的物性特征及其差异，利用测井曲线的峰值和曲线形态可以精确的确定煤岩层。数字测井技术更是为定量确定煤层及对比煤层提供了先进手段。本区的测井曲线反映良好，尤其对煤层、泥质灰岩反映较为明显。
（1）b1（为T1K底部岩层）：为煤系上覆地层卡以头组（T1K）底部岩层，岩性为灰绿色粉砂岩、细砂岩、夹粉砂质泥岩及硅质岩条带，含舌形贝动物化石，层位稳定，特征明显，是识别和划分煤系顶界的良好标志。
（2）b2（C2煤层）：伪顶常具一层厚约0.05m的棕色粗晶质高岭石泥岩。特征明显，易以对比。测井伽玛曲线在煤层顶板出现一正异常，其曲线幅值明显高于上、下地层，是确定C2煤层的良好标志。
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C2煤层顶板自然伽玛曲线特征图
（3）b3：以C2、C3、C4煤层大致以等间距出现，一般不含薄煤或炭质泥岩，岩性为浅灰色薄层状粉砂岩、细砂岩为其组合特征。
（4）b4：为C7煤层，伪顶为黑色泥岩，含大量炭化植物碎屑。为全区出现的第一层可采煤层。层位及厚度均稳定为其特有标志。
（5）b5（C9煤层及其顶板特征）：C9煤层以全区稳定、煤层厚度大、煤质好为特征，间接顶板为一套菱铁质泥岩与浅灰色泥岩互层，俗称“排骨岩”，直接顶板夹一层较稳定的浅灰色细砂岩，水平层理发育，层面含丰富的大羽羊齿植物化石。
（6）b6：以C7、C8、C9煤层一起组合为其特志。测井曲线特征表现为煤的视电阻率和散射伽玛曲线上的幅值为全区最高，呈不等距“E”形显示为其特有的组合标志。
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C7至C9煤层测井曲线“E”字形态
（7）b7（C10煤层及测井曲线特征）：C10煤层以中上部常具炭质泥岩夹矸，距顶约3m处为一薄煤层为特征。测井曲线散射伽玛和视电阻率曲线呈现上小下大的双峰显示。
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C10煤层双峰曲线形态
（8）b8（C15煤层及其顶板）：煤层结构简单，层位稳定。顶板为一套厚约5m的浅灰色中厚层状粉砂岩、细砂岩为特征。
（9）b9（C15、C16煤层及其组合特征）：C16煤层层位稳定、中部常具一层泥岩或炭质泥岩夹矸。与C15煤层相伴出现，间距较小。构成“双联煤”。在测井曲线上呈等距双尖峰显示为其特征。
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C15、C16煤层测井曲线组合形态
（10）b10（C19煤层顶板标志）：岩性以浅灰色中厚层状石英细砂岩为主，含大量泥质同生包体，呈椭球状分布，以其砂岩厚度大，仅含2~4层薄煤为特征。
（11）b11（C21煤层及测井曲线形态）：C21煤层，结构复杂。一般具二层泥岩或炭质泥岩夹矸，含大量黄铁矿结核。测井曲线上表现为上大下小的三尖峰形态为其特征。
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C21煤层三尖峰形态
（12）b12（为P2l与P2e分界标志）：中下部为浅灰色薄层状粉砂岩、含大量泥质同生包体，底部为厚约1.5m的浅灰色、灰白色铝土质泥岩为与下伏地层的可靠标志。
测井曲线法常和标志层法、煤层煤质对比法等结合使用，互为补充，相互验正。特别是在其他特征不太明显或钻孔取芯率不是太高的情况下，能利用测井曲线的形态、峰值解释确定煤岩层。
四、结语
煤层对比是一项基础性的工作，在煤田地质勘查中具有重要的作用，其对比结果直接影响到煤层、煤质的评价，煤炭资源量估算的可靠性。煤层对比又是一项较为复杂的工作，有时采用某一种对比方法难以准确地确定煤层层位，需要多种方法共同使用，有时针对某一地层采用其中一种方法更为有效。该区的煤层对比就是采用以标志层为主，煤层煤质、测井曲线为辅的对比方法，煤层对比的效果很好，能准确的识别煤层，取得准确的地质资料，为正确评价该区的煤炭资源提供了可靠依据。
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