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德令哈市航亚煤田地质特征及开发建议

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：张文龙何星

[导读] 摘要：为掌握航亚煤田富煤规律，指导下一步勘探开发，结合工作区地质情况，分析了煤层的地质特征，包括聚煤构造与沉积环境、煤质特征、煤层气特征，并通过开采的地质条件和外部条件分析，以45万t/a矿井规模为例，认为煤炭开发投资效益良好，可为地方经济建设带来积极作用。

        青海煤炭地质105勘探队西宁 810007
        摘要：为掌握航亚煤田富煤规律，指导下一步勘探开发，结合工作区地质情况，分析了煤层的地质特征，包括聚煤构造与沉积环境、煤质特征、煤层气特征，并通过开采的地质条件和外部条件分析，以45万t/a矿井规模为例，认为煤炭开发投资效益良好，可为地方经济建设带来积极作用。
        关键词：煤；地质；开发；德令哈
        0 引言
        开展煤田地勘探工作，对了解成煤规律与地质特征具有重要的意义，同时对指导矿产开发具有良好的指导作用。基于青海省地勘其金项目—青海省德令哈市航亚煤炭普查，分析成煤地质特征与沉积环境，了解开发建设工程地质条件和煤的开采技术条件，为后续矿产资源开发提供重要依据。
        1 地质概况
        工作区位于德令哈市怀头他拉乡，全吉山含煤盆地东端，属柴北缘欧龙布鲁克-牦牛山逆冲断裂带，复式向背斜构造，构造线呈北西西（NWW）向，中、新生代地层褶皱、断裂发育，控制其构造格局和煤系地层展布。含煤地层为侏罗系中统，煤系基底为变质岩和侵入岩，煤系上覆古近系、新近系和第四系。
        2 煤层地质特征
        工作区含煤地层为中侏罗统石门沟组（J2s）地层，含煤地层厚度平均为107.20m，其中G煤层平均厚度为13.66m，含煤系数2.11%。G煤层包括G1不可采煤层，G2、G3局部可采煤层。G1煤层分布范围小，连续性差，平均为4.10m，不可采。G2煤层位于石门沟组中部，连续性较好，平均为2.91m，层厚变化规律较为明显，北厚南薄，为局部可采。G3煤层位于石门沟组中下部，连续性较好，平均为6.66m，可采系数为81.82%，层厚为南北两端厚，中间较薄，局部可采，属简单-复杂结构煤层。总体来看，工作区含煤段垂向上沉积演化具有旋回性特征，在一定范围内煤层组合中关系比较稳定。
        2.1 聚煤构造与成煤环境
        工区为中生代的山前断陷含煤盆地。早侏罗世含煤盆地被填充、补平；中侏罗世沉积环境稳定，古地理环境、古气候适宜，有利于聚煤作用，从而超覆沉积，形成含煤岩系；晚侏罗世盆地沉降速率失衡，聚煤作用停止，从而形成泥岩为的主陆相地层；中生代晚期构造运动变强，含煤岩系受到剥蚀；新生代早、中期，盆地为套氧化环境的砂泥岩地层；新生代晚期断裂活动强烈，原含煤盆地被切割成若含煤断块，进而形成现今的分布格局。
        2.2 煤质特征
        工作区以长焰煤为主，黑、灰黑色，沥青光泽，带状结构，块状及层状构造，半坚硬，贝壳状及参差状断口，变质程度低。视密度为1.36-1.61t/m3，镜质组最大反射率（Romax）0.48%-0.59%，煤层为低变质。原煤水分4.26-9.28%，平均6.20%；灰分5.53-37.59%，平均24.08%，属中灰煤；挥发分30.55%-48.28%，平均41.14%，属高挥发分煤；各煤层均无粘结性，结焦性差，原煤发热量为16.83-29.20 MJ/kg，平均为21.65 MJ/kg，属中发热量煤。工区煤可作为动力用煤和民用煤。
        2.3 煤层气特征
        瓦斯含气量测试表明，G2煤层CH4在10.62－21.77%之间，G3煤层CH4为1.02%。据《煤炭资源地质勘探规范》瓦斯分布标准，G2煤层含气量为0.01－0.46ml/g.可燃，平均0.27ml/g.可燃；G3煤层含气量为0.01ml/g.可燃。煤层含气量东高西低，含气量在垂向上随深度加深逐渐增大，断层附近CH4富集。
        3 开发建议
        3.1 储量估算
        工作区资源量估算的煤层主要为G2、G3，范围东、西、南部以煤层自然尖灭点为界，北部以F1断层、煤层露头、F2断层为界。

