主煤层煤级展布

各煤层煤体结构分布规律~

4.1.1 2＃煤层煤体结构分布规律
由钻孔资料编制的2＃煤层煤体结构分布图（图4.2，图4.3）可见，该煤层在北区以

图4.2 北区2＃煤层煤体结构分布图

1—块煤区；2—块粉煤区；3—粉末及鳞片煤区；4—钻孔编号；5—井田界线

图4.3 南区2＃煤层煤体结构分布图

1—块煤区；2—块粉煤区；3—钻孔编号；4—井田界线
原生结构的块煤为主，其分布规律是中部（下峪口井田）较两侧（桑树坪井田和燎原井田）煤层破碎。整个桑树坪井田都以原生结构的块煤为主，仅在井田南部的边浅部和临近下峪口井田处有小范围的块粉煤和粉末煤分布。燎原井田也以块煤为主，只是在靠近南部煤层尖灭线附近有小块粉末煤分布。但在下峪口井田粉末煤分布很广，甚至出现鳞片煤。这些粉末或鳞片煤体基本呈条带状，沿北东东向和北西方向分布，主要分布在北山子向斜轴部及其两侧。

图4.4 下峪口井田2216工作面2＃煤层煤体结构柱状图

在南区马沟渠井田和象山井田的北部边界附近，煤体结构以块煤为主，但在马沟渠井田南部两个断层密集发育区，煤层呈块粉状和碎块状。其余地带均为原生结构的块煤。
井下实际观测发现，在燎原井田，该煤层上部和下部煤体结构有明显的差异，顶部（厚度一般为0.4m）煤层比较坚硬，俗称护顶煤，煤层呈原生结构，在护顶煤之下普遍发育一层间滑动面，滑动面之下煤层呈粉末状（图4.4）；在下峪口井田，该煤层顶部一般发育一层厚约25cm的碎粒煤，其下多为碎裂煤。
4.1.2 3＃煤层煤体结构分布规律
据钻孔资料编绘的3＃煤层煤体结构分布图（图4.5、图4.6），3＃煤层煤体结构分布情况与2＃煤层相似，北区的桑树坪井田中部和靠近下峪口井田处煤层较破碎，且破碎程度

图4.5 北区3＃煤层煤体结构分布图

1—块煤区；2—块粉煤区；3—粉末及鳞片煤区；4—钻孔编号；5—井田界线

图4.6 南区3＃煤层煤体结构分布图

1—块煤区；2—块粉煤区；3—粉煤区；4—粉末煤及鳞片煤区；5—钻孔编号；6—井田界线
明显要较2＃煤层严重，一般都要提高一个等级，即以粉末煤和鳞片煤为主，在燎原井田的南部边界处有一粉末煤分布区，其余均为原生结构块煤。下峪口井田的煤体结构明显要较上述二井田复杂，在该井田浅部和沿北山子向斜轴部都有大面积的粉末煤分布。在北山子向斜区，粉末煤条带的延伸方向与该向斜轴向一致，在井田浅部，粉末煤主要分布于煤层倾角由大变小的挠折带区，其粉末煤条带的延伸方向与地层走向一致。
在南区马沟渠井田南部边界附近煤体结构主要为原生结构的块煤，在井田北部边界附近，主要为粉末煤及鳞片煤。在象山井田，3＃煤层下峪口井田2216工作层大面积为原生结构块煤，特别在井田南部和中部的较深区域内，煤层受构造影响不大，仅在井田露头线附近和浅部，煤层倾角由陡变缓的区段，煤层较破碎，多为块粉煤分布区。
从井下实际观测资料同样可以发现3＃煤层煤体结构分布的上述规律，如在下峪口井田，凡是紧邻北山子向斜两侧的工作面，煤层都比较破碎、松软，煤与瓦斯突出也多，而远离北山子向斜的工作面，煤层比较完整，很少发生煤与瓦斯突出。
不管从钻孔资料还是井下实际观测资料，都可以明显看出该煤层在北区要较南区破碎（图4.7）。在南区除在极小范围内的极薄层位中有粉末煤分布外，绝大部分地区几乎没有粉末状和鳞片状煤的分布。而在北区，粉末煤乃至鳞片煤则普遍发育。

