焦作煤田煤储层物性特征及控气因素毕业论文(编辑修改稿)

焦作煤田煤储层物性特征及控气因素毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

平层理。 发育煤层 2 层，均不可采。 ③ 上部灰岩段： L7 至 L9（或菱铁质泥岩）顶。 发育三层灰岩，其中 L8 是本区重要的标志层之一，为深灰色中厚层状泥晶灰岩，顶部有不规则的遂石团块和丘状交错层理，厚～ ，一般 7～ 9m。 L9 也较稳定，厚 ～ ，局部相变为菱铁质泥岩，石灰岩之间为 砂岩及泥岩，局部发育 3—4 层煤，均不可采。 （ 3）山西组（ P1sh） 由 L9 石灰岩顶至砂锅窑岩底，厚 ～ ，平均 ，与下伏石炭系太原组整合接触。 为一套碎屑岩含煤沉积 ,发育 6 层煤，其中二 1 煤为全区主要可采煤层。 根据其岩性组合特征，自下而上可分为二 1 煤段、大占砂岩段、香炭砂岩段和小紫泥岩段。 ① 二 1 煤段：由 L9 石灰岩顶到大占砂岩底。 底部为深灰～灰黑色泥岩、砂质泥岩，局部夹二 1 煤；中下部发育 2～ 3 层菱铁质泥岩，局部夹煤线，在古汉山井田发育一层灰、深灰色中 —细粒岩屑石英砂岩，呈透镜状，厚 10～ 15m；上部为黑色泥岩或炭质泥岩和 二 1 煤层。 ② 大占砂岩段：由大占砂岩底到香炭砂岩底。 下部大占砂岩为灰～深灰色厚层状中～细粒石英砂岩，富含白云母片及炭屑，局部见小型交错层理，厚 0～ ，一般 16～ 20m，但厚度在横向上变化较大，局部夹有二 2 煤；上部为灰色泥岩。 ③ 香炭砂岩段：自香炭砂岩底到冯家沟砂岩底，由香炭砂岩和黑色～深灰色泥岩、砂 8 质泥岩组成。 香炭砂岩为灰色中～细粒（局部为粗粒）石英砂岩，厚 0～ ，平均 ，局部相变为粉砂岩、砂质泥岩和泥岩。 ④ 小紫泥岩段：位于山西组顶部，由冯家沟砂岩底 到砂锅窑砂岩底。 下部冯家沟砂岩为灰～灰绿色中细粒砂岩，主要成份为石英，含菱铁矿及炭屑；上部为灰～灰黑色泥岩、砂质泥岩，具白云母碎片及植物化石，中夹一层灰色具紫斑含鲕粒铝土质泥岩（小紫泥岩），全区稳定，为山西组的重要标志层。 （ 4）下石盒子组（ P1X） 由砂锅窑砂岩底至四煤底板砂岩底，厚 ～ ，平均 ，与下伏山西组整合接触。 底部砂锅窑砂岩为灰绿色岩屑石英砂岩，含砾石及泥质包体，厚度 ～ ，平均 ；中部为灰、浅灰色鲕状铝土质泥岩（大紫泥岩），具紫斑，富含菱铁质鲕粒 ，是本区重要标志层之一；中上部为中～细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩。 该组为本区的三煤段。 （ 5）上石盒子组（ P2S） 由四煤底板砂岩底到平顶山砂岩底，厚 ～ ，平均 ，按其沉积旋回，可分为四、五、六、七、八煤段。 ① 四煤段：四煤底板砂岩底至五煤底砂岩底，厚 ～ ，平均。 底部四煤底板砂岩为灰白～灰绿色～细粒砂岩，具泥质包体，厚 ～ ，平均 ，为本区的辅助标志层；中上部为一套紫红、灰～深灰色泥岩、砂质泥岩，夹多层砂岩透镜体。 ② 五煤段： 五煤底板砂岩底至六煤底板砂岩底，厚 ～ ，平均。 五煤底板砂岩为灰白色中厚层状中～粗粒砂岩，具泥质团块，平均厚 ；中上部为一套深灰～灰～紫红色泥岩、粉砂质泥岩，局部夹有砂岩透镜体。 ③ 六煤段：仅在焦南、恩村井田有保留。 六煤底板砂岩底至田家沟砂岩底，厚 ～，平均。 