层序格架下煤质特征
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发布时间：2022-04-22 21:16
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时间：2022-05-07 08:31
5.2.1 煤质特征
宝鼎盆地上三叠统大荞地组出露四级层序SⅣ4-SⅣ11，地层厚1185m，含煤115层，煤层总厚65.04m，总含煤系数5.49%。其中含可采煤层61层，可采总厚57.89m，可采含煤系数4.89%。表5.2为大荞地组主要可采煤层的煤质特征。
表 5.2 研究区主要煤层工业分析试验结果 (干燥基)Table 5.2 Partial proximate and ultimate analysis of coals from Baoding Basin (dry basis)
续表
从表5.2中可以看出，大荞地组主要可采煤层原煤的灰分平均值变化较大，一般在10.17%～17.70%之间，属中-低灰分煤;垂向上各煤层灰分变化规律不明显，平面上自东向西有逐渐减小的趋势。
各主要煤层原煤水分(Mad)平均值变化较小，一般为0.45%～0.87%，垂向上和平面上变化规律不明显。
各主要煤层全硫含量变化较小，各煤层平均值一般在0.4%～0.89%之间，根据硫相分析，大荞地组各煤层以有机硫为主;垂向上，自下而上，全硫含量有降低趋势;平面上，自东向西大箐向斜方向，全硫含量逐渐增高。
各主要可采煤层原煤挥发份(Vd)变化较大，其平均值一般在24.36%～14.82%之间，自上而下呈逐渐降低趋势。在平面上，由西向东煤变质程度逐渐升高，矿区西部(太平场井田)全部为焦煤;北部大箐向斜转折端(灰家所井田)以焦煤为主，部分煤层为瘦煤;东部(宝鼎井田)则以瘦煤为主，少数煤层局部地段出现贫煤。垂直方向上看，大荞地组上部(14号煤层以上)全为焦煤;中部(15-3#、24#煤层)以焦煤为主，瘦煤次之;下部(25#至39#煤层)则以瘦煤为主，少数煤层出现贫煤。
5.2.2 层序格架下的煤质变化特征
选取大荞地组层序SⅣ4-SⅣ9典型沉积环境下钻孔煤层煤质数据，研究了四级层序基准面(可容空间)变化过程中煤层灰分和全硫含量的变化特征，以期为陆相含煤盆地优质煤炭资源的预测提供科学依据。
(1)层序SⅣ4灰分、全硫含量变化特征
图5.11和图5.12为层序SⅣ4煤层灰分、全硫含量变化特征。层序SⅣ4主要发育低位体系域，其次为湖侵体系域，总体处于四级层序基准面上升过程。从选取钻孔沉积环境看，0702孔处于下三角洲平原与滨浅湖过渡带，120孔和080孔处于上、下三角洲平原过渡带，1101孔处于上三角洲平原。由左向右，沉积环境由下三角洲平原与湖泊过渡带向上三角洲平原演化。
从图5.11看出，层序SⅣ4基准面上升早期煤层(39#-38#煤层)灰分含量自下而上呈减小趋势;基准面上升晚期，煤层灰分又有增大趋势(0702孔、0801孔的37#煤层)，灰分含量相对低值区大多出现在四级层序初始湖泛面附近。
与灰分含量变化特征相似，层序SⅣ4基准面上升早期煤层(39#-38#煤层)全硫含量自下而上多呈减小趋势(1204孔除外);基准面上升晚期，煤层全硫含量变化较复杂，在滨浅湖环境(0702孔)全硫含量增大，在上三角洲平原全硫含量变化不大(1101孔)或略有降低(0801孔)。
图5.11 大荞地组层序 SⅣ4 煤层灰分含量变化特征Fig.5.11 Variation of ash content in SⅣ4 of Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
图5.12 大荞地组层序 SⅣ4 煤层全硫含量变化特征Fig.5.12 Variation of total sulfur content in SⅣ4 of Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
(2) 层序 SⅣ5 灰分、全硫含量变化特征
图5.13 和图5.14 为层序 SⅣ5 煤层灰分、全硫含量变化特征。层序 SⅣ5 主要发育低位体系域和湖侵体系域，高位体系域发育较差，为一基准面上升半旋回地层远大于基准面下降半旋回地层的不对称旋回。从选取钻孔沉积环境看，1303 孔和 0702 孔处于下三角洲平原与滨浅湖过渡带，A12-2孔以下三角洲平原环境为主，0901孔以上三角洲平原环境为主。
图5.13 大荞地组层序 SⅣ5 煤层灰分含量变化特征Fig.5.13 Variation of Ash content in SⅣ5 of Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
图5.14 大荞地组层序 SⅣ5 煤层全硫含量变化特征Fig.5.14 Variation of total sulfur content in SⅣ5 of Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