图4.7 3＃煤层煤体结构对比图

4.1.3 5＃煤层煤体结构分布规律
在象山井田该煤层煤体结构的分布规律与3＃煤层相近。在井田中、深部的大面积范围内为原生结构的块煤；而在煤层露头线附近煤层由陡变缓的区段，褶皱的轴部以及煤层尖灭线附近有小范围的碎裂煤和碎粒煤分布（图4.8），从井下生产资料也可以证明5＃煤层主要为原生结构的块煤（图4.9）。
4.1.4 11＃煤层煤体结构分布规律
据钻孔资料编绘的11＃煤层煤体结构分布图（图4.10、图4.11）可以看出，在北区，从下峪口井田向南北两个方向，煤体结构破坏程度逐渐减弱。燎原井田该煤层几乎全为原生结构块煤，桑树坪井田除在井田中浅部靠近下峪口井田的局部以及井田北部靠近煤层露头线附近有小块碎裂煤及粉末煤分布外，其余均为原生结构的块煤。桑树坪井田块粉煤与粉末煤条带的展布方向与地层走向一致，下峪口井田粉块煤和粉末煤的展布方向基本与北山子向斜轴向一致，两者展布方向有明显差异，南区11＃煤煤体结构分布主要以原生结构的块煤为主。块粉煤及粉末状煤分布有如下特点：
1）在靠近煤层露头线附近，煤层由陡变缓的狭长地带多为粉末状煤，其方向与煤层露头线一致；
2）在马沟渠井田断裂构造密集发育的区段11＃煤呈粉块状；

图4.8 南区5＃煤层煤体结构分布图

1—块粉煤区；2—块煤区；3—粉煤区；4—钻孔编号；5—井田界线

图4.9 5＃煤层煤体结构图

（象山2502切眼）

图4.10 北区11＃煤层煤体结构分布图

1—块煤区；2—粉煤区；3—粉末及鳞片煤区；4—钻孔编号；5—井田界线

图4.11 南区11＃煤层煤体结构分布图

1—块粉煤区；2—块煤区；3—粉煤区；4—钻孔编号
3）在象山井田西北部，处于地层陡缓变化带，且发育两条较大的断层，该处煤层较破碎，为粉块煤及粉末煤。11＃煤层开采范围小，南区仅马沟渠井田局部开采，从井下收集的资料看，该煤层受构造影响较微，多为原生结构煤和碎裂煤（图4.12）。

图4.12 马沟渠一号进风斜井11＃煤层煤体结构柱状图

综上所述，本区煤体结构分布规律可归纳为以下几点：
1）南区煤体结构明显较北区简单。南区多为碎裂煤，很少有碎粒煤，北区不仅粉末煤发育，局部地带甚至变为糜棱煤，同时，南区粉末煤分布面积明显比北区小。
2）浅部煤体结构较深部复杂，特别在煤层边浅部地层由陡变缓的地带，煤层多为粉末煤。
3）各煤层碎裂煤、碎粒煤的分布范围和方向基本一致，如下峪口井田不同煤层构造煤基本都沿北山子向斜分布，其方向与北山子向斜轴向一致。
4）各煤层煤体结构破坏最严重的地带是北区的下峪口井田北部及桑树坪井田南中部。
5）煤体结构受煤质影响较大。凡灰分高、物性坚硬的煤层或煤分层，抵抗构造作用的能力强，煤层多为原生结构或碎裂结构。
6）煤体结构与构造展布规律有极密切关系。