六煤底板砂岩为灰白色中厚层状中粗粒砂岩，其上为灰色、深灰、紫红色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，夹数层砂岩透镜体。 ④ 七煤段：由田家沟砂岩底到八煤底板砂岩底，厚 ～ ，平均。 田 家沟砂岩为灰白～灰绿色中～细粒砂岩，局部相变为粗粒甚至含砾，厚 ～ ，平均；其上为灰～灰白色砂岩、灰～紫红色泥岩、砂质泥岩，局部发育 3～ 5 层灰褐、灰黄色硅质泥岩，是七煤段良好标志。 ⑤ 八煤段：由八煤底板砂岩底到平顶山砂岩底，平均厚。 八煤底板砂岩为灰、 9 灰绿色中～细粒砂岩，厚 ～ ，平均。 中上部为灰、青灰、紫红色泥岩、砂质泥岩、夹砂岩透镜体，产植物化石及黄铁质结核。 构造和岩浆活动 区域构造 （ 1）区域构造背景 焦作煤田大地构造位置位于华北地 台山西台隆太行山断隆南段与华北凹陷汤阴断陷、济源－开封凹陷接合部位，新华夏系东西向构造体系及其复合联合，是本区构造的主要格架 [16]。 区内 地层总体为一走向 NE— NNE、倾向 SE的单斜构造形 态，地层倾角 5~20186。 ，沿倾向及走向有宽缓的起伏，局部倾角可达 25~30186。 区内广泛发育自燕山运动以来所生成的各种构造形迹， 构造相对复杂。 主要以断裂构造为主，褶皱构造表现微弱。 断裂构造主要为高角度的正断层，整个煤田依近 EW 向的凤凰岭断层为界分为两个构造带：以南为纬向构造带，构造形迹以轴向近 EW 的褶曲和走向近 EW 的断裂为主 ；以北为新华夏系构造带，构造形迹以走向 NE 的断裂为主，另有 NW 向断裂和罕见的 NNE 断裂。 依其展布方向可分为近东西向、北东向和北西向三组： ① EW 向断层：构成了本区和区内断块边界，控制着煤田范围。 主要有朱村断层（ F8）、凤凰岭断层、南张门断层、前董村断层和平陵断层等，它们对北东向断层起限制作用。 ② NE 向断层：该组断裂区域分布普遍，相当发育，但规模和表现形态变化较大，将煤田切割若干成条带状或透镜状断块，致使地质、水文及开采条件复杂化，形成井田划分的构造边界。 西部多组成地堑和地垒，断层密度较大；中部和东部则表现 为阶梯状构造，断层密度较小。 该组断层主要有：王封断层、三十九号断层、李庄断层、九里山断层、薄壁断层和耿黄断层等。 ③ NW 向断层：基本和东北向断层垂直，多为张性断裂，数量不多，但成对出现，多形成地堑构造。 如方庄断层和北碑村断层、峪河口断层和赤庄断层。 焦作煤田的分布基本受太行山隆起和武陟隆起所控制。 但煤层埋藏的深浅、井田的大小主要与近东西向或北北西向和北东向或北北东向两组断层切割破坏有关。 这些断裂构造相互交织，形成了大小不一 的断块格局，也成为井田布置的主要边界。 在煤田东部和南部有较大的 10 向斜构造，形成了控制区内 煤层 产出的基本构造轮廓（图 22）。 （ 2）主要构造特征 ①断层 朱村断层：为焦作煤田西南部自然边界，西段为山前断裂，东段转向东南与耿黄断层相交，南翼为济源凹陷区，覆盖层达千米以上。 区内长度 60km，为一走向近东西，整体倾向南，倾角约 70186。 的正断层，落差大于 1000m。 属新华夏系构造体系，力学性质为压扭性。 地质资料证实，该断层活动时代为 N2～ Q2。 自柏山至修武大高村，断裂隐伏于第四系下。 耿黄断层：为本区东南部边界，南起大召营，经陈召、庙口，沿京广铁路往东北延展与鹤壁煤田的青羊口断层相当，长约 40km。 区 内被新生界底层所覆盖，走向北 40186。 东，倾向南东，倾角 70186。 