从图5.13看出，层序SⅣ5基准面上升半旋回煤层(36#-32#煤层)灰分含量自下而上多呈先降低再升高的变化趋势。灰分含量相对高值区出现在基准面上升早期36#、35#煤层附近和最大湖泛面32#煤层附近，灰分含量低值区位于初始湖泛面(33#、33-1#煤层)附近;伴随滨浅湖向三角洲平原过渡，灰分含量最大值也由基准面上升早期(1303孔)向最大湖泛面(0901孔)迁移。
在湖泊、三角洲过渡带(1303孔)，层序SⅣ5全硫含量最大值出现在最大湖泛面(32#煤层)附近，其次为基准面上升早期35#煤层附近，垂向上呈先降低再升高的变化趋势。而在以三角洲平原环境为主的钻孔中，伴随基准面的上升，各煤层的全硫含量变化不大。
(3)层序SⅣ6灰分、全硫含量变化特征
图5.15和图5.16为层序SⅣ6煤层灰分、全硫含量变化特征。层序SⅣ6发育低位体系域、湖侵体系域和高位体系域，为一基准面上升半旋回地层与基准面下降半旋回地层相当的对称旋回。从选取钻孔沉积环境看，A9-2孔和1101孔处于下三角洲平原与滨、浅湖过渡带，A12-2孔以下三角洲平原环境为主，9023孔位于上、下三角洲平原过渡地带。
图5.15 大荞地组层序 SⅣ6 煤层灰分含量变化特征Fig.5.15 Variation of ash content in SⅣ6 of Daqiaodi Formation in Baoding Basin
从图5.15看，在基准面上升-下降旋回中，湖泊、下三角洲平原过渡带(A9-2孔)灰分含量相对高值区出现在基准面上升早期30#煤层和高位体系域早期25#煤层附近，垂向上呈减小-增大-再减小的变化趋势;在三角洲平原环境(A12-2孔)，灰分含量呈先增大、再减小的变化趋势，灰分含量最大值出现在最大湖泛面27#煤层附近;横向看，伴随滨、浅湖(A9-2孔)向三角洲平原(A12-2孔)过渡，灰分含量最大值也由高位体系域早期(25#煤层)向最大湖泛面(27#煤层)迁移。
图5.16 大荞地组层序 SⅣ6 煤层全硫含量变化特征Fig.5.16 Variation of total sulfur content in SⅣ6 of Daqiaodi Formation in Baoding Basin
与灰分含量变化特征相似，在湖泊、下三角洲平原过渡带(A9-2孔)全硫含量相对高值区仍出现在基准面上升早期30#煤层和最大湖泛面上部25#煤层附近，垂向上呈减小-增大-再减小的变化趋势;在三角洲平原环境(A12-2孔)，全硫含量先增大，再减小，其最大值出现在最大湖泛面27#煤层附近;横向看，伴随滨、浅湖(A9-2孔)向三角洲平原(A12-2孔)过渡，全硫含量最大值也由高位体系域早期(25#煤层)向最大湖泛面(27#煤层)迁移。
(4)层序SⅣ7灰分、全硫含量变化特征
图5.17和图5.18为层序SⅣ7煤层灰分、全硫含量变化特征。层序SⅣ7发育低位体系域、湖侵体系域和高位体系域，为一基准面上升半旋回地层大于基准面下降半旋回地层的非对称旋回。从选取钻孔沉积环境看，0903孔至4202孔以下三角洲平原为主，1002孔和9023孔以上三角洲平原为主。层序SⅣ7低位体系域没有煤层发育，湖侵体系域自下而上发育22-2#、22-1#和21-3#煤层，高位体系域自下而上发育21-2#、18#和18-1#煤层。
图5.17 大荞地组层序 SⅣ7 煤层灰分含量变化特征Fig.5.17 Variation of ash content in SⅣ7 of the Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
图5.18 大荞地组层序 SⅣ7 煤层全硫含量变化特征Fig.5.18 Variation of total sulfur content in SⅣ7 of the Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
由5.17可以看出，在以下三角洲平原为主的钻孔中(0903孔—4202孔)，伴随着基准面上升，煤层灰分总体呈增加趋势;在基准面下降的早期(18#煤层附近)，煤层灰分继续增加，灰分含量最大值出现在基准面下降早期18#煤层附近。在以上三角洲平原为主的钻孔中，灰分含量最大的煤层出现在最大湖泛面(21-3#煤层和21-2#煤层)附近，垂向上煤层灰分呈先增大再减小的变化趋势。
如图5.18所示，在以下三角洲平原环境为主的钻孔中(0903孔—4202孔)，伴随着基准面上升，煤层全硫含量总体呈增加趋势;在基准面下降期煤层全硫含量减小，全硫含量最大值出现在最大湖泛面处的21-3#煤层附近。在以上三角洲平原为主的钻孔中，煤层全硫含量变化规律不明显，1002孔在四级层序基准面上升过程及下降早期，煤层全硫含量没有变化，在基准面下降晚期，煤层(18#)突然增加;9023孔煤层全硫含量随四级层序基准面变化不明显，可能它们主要受控于五级层序的基准面变化。
