煤炭学报

作者：孙魁, 苗彦平, 陈小绳, 王宏科, 范立民, 杨磊, 马万超, 路波, 李成, 陈建平, 高帅,

关键词：直罗组, 含（隔）水层赋存特征, 微观孔隙结构, 富水性, 鄂尔多斯盆地北部,

鄂尔多斯盆地分布有黄陇、陕北、神东、宁东4个煤炭基地，主要开采侏罗系延安组煤层，顶板水害是区内煤矿开采的主要灾害，直罗组是主要突水水源之一。为研究直罗组含水层富水性特征，采用地学信息系统编图、微观孔隙结构测试与统计分析等手段，分析了直罗组含（隔）水岩组空间赋存特征，微观孔隙结构特征及其与富水性的关系。结果表明：受沉积环境的控制，直罗组可分为上、中、下三段，主要含水岩组为风化基岩段，粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩段，主要隔水岩组为粉砂岩、砂质泥岩和泥岩段。风化基岩含水层段主要位于基岩顶部3.04～83.46m，呈南北向条带状分布于研究区中部，风化基岩厚度和风化程度从中部向南北两侧逐渐变薄和减弱；直罗组下段砂岩含水岩组厚度、砂地比明显大于中上段，且下段砂体展布形态呈现出泛连式，连续性明显好于中上段；直罗组下段隔水岩组累计厚度、层数明显小于中上段，中上段含（隔）水岩组非均质性明显强于下段；对于直罗组正常基岩而言，直罗组中上段砂岩孔隙度类型以低孔为主，渗透率类型以超低渗～特低渗为主。直罗组下段砂岩孔隙度类型以中孔为主，渗透率类型以中渗为主，相比中上段，下段孔隙度和渗透率较大。直罗组遭受风化后，岩石微裂隙明显发育，相比正常基岩，风化基岩孔隙度和渗透率较大，孔隙度类型总体以中-高孔为主，渗透率类型以中-高渗为主，储水空间相比正常基岩较发育。通过分形理论将直罗组砂岩孔隙结构类型划分为4类，直罗组下段主要以I类孔隙为主，中上段以II、III和IV类孔隙为主；根据Pearson系数法相关性分析结果，直罗组下段砂体厚度、直罗组下段砂地比以及直罗组下段隔水岩组厚度从宏观尺度上对直罗组富水性具有明显的控制作用，下段是直罗组富水性的主要“贡献”层段，根据3项指标将直罗组下段砂体分为3级；通过典型钻孔直罗组下段孔隙结构与富水性之间关系的分析，孔隙结构从微观尺度上对直罗组下段富水性具有一定的控制作用，微观孔隙越发育，富水性越好；通过相关性分析和抽水试验数据对比发现，风化作用使得直罗组下段砂体富水性明显增强，直罗组下段风化砂体厚度和风化程度对风化基岩富水性控制作用较为明显；通过层次分析法对直罗组下段富水性进行了评价，基岩风化区富水性总体强于未风化区域，一级砂体区域富水性强于二级砂体及三级砂体区域。

来源：2022年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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