西安市高能堡地区深部新区类型勘探实践与思考

西安市高能堡地区深部新区类型勘探实践与思考

1深部新区的概念构成高家堡勘探区属典型黄土、梁、沟、坡状。地表大部分被黄土层覆盖，仅在山谷中发现了产于缓慢白色亚层的层。该层上部沉积在直罗组和安定组，尤其是白亚系。因此,其属于覆盖层巨厚、煤层埋深较大的勘探新区类型。本区自1974年以来先后有陕西省煤田地质公司186队、煤炭科学研究总院西安分院、陕西省核工业地质调查院等单位在此开展煤田地质工作。在2007年2月西安分院地震勘探施工前,本勘查范围内有上述各施工钻孔16个,在地震勘探施工过程中,高家堡勘查区普、详查钻孔陆续开始施工。根据以上勘探及认识成果,在地震勘探前及其勘探过程中,西安分院首先在被认为是最有利的东部地区布置施工了密度较大的钻孔,结果未见煤钻孔达到12个,造成了极大的浪费及勘探成本的增高,没有达到预期的目标。在地震施工结束后,以上12个孔均在地震勘探所圈定的无煤区内。本次地震勘探前,在西部仅有两个钻孔,均为见煤孔,因此在其附近设计了大量的钻孔。但地震勘探结束后发现,其以西亦有大量的无煤区,由此重新调整了原钻孔设计方案,在无煤区内仅保留少量的验证孔,以验证地震勘探成果,取得了良好的勘探效果和经济效益。由于我国过去对煤炭资源的勘查主要集中在600m以浅,对深部煤炭资源的赋存状况和开发地质条件的协调配合研究较少,深部煤炭资源勘查尚处于起步阶段,目前还没有形成一套成熟完整的勘查手段和方法,在深部勘探思路和程序、探测手段、资料处理技术和综合分析等方面均无成熟的经验,导致深部煤炭资源勘探开发的难度加大。高家堡勘探区的勘探历程表明,按照以往浅部的勘探原则所采取的勘探策略会遇到诸多难以克服的难题,造成极大的浪费。由此提出了这样一个值得深入思考和探求的问题,即深部新区类型应该采取怎样的勘探模式来设置勘查程序和布置勘查工程。深部新区类型一般包括煤层深埋区和巨厚新生界覆盖区两种类型。如华北平原区,石炭-二叠系煤层埋深一般均超过千米,高家堡勘探区地表大面积地被黄土层所覆盖,而且基岩覆盖厚度达近千米,均属于深部新区类型的勘探区。其特点是煤层埋藏深、工作程度低、已有信息少、地质地球物理条件复杂。这些地区以前由于技术和手段的限制通常没有或很少进行过煤炭勘查和开采,煤层赋存状况的资料缺乏,几近于空白勘查区。因此,此类新区没有现成的经验与模式可循,尚未形成比较系统成熟的方法和工作流程。本文对此类型煤炭资源的勘探模式进行了一些有益的尝试与探讨。2含煤地层煤地层高家堡勘探区位于鄂尔多斯盆地南缘,盆缘区构造相对复杂,地层抬升幅度大,剥蚀程度高,且其含煤地层延安组属于侏罗纪陆相含煤沉积,煤层沉积不稳定。鉴于此种类型的深部新区煤层埋藏深、工作程度低、已有信息少等特点,在布置勘探工程之前必须加强聚煤规律的研究,以寻找勘探有利靶区布置勘探工程,降低勘探工程布置的盲目性。2.1地震勘探所产生的信息加强区域地质背景研究,以全面深入认识含煤岩系的形成模式、发展演化和赋存规律、成因机制和演化历史。这类地区通常开展了较多的物探工作,且往往是油气勘查目标区,石油地震和石油钻井揭露的煤系和煤层信息,为深部勘查提供了宝贵资料。通过广泛收集和综合分析区域地质、地球物理、遥感资料,和有重点地进行区域野外地质调查,研究区域构造格局、古地理特征、地球物理场及深部构造、区域构造-热演化,运用板块构造理论探讨板缘构造和板内构造对对煤炭资源赋存状况的控制。2.2沉积体系及沉积特征应用层序地层及成煤可容空间的新概念体系,开展泥炭沼泽精细沉积体系和沉积环境研究,综合沉积环境、层序地层、岩相古地理等研究成果,探讨勘探区的沉积环境与成煤模式,分析煤厚及煤质变化规律及原因,富煤带的形成规律及分布特征。2.3成煤前期构造发育特征煤盆地的形成和聚煤作用的发生,是古气候、古植物、古地理和古构造等地质因素综合作用的结果,其中,古构造因素起到主导作用。地球动力学环境决定了煤盆地的成因类型,从而也决定了聚煤作用的基本类型;地壳运动的沉降范围、幅度、时期和速度,控制了煤盆地的范围、沉积相带组成和分布,在很大程度上决定了聚煤作用的强度、兴衰,乃至富(厚)煤带的展布。