(5)层序SⅣ8灰分、全硫含量变化特征
图5.19和图5.20为层序SⅣ8煤层灰分、全硫含量变化特征。层序SⅣ8主要发育高位体系域，其次为湖侵体系域，低位体系域不发育，为一基准面上升半旋回地层远小于基准面下降半旋回地层的非对称旋回。从选取钻孔沉积环境看，A9-6孔、A9-5孔位于滨浅湖与下三角洲平原过渡带，42-2孔以下三角洲平原为主，A10-2孔主要位于上三角洲平原。
图5.19 大荞地组层序 SⅣ8 煤层灰分含量变化特征Fig.5.19 Variation of ash content in SⅣ8 of the Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
由5.19可以看出，垂向上层序SⅣ8煤层灰分含量自下而上多呈先增大、再减小的变化规律，但灰分含量最大值出现的位置因不同钻孔所处的环境而有细微差异。在以三角洲平原环境为主的钻孔中(A9-5孔—1002孔)，灰分含量最高值出现在四级层序最大湖泛面处的15#、15-5#煤层附近，受五级层序基准面变化影响，在高位体系域中期14#煤层附近出现一次灰分含量高值区;在湖泊、三角洲过渡带(A9-6孔)，灰分含量最高值向高位体系域方向迁移，其最大值出现在14#煤层附近，这说明在湖泊、三角洲过渡带五级层序基准面变化对煤层灰分的控制作用要高于四级层序。
如图5.20所示，层序SⅣ8垂向上煤层全硫含量变化较复杂。在下三角洲平原与湖泊过渡带(A9-6孔和A9-5孔)，煤层全硫含量主要受控于五级层序基准面变化，其最大值出现于高位体系域晚期10#煤层和12#煤层附近，其次为最大湖泛面附近;在下三角洲平原环境，全硫含量最大值出现在最大湖泛面附近(42-2孔)，伴随着基准面的下降，煤层全硫含量呈逐渐降低的趋势(42-2孔)。上三角洲平原环境为主的钻孔中(A10-2孔)，伴随着基准面上升，煤层全硫含量总体呈增加趋势。
图5.20 大荞地组层序 SⅣ8 煤层全硫含量变化特征Fig.5.20 Variation of total sulfur content in SⅣ8 of the Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
(6)层序SⅣ9灰分、全硫含量变化特征
图5.21和图5.22为层序SⅣ9煤层灰分、全硫含量变化特征。层序SⅣ9主要发育湖侵体系域，其次为低位体系域和高位体系域，为一基准面上升半旋回地层大于基准面下降半旋回地层的非对称旋回。从选取钻孔沉积环境看，A1'-1孔主要位于滨浅湖环境，A1-2孔位于下三角洲平原，A9-5孔位于上下三角洲平原过渡带，A42-3孔位于上三角洲平原与辫状河过渡带。
图5.21 大荞地组层序 SⅣ9 煤层灰分含量变化特征Fig.5.21 Variation of ash content in SⅣ9 of the Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
由图5.21可以看出，垂向上层序SⅣ9煤层灰分含量随四级层序基准面变化具有多样性，在滨浅湖环境(A1'-1孔)，煤层灰分含量最高值出现在最大湖泛面5#煤层附近，伴随着基准面下降，煤层灰分呈逐渐减小的趋势;以三角洲平原为主的环境中(A1-2孔—A42-3孔)，在基准面上升半旋回，煤层灰分呈降低趋势，在基准面下降半旋回，煤层灰分可能受五级层序影响较大，煤层灰分变化规律不明显。
图5.22 大荞地组层序 SⅣ9 煤层全硫含量变化特征Fig.5.22 Variation of total sulfur content in SⅣ9 of the Daqiaodi Formation in the Baoding Basin
如图5.22所示，垂向上层序SⅣ9煤层全硫含量变化规律较明显。以三角洲平原为主的环境中(A1-2孔—A42-3孔)，煤层全硫含量呈先增大再减小的趋势，其最大值出现在最大湖泛面5#煤层附近;在滨浅湖为主的环境中(0101孔)，煤层全硫含量可能主要受控于五级层序基准面变化，在四级层序基准面上升半旋回，煤层全硫含量逐渐降低，在基准面下降半旋回，煤层全硫含量又有增加的趋势。
综上分析可以看出，研究区四级层序格架内煤层灰分和全硫含量变化特征与所处的古地理位置有关。在三角洲平原，伴随着四级层序的基准面的上升-下降旋回中(层序SⅣ4、SⅣ5、SⅣ6、SⅣ8)，煤层灰分含量和全硫含量通常呈先降低、升高、再降低的变化规律，其相对高值区出现在最大湖泛面附近和基准面上升早期，相对低值区通常出现于初始湖泛面附近和高位体系域末期。
在下三角洲平原与滨、浅湖过渡带(A9-6孔层序SⅣ8、A9-2孔层序SⅣ6等)，层序格架下灰分含量变化特征与三角洲平原相似，但由于受五级层序影响较大，灰分含量最高值也有向四级层序高位体系域方向迁移的趋势，最大湖泛面附近仅为次要高值区。