煤层既是生气层，又是储集层，在煤化作用过程的各个阶段只要维持一定的地层压力就可以形成煤层气藏，但煤层气富集为具有开采价值的气藏则需要一些地质条件的共同作用，这些地质条件包括构造和成煤环境、生储性良好的煤层、上覆有效厚度、较高的地层压力、稳定封闭的水文地质条件等。下面分别论述这些地质条件对煤层气富集成藏所产生的影响。
（一）构造环境
聚煤期构造稳定、聚煤期后构造改造较弱是煤层气富集成藏的有利构造环境，如鄂尔多斯含气盆地和沁水含气盆地，是国内石炭—二叠纪煤层气富集成藏的最有利地区。这两个盆地的基底为形成最早的古板块，石炭—二叠纪聚煤期构造稳定，聚煤作用发育，沉积了一套海陆交互相含煤地层。煤层厚度较大，鄂尔多斯东缘山西组煤厚3～5m，太原组煤厚5～12m；沁水盆地山西组煤厚3～7m，太原组煤厚5～9m，煤层结构简单，分布范围遍及这两个盆地各处。聚煤期后构造改造较弱，燕山和喜山期构造运动在这两个盆地以抬升和轻微褶皱为主，断裂不发育，无推覆构造，煤体结构保存良好，煤层气藏含气性和渗透性较好，这两个盆地的含气量一般均在8m3/t以上，试井渗透率一般大于1m D。鄂尔多斯盆地东缘柳林杨家坪井组单井稳产气量约1 000～7 000m3/d，沁水盆地单井稳产气量1 800～3 000m3/d，已小型商业化生产。由此可见，有利的构造环境对煤层气富集成藏和产出有重要影响。
（二）成煤环境
聚煤环境控制着煤层的原始展布状态、宏观煤岩类型、显微煤岩组份和灰分含量等，并进而影响到煤层气的富集和产出特征。如厚而稳定的煤层有利于形成大型煤层气藏，而亮煤成分多，镜质组含量高，灰分含量低的光亮煤不仅有利于煤层气的吸附，而且有利于割理发育，使煤层具有较好的渗透性。因此，聚煤环境与煤层气藏地质特征关系密切。我国的成煤环境主要有滨海台地、海湾泻湖、三角洲、河流、冲积扇及扇三角洲前缘等环境。其中，海湾泻湖和三角洲环境有利于形成厚度大，分布范围广，灰分含量较低，镜质组含量较高的煤层，为煤层气富集的最有利聚煤环境。其次为河流及滨浅湖环境，这两类环境中形成的煤层镜质组含量低，分布不十分稳定，为其不利之处，但煤的灰分含量低，有时发育在一定范围内连续分布的巨厚煤层，因此为煤层气富集的较有利聚煤环境。滨海台地环境中形成的煤层镜质组含量虽很高，但煤层厚度薄。冲积扇及扇三角洲前缘环境常形成巨厚煤层，但煤层分布不稳定，分布范围有限，对煤层气富集来说，为两类较为不利的沉积环境。
（三）生气条件
煤作为煤层气的源岩，展布范围广、厚度大、热演化程度高的煤层是煤层气富集成藏最为有利的气源条件。沁水盆地南部山西组和太原组煤层厚度变化范围为8～12m，在深成变质作用的背景下叠加的岩浆热变质作用，使煤热演化程度大幅提高，Romax为1.9%～5.25%，以无烟煤为主，煤层的生气能力很强，达170m3/t以上，远大于煤层自身的吸附能力，生气条件十分有利，气源充足，为煤层气富集成藏奠定了雄厚的物质基础。
（四）储集条件
从煤层气藏的储集条件角度分析，有利煤层气富集成藏的内在储集条件是：煤层厚度及其稳定性和煤的热演化程度。煤层越厚、稳定性越好，越有利于煤层气的富集成藏。热演化程度越高，兰氏体积越大，煤层越倾向于吸附更多的气体。热变质作用是我国煤储层热演化程度升高的普遍地质原因，对大规模广范围煤层气藏的形成条件来说，接触变质作用一般远不如区域热变质作用更为有利，前者不仅影响范围局限，而且破坏煤层的连续性，而巨大的隐伏深成侵入体影响范围广，作用时间长，可以使煤储层的热演化程度在大范围内显著提高。研究表明沁水盆地南、北两个高变质区的形成，是晚侏罗—早白垩世深部区域岩浆侵入导致高地热作用的结果。这对改善沁水南部煤层的储集条件，形成沁水大型煤层气田起到了重要作用。
（五）煤层上覆有效地层厚度
煤层上覆有效地层厚度定义为：含煤盆地或地区对煤层含气性能起控制作用的煤层上覆地层厚度。简称上覆有效厚度。就华北多数地区（埋深＜2 000m）来说，石炭、二叠纪煤层的上覆有效厚度是煤层到三叠纪末印支运动抬升作用所造成的区域性不整合面之间的地层厚度，鄂尔多斯盆地侏罗纪煤层的上覆有效厚度是煤层到晚期燕山运动抬升剥蚀作用所形成的区域不整合面的地层厚度。
上覆有效厚度对煤层气富集成藏的控制作用，表现为随上覆有效厚度增大，煤层的储集性能变好，在气源一定的前提下，储集的气量越多。如焦作恩村井田，山西组二，煤的煤级在整个井田无变化，为无烟煤，煤层甲烷含量等值线与上覆有效厚度等值线吻合（图3-11），显示了上覆有效厚度增加含气量增加的明显趋势，这种正相关关系在图3-12上看得更清楚。