的正断层，落差大于 1000m。 属新华夏系构造体系，力学性质为压扭性。 薄壁断层：为本区东北部边界， 两端进入山区，是区内的一条基底断裂， 南西起自方庄断层，北东到羊圈村附近，全长约 30km。 为一 走向北东 40186。 ，断面倾向南东， 倾角 70186。 度 ， 落差 300～ 1000m 的 正断层。 西北盘出露太古界、中元古界和下古生界地层，东南盘为上古生界和新生界地层。 在晚第三纪进活动比较强烈，近期仍有微活动的迹象。 1973 年10 月辉县 2 级地震和 11 月修武的 级地震与该断裂活动有 关。 凤凰岭断层：位于 煤田 中南部，从焦作、修武县城北止于耿黄断层，区内长 60km，为走向东西，倾向南，倾角约 70186。 的正断层，落差 100～ 1200m。 凤凰岭断裂沿走向大致分 图 22 煤田构造纲要示意图 ； ； ； 11 为三段，各段活动性略有差异。 西石河以西，由近于平行的五条东西向断层组成，断层错断古生界地层，断距小于 100m。 上新世以来断层落差约为 250m，局部见有断裂错断晚上更新世 — 早中更新世地层，表明中更新世前断曾有过活动。 西石河以西至焦作市北，断裂沿山前向东延伸，在地貌上构成山区和平原自然分界。 在焦作市以东的平原区，断层隐伏于新生界地层之下。 峪河 口断层：位于煤田东北部，北西起于铁匠庄，经峪河村，东止耿黄断层，长 35km。 为走向北 60186。 西，倾向南西，倾角约 70186。 的正断层，落差 300～ 700m。 南张门断层：位于照镜预测区北部，西起演马庄井田南部，经招民庄北至于耿黄断层，在演马庄井田走向北 78186。 东，至五里源后即转为东西向，长 40km。 为倾向北，倾角 70186。 的正断层，落差 53～ 1000m。 九里山断层：位于煤田西北部， 为一隐伏正断层，断层由北部进入煤田，向 西南交于董村断层，中间被凤凰岭断层所切，断层总长约 60km，在煤田内长度 20 余 km，为走向北东 40 ～ 60186。 ，总体走向 45186。 ，倾向北西，东南盘上升，北西盘下降，倾角约 70186。 的正断层，落差 300～ 1000m。 从展布方向来看与太行山背斜轴向近似，分析其应属于新华夏系一级压性或压扭性断裂。 九里山断层与薄壁断层组成地堑，其间沉积了巨厚的第三系和第四系地层。 有关资料显示，该断裂在第三纪晚期和第四纪早新世时活动强烈。 其它主要断层详见 (表 21)。 表 21 焦作煤田主要断层一览表 断 层 名 称 长度（ km） 走 向 倾 向 落差（ m） 马方泉断层 15 60186。 SE 170～ 630 方庄正断层 10 150186。 SW 200 北碑村正断层 10 150186。 NE 200 赤庄正断层 15 100～ 120186。 NNE 200 李河正断层 5 60～ 70186。 SE 0～ 300 油坊蒋正断层 10 60～ 70186。 NW 0～ 200 前董村断层 16 80～ 90186。 N 600 平陵断层 13 90～ 120186。 N 500 ② 褶皱 本区褶皱构造较少，主要有位于煤田南部的墙南向斜、武陟背斜，东部的朱营背斜、招民庄背斜以及褚丘向斜等。 墙南向斜：西起焦南井田于村，东至修武县城，轴向近东西，轴长 25km，两翼宽 6 km。 南翼 较低陡，地层倾角 14186。 左右，北翼较缓，地层倾角 2～ 6186。 ，为一不对称宽缓向斜，向东倾伏，轴部倾角 2—3186。 12 朱营背斜：位于照镜预测区内，西起演马庄井田东南部，经朱营延至南张门断层，轴长 18km，东部轴向北 35186。 东，西部渐变为东西向，向北东倾伏，两翼基本对称，地层倾角11186。 左右。 招民庄背斜：位于照镜预测区内，西起狮子营北，经招民庄村北延至南张门断层，全长 ，轴向北 35186。 东，向南西倾伏，轴部倾角 4186。 ，两翼基本对称，地层倾角 8186。 ，轴面近于直立。 褚丘向斜：位于薄壁预测区，轴向北 65186。 西，轴长 5km，向南东 倾伏，轴部倾角 5186。 ，南西翼倾角 12186。 左右，北东翼倾角 8186。 左右，轴面略向南倾斜。 （ 3）构造演化史及力学特征 焦作煤田处于太行山南麓差异运动应力多变区，纬向、华夏系、新华夏系和北西向构造的复合部位，多期次、不同构造应力场的构造运动的 叠 加，形成了目前较为复杂的构造形态和应力状态。 本区新构造活动比较活跃，主要表现形式有： 差异性升降运动。 即山区强烈上升，平原区不断下降。 基岩山区由于强烈上升，基岩裸露，沟谷深切，山坡陡峭，河床堆积物很少，河谷断面多呈 “ V” 字型。 平原区由于长期下降，相继沉积了 中更新统、上更新统，其 中上更新统 厚度就达 500～ 700m，最厚达 1000m以上。 现代的地壳变形资料表明，不均匀升降活动仍在继续。 老构造继承性活动。 挽近期以来，在新地应力场作用下，区内一些断裂 ，如 凤凰岭断层、盘古寺 —新乡断层、薄壁断层、九里山断层等均继承性活动或复合性活动，物探、地震卫星照片等方面的资料均明显地显示出断层活动迹象 [17]。 根据区域构造背景以及煤田内构造之间的切割关系，可以认为本区含煤地层形成后，至少经历了海西 —印支、燕山和喜山三期主要不同方向的构造应力场作用，形成了不同类型、不同产状的构造形迹 [18]：晚古生代 的海西（ P） —印支运动（ T）的 S—N 向挤压应力场作用，形成了轴向近东西向的褶皱构造和近东西向的压扭性断裂；中生代的燕山运动（ JK）的 NW—SE 向主压应力作用，产生一系列近南北向的压扭性的左旋剪切断裂和一组近东西向的压扭性右旋剪切断裂，以及一组北西向的张性断裂，在区域挤压应力的持续作用下，形成了轴向北东的太行山复背斜隆起，同时在 背 斜轴部和翼部形成了一系列的北东向纵张断裂，这些断裂的差异升降运动，进而形成了区内的阶梯状、地堑、地垒状断块构造；新生代的喜马拉雅运动（ Q+R）的 NEE～ SWW 向主压应力作用，对早期 形成的构 13 造不同程度的改造和复合，使得断裂构造结构面力学性质展布方向发生了转化，并产生了一些新的构造形迹，一组为 NNE向和一组 NWW 向的剪切断裂及一组 NNE向的张性断裂，使煤田成为一系列菱形破碎小断块。 根据新构造运动特点，本区地应力状态可分为两种类型，即太行山区为大地动力型；山前平原区在宏观上为大地静力型，但在缺乏第四系沉积或沉积较薄的断块上升区，可能出现应力变异带 [19]。 南部断块以水平地应力为主，自重地应力处于劣势，地应力较大；北部断块地应力以自重地应力为主，水平地应力处于劣势，地应力较小。 另外，在深大 断裂的上升盘，构造应力较大。 （ 4）构造运动对煤层气的影响 煤及伴生的煤层气的生成和保存与构造演化具有密切的关系， 地壳构造运动是 煤层埋藏 古地热场 生烃史 演化过程中 ，是煤层气富集的重要动力学基。