因此,采用沉降史分析、古地理图、地层厚度图等手段,研究成煤期古构造、恢复原型盆地,是研究煤炭资源原生条件、赋存规律的重要途径。区内中侏罗世延安早期基底隆起比较发育,如七里镇—西坡隆起及彬县隆起以及其间的次级隆起。这些构造形态、规模及强度均表现为自边缘向坳陷内部由强减弱的递变规律。褶皱构造以宽缓的不对称箱状背斜和槽状向斜为主,这种盖层构造大多为下部基底断裂活动的结果,向斜表现为南翼陡、北翼缓,断裂以及高角度张性或张扭性为主。矿区南部近EW及NEE向基底隆起背景之上叠加有近SN向构造,使其呈古陇岗与洼地地貌。成煤前期构造,形成了煤系基底,控制了煤系地层及煤层的沉积厚度,背斜部位沉积薄或无沉积,向斜部位沉积厚;至延安中晚期地壳大部分被夷平,多数基底隆起消失,煤层亦不甚发育。彬长坳陷由一系列NEE向排列的孟村、南玉子、大佛寺及景村等次级坳陷组成,为煤田中部次级坳陷中规模最大、赋煤最好的地区,沉降中心和沉积中心大体一致。成煤构造和后期改造作用使隆起与坳陷具有长期的继承性,煤层上部沉积了包括直罗组、安定组,尤其是白垩系等厚度较大。2.4煤系赋存规律为控煤作用提供了依据煤系和煤层的保存是成煤原生作用和煤盆地演化改造作用叠加后的现在表现,煤炭资源的赋存状况主要是指煤系或煤层的现在保存状况。研究煤形成后构造-热事件对其施加的影响,包括原型煤盆地的构造破坏分解过程、煤系和煤层的变形变位、煤变质作用的构造控制,重塑煤系改造进程,划分控煤构造样式,为揭示煤系赋存规律提供基础。尽管鄂尔多斯盆地以其独特的构造稳定性闻名于世,但从侏罗纪含煤岩系的沉积特征和煤层聚集特点分析,叠加于稳定背景之上的差异构造作用仍不失为控制煤层聚积的主要因素。这种差异沉降作用主要表现在盆地外围造山带的抬升对盆地内聚煤作用的控制。强烈抬升期,盆内外高差加大,粗碎屑大量产生,无机沉积作用占明显优势,聚煤作用一般仅发生在冲积扇前缘低洼地带,分布范围很小。盆地南缘彬长一带的4号煤层就是上述条件下形成的,其横向变化如图1所示,富煤区位于冲积扇前方,向两侧迅速变薄、尖灭。3地质环境分析勘查工程的布置必须从勘查区的实际情况和煤矿建设实际需要出发,正确、合理地选择勘查技术手段。勘查工程的布置采用一定的排列组合形式,用尽可能少的勘查工程争取达到较好的地质效果,即用较少的投资和较短的时间,查明煤层赋存状况。彬长矿区高家堡勘探区为巨厚的新生界所覆盖,新生界底界通常是一个显著的不整合面,地表构造形态与深部煤田构造没有必然的联系。因此,深部新区的勘查模式应该是从区域地质背景入手,在充分收集与整理区域地质、物探资料、尤其是石油部门的物探资料和深钻资料中有关煤层的信息的基础上,加强多元信息综合分析,对区域聚煤规律和赋煤构造格局展开详细的研究,以了解聚煤环境、聚煤古地理、古构造,掌握沉积和构造的控煤规律,优选有利的勘探靶区。技术手段应采用物探与钻探结合的综合勘查方法,工作程序应为物探先行,首先进行地面物探勘查(地震勘查、磁法勘查)工作,初步确定煤层分布范围、连续性、自然边界和剥蚀边界;再有针对性地施工钻探验证煤层自然边界及剥蚀边界钻孔,施工控制性钻孔及主导勘探线上的钻孔,与获取的物探成果进行对比研究,去伪存真,初步掌握勘查区煤层赋存规律及地质特征,以确定下一步施工方案;根据所取得的钻探、测井、磁法、电法等成果,综合确定煤层的自然边界和剥蚀边界;全面施工加密探煤孔及水文孔,以取得可靠的地质资料。深部新区勘探模式如图2所示。深部煤炭资源勘探是目前的能源勘查工作的重点,煤田深部勘探与浅部勘探相比,有相同之点,也有不同之处,要以经济、达到勘探目的为原则,在勘查设计、以及现场工作的时候,充分利用已有的各种资料进行聚煤规律的研究,寻找有利的勘探靶区,勘查网度与工程点密度也较浅部要稀,尽可能以较低的成本来获取更多的勘探成果。要因势而定,做出符合目前经济运行规律和国家政策许可内的合理勘探方法。4开采开发地质和地层1)从高家堡勘探区的勘探历程中认识到:对于深部新区而言,为了提高效益,降低成本,规避风险,在勘查工程的布置和勘查程序选择上应比浅层勘探更加慎重,尤其是在钻探的应用上。2)深部新区的煤炭资源勘查,应从区域地质背景入手,充分利用现有的地质、物探资料,尤其是石油部门的物探资料和深钻井资料,详