图3-11 焦作恩村井田山西组二1煤甲烷含量与上覆有效厚度平面变化图

上覆有效厚度控制煤层含气性是由早期抬升剥蚀和后期沉降作用共同造成的。煤形成后的地壳抬升导致的风化剥蚀作用使抬升前的煤层上覆地层厚度变薄，原始地层压力降低，原始的吸附平衡状态打破，煤层气的解吸扩散作用发生，煤层原始含气量开始降低。这一含气量的降低过程一直持续到地壳相对稳定，风化剥蚀作用停止，地层压力保持不变，或地壳开始下沉，沉积物开始堆积，地层压力开始上升为止。此时，残留于煤层之上的地层厚度就是煤层上覆有效厚度。煤层含气量随上覆有效厚度增大而增大，而不是随埋深增加而增大。
（六）水文地质条件
水文地质对煤层气富集成藏有明显影响，地层压力是通过煤层中水分传导至煤层孔隙中的，是煤层气以吸附状态存在于煤层中的必要条件。弱径流—阻滞的水文地质环境有利于煤层气的保存，对煤层气的富集成藏有利，而活跃的水文地质环境不利于煤层气的保存，对煤层气的富集产生不利影响。图3-13是河东煤田三交试验区太原组水文等势面图，林家坪井组和碛口井组相距约4km，林家坪井组距其南部的位势异常带较近。由图3-14可见林家坪井组位于氯根异常带，由图3-15可见林家坪井组位于地下水流量最大的部位，这些资料说明，碛口井组和林家坪井组所处的水文地质环境不同，碛口井组的水文地质环境较稳定，封闭性较好，而林家坪井组水文地质环境的稳定性和封闭性较差，地下水和地表水交替强烈，使煤层气以水溶状态不断运移出去，导致含气量和含气饱和度降低。煤层气钻井实测含气量林家坪井组为每吨煤7.5～7.9m3，而碛口井组为12～15m3，前者比后者降低4～7m3，含气饱和度前者为54%～66%，后者为78%～84%。这一实例说明了封闭的水文地质条件对煤层气富集成藏有利。

图3-12 焦作恩村井田山西组二1煤甲烷含量与上覆有效厚度关系图


图3-13 河东煤田三交试验区太原组水文等势面图


图3-14 河东煤田三交试验区太原组氯离子含量图


图3-15 河东煤田三交试验区太原组地下水流量图

总之，煤层气的储集和保存与常规天然气有很大不同，造成两者在富集成藏条件上出现很大差异，深入了解和正确认识这些差异，有益于煤层气地质研究和勘探开发实践。

目前国内外存在多种煤级划分方案，作者采用我国煤化作用最新研究成果（秦勇，1994；韩德馨等，1997），以镜质组最大反射率为主要参数，结合本区晚古生代主煤层镜质组最大反射率与挥发分产率之间的实测关系，对本区煤级进行划分（表2-7）。根据上述煤级划分标准，绘制出研究区晚古生代煤的煤级分布图件，进而得出如下主要认识。