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G2煤层估算面积为23.23km2，估算标高为2600m-3700m；G3煤层估算面积为9.32 km2；估算标高为2600m-3600m。资源量估算采用等高线法与地质块段法相结合，分别估算资源量，其中最低可采厚度0.7m、最高灰分40%、最高硫分3%、最低发热量17MJ/kg。含量计算公式如下：
        Q＝S×secα×M×d
        式中：S为块段平面积，α为块段平均倾角，M为块段煤层平均真厚度，d为煤层视密度，Q为煤层资源量。
        基于以上分析，本次工作估算煤炭资源量5939万吨，其中G2煤层3783万吨，G3煤层2156万吨。
        3.2 开采条件
        （1）地质条件。工作区估算煤炭资源量5939万吨，是理想的动力及民用煤。水文地质条件简单，煤层顶、底板抗压强度为0.13-0.60MPa，岩石强度极软。总体来看，开采地质条件较好。
        （2）外部条件。工作区有简易公路和100千伏输变电路，建筑材料丰富，但水源地较远，位于全吉河源头6km处。
        3.3 经济价值与开发建议
        IEO显示，1999-2020年全球煤炭消耗量增幅达36%，增长部分主要用于火电，但目前青海煤炭供不应求。以工作区矿井规模45万t/a为例，煤炭开发总投资为18000万元，第三年达产率为100%，达年产时原煤设计成本为110元/吨煤。以供应青海原煤综合销售价格为300元/吨煤计算，投产后年均销售收入为13500万元，3年投资回收期后，收益率为20%，大于煤炭行业基准收益率10%。经分析，项目具有较好的盈利能力、清偿能力和抗风险能力。
        4 结论
        （1）侏罗统石门沟组（J2s）含煤地层包括三组煤层，其中G1煤层平均为4.10m，G2煤层平均为2.91m，G3煤层平均为6.66m。早侏罗世含煤盆地形成，中侏罗世超覆沉积，形成含煤岩系；后期原含煤盆地受到破坏，从而形成现今格架。煤变质程度低，发热量中等，含气量在断层附近富集，但均较低。
        （2）工作区估算煤炭资源量5939万吨，开采地质条件较好，拟建矿井具有良好的效益，盈利能力、清偿能力和抗风险能力较强。
        （3）开展详实的煤炭资源量勘查，对掌握矿产家底，发展地方经济，具有重要的意义。
        参考文献：
        [1] 王伟超，文怀军，王宏宇，苏延鹤，张少林，张文龙.青海地区煤盆地生态地质勘查分区分析研究[J].中国煤炭地质，2020，32（02）：8-12.
        [2] 党洪量，李永红.青海全吉山地区构造特征及其控煤作用[J].煤田地质与勘探，2017，45（04）：1-6.
        [3] 鲁静，邵龙义，鞠奇，刘天绩，文怀军，李永红，张发德，高迪.柴北缘大煤沟矿区侏罗纪煤系层序地层及其煤岩变化特征[J].煤田地质与勘探，2009，37（04）：9-14.
        [4] 邓文诗，张丽霞，成永盛.青海省下中侏罗统含煤岩系沉积特征及聚煤作用[J].中国煤炭地质，2009，21（S2）：14-18+56.
        [5] 张世奎.中国煤炭资源保障程度与合理开发利用[J].中国煤田地质，2004（01）：4-6+17.
        作者简介：
        张文龙（1988—），男，工学硕士，工程师，研究方向：地质资源勘查、非常规油气。
        何星，通讯作者，（1983—），男，本科，工程师，研究方向：地球物理勘探与地质综合研究与应用。