表2-7　山西南部晚古生代煤的煤级划分方案

注：低煤化烟煤相当于长焰煤和气煤，中煤化烟煤相当于肥煤和焦煤早、中期阶段，高煤化烟煤相当于焦煤后期阶段和瘦煤，低级无烟煤相当于贫煤和无烟煤，中、高级无烟煤相当于超无烟煤。

第一，本区煤级具有“东高西低、南高北低、东南最高”的总体展布规律，从低煤化烟煤至低煤级无烟煤均有分布，局部地区出现了中级无烟煤。从东北部的武乡、沁县至南部的沁水、阳城和晋城，贯穿全区的整个北北东－南南西向地带均为高煤级煤分布带，阳城—晋城一带镜质组最大反射率高达4.20%，进入了中级无烟煤阶段。此带以东的潞安矿区屯留井田一带为高煤化烟煤（贫煤—焦煤），以西的襄汾—翼城有一高煤级煤环带，临汾—洪洞—古县一带产出中、高煤化烟煤（贫煤—焦煤），西北部的霍州—灵石—介休一带则为低、中煤化烟煤（气煤—肥煤）。

第二，煤级高低与主煤层的现代埋深总体上不存在相关关系（图2-15，图1-5）。在煤级最高的东南部地区，主煤层最大埋深小于800m，浅于沁水盆地盆底地带，与煤级最低的西北部地区相当或略浅。在主煤层现代埋深达3000余米的临汾盆地，镜质组最大反射率远小于埋深较浅的东南部地区。这种分布特征表明，本区燕山运动晚期以来的构造分异（或煤层埋藏史）对煤级展布格局没有影响。换言之，本区煤级可能定型于燕山运动晚期以前的地质时期。

图2-15　山西南部山西组上主煤层煤级分布图

第三，煤级分布与燕山期岩浆岩体分布存在显著的相关关系。襄汾—翼城一带的高煤级煤环带围绕塔儿山、二峰山岩体分布，东南部高煤级煤地区的外围有燕山期岩浆活动的显示（第一章第二节），区内存在的正磁异常暗示可能存在深部隐伏岩体（杨起等，1988）。进一步来说，燕山期的岩浆热事件可能极大地影响到本区晚中生代古地热场的特征以及煤化作用的进展。

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万荣县19129357259： 煤层怎么划分 - ？
温鱼渴乐： 煤层 coal seam 由植物遗体转变而成的层状固体可燃矿产.含煤岩系的重要组成部分,位于顶、底板岩石之间.煤层的厚度、层数、煤质和埋藏深度等是确定煤田经济价值及煤矿建设的重要依据.煤层可分为不含夹石层和含夹石层两类.夹石又称夹矸.夹石不仅使煤的灰分含量增高,也给开采带来一定困难.煤层顶、底板岩石之间的垂直距离称煤层厚度.煤层厚度可分为:①煤层总厚度.指包括夹石层在内的煤层全部厚度.②煤层纯厚度.指所有煤分层厚度的总和 .③ 煤层可采厚度.指在当前经济技术条件下适于开采的煤层厚度.煤层沿走向和倾向通常呈层状、似层状展布或分叉、复合、尖灭,有的呈透镜状、豆荚状、鸡窝状和串珠状.

万荣县19129357259： 煤层的分类 - ？
温鱼渴乐： 煤层从上到下的自然顺序编号,从上到下1号煤.2号煤.3号.4号.5号以此类推.1-2就是一号煤2采区.

万荣县19129357259： 你好,请问煤层气的评价方法是什么?？
温鱼渴乐： 首先是在勘探阶段的评价.1.通过取芯对煤层进行一些含气量的评价分析.2测井分析主要是储集层的一些物性分析.3.试井获取一些试井渗透率和地应力参数.煤层气可开发性的关键因素1.煤层的空间展布 2.含气量 3构造背景 4地下水动力条件.

万荣县19129357259： 煤矿水平大巷布置方法? - ？
温鱼渴乐： 1、分煤层布置水平大巷,就是在各可采煤层中都布置水平大巷; 2、集中布置水平大巷,就是只在煤组最下部底板岩层或较坚硬的煤层中,并通过石门与上部煤层连接; 3、分组集中大巷,就是根据各煤层的远近进行分组分别布置水平大巷,是前两种方式的综合,也是现在煤矿上普遍采用的一种布置方法.

万荣县19129357259： 煤层的深度是怎样的? - ？
温鱼渴乐： 地下埋藏的煤有很多层,所谓的几号煤就是它们的煤层编号.大多数情况下,号小的煤层埋藏深度浅.煤炭勘探中,将煤炭储藏区域的煤层分布,以此从上至下进行编号. 4号煤层就是排序处于第四的煤层.一般该煤层的发育较好,煤层的厚度适中,比较容易开采. 煤层顶、底板岩石之间的垂直距离称煤层厚度.按照国家有关技术政策,根据煤种、产状、开采方式和地区煤炭资源供需情况,以及地理条件规定的可采厚度下限,称最低可采厚度.达到可采厚度的煤层称可采煤层.煤层厚度分级一般分为:①薄煤层,小于或等于1.3米;②中厚煤层,1.3~3.5米;③厚煤层,大于3.5米.厚度超过8米的称为特厚煤层.

万荣县19129357259： 关于煤层 薄煤 中厚煤 厚煤是怎么分的; - ？
温鱼渴乐： 煤层厚度分级一般分为: ①薄煤层,小于或等于1.3米; ②中厚煤层,1.3~3.5米; ③厚煤层,大于3.5米. 厚度超过8米的称为特厚煤层.

万荣县19129357259： 啥是4号煤层 - ？
温鱼渴乐： 由植物遗体转变而成的层状固体可燃矿产.含煤岩系的重要组成部分,位于顶、底板岩石之间.煤层的厚度、层数、煤质和埋藏深度等是确定煤田经济价值及煤矿建设的重要依据.煤层可分为不含夹石层和含夹石层两类.夹石又称夹矸.夹石不仅使煤的灰分含量增高,也给开采带来一定困难.煤层顶、底板岩石之间的垂直距离称煤层厚度.煤层厚度可分为:①煤层总厚度.指包括夹石层在内的煤层全部厚度.②煤层纯厚度.指所有煤分层厚度的总和 .③ 煤层可采厚度.指在当前经济技术条件下适于开采的煤层厚度.煤层沿走向和倾向通常呈层状、似层状展布或分叉、复合、尖灭,有的呈透镜状、豆荚状、鸡窝状和串珠状.地下埋藏的煤有很多层,所谓的几号煤就是它们的煤层编号.

万荣县19129357259： 煤矿遇到断层老顶下落怎么办 - ？
温鱼渴乐： 当工作面遇到新的断层时,煤层顶板压力增大,开采效率降低,灰分及成本增加,甚至由于对断层展布规律、破坏程度等认识不清而造成停工减产,严重时,还可能酿成重大的安全事故.当煤层掘进遇到落差大于巷道高度的断层时,断层揭露处不能直接见到断层另一盘的煤层.此时,必须正确判断断失翼煤层的位置,合理确定过断层找煤巷道的方向和坡度.要是遇到没有预计的断层首先要查明断层的走向倾向和倾角,根据断层的要素及时调整工作面的回采的角度或挑顶或提前破底保证工作面提前过完断层,同时要做好煤矸分流工作,提高煤质.

万荣县19129357259： 煤层灰分和挥发分的描述? - ？
温鱼渴乐： 灰分分级(Ad) 分为动力煤和炼焦精煤 动力煤:特低灰煤<=10%,低灰煤10.01~16.00%,中灰煤16.01~29.00%,高灰煤>29.00%. 炼焦精煤:特低灰煤<=6%,低灰煤6.01~9.00%,中灰煤9.01~12.00%,高灰煤>12.00%.

万荣县19129357259： 我国对煤矿瓦斯抽放管路抽放方法规定有哪些? - ？
温鱼渴乐： PVC瓦斯抽放管与民用PVC管材的最大区别就是阻燃、抗静电“双抗性”; 抽放方法如图