煤炭学报

作者：李立尧, 夏菲, 陈辉, 周浩, 张寒, 封志兵, 罗跃, 李佳乐,

关键词：煤系含铀含水层, 非均质性, 多尺度多属性耦合, 三维地质建模, 煤铀协同开采,

鄂尔多斯盆地是我国重要的综合能源基地，煤与砂岩型铀矿资源常以“下煤上铀”的共伴生形式赋存于同一套碎屑岩含水层系统中。这套煤系含铀含水层具有双重属性：既是下伏煤层开采的直接充水含水层，关乎煤矿安全生产；又是上覆铀矿地浸开采的储层与运移通道，影响溶浸液的有效驱替与回收。其空间非均质性体现在矿物成分、孔隙结构、砂体形态及空间展布等多个方面，是制约煤铀资源安全、高效协同开采的重要地质问题。因此，构建一套系统揭示并三维表征该含水层多尺度非均质性的研究方法，具有重要的理论与应用价值。以鄂尔多斯盆地中北部乌审旗、杭锦旗地区的侏罗系直罗组及白垩系洛河组煤系含铀含水层为研究对象，提出了一套“微观−中观−宏观”的多尺度的多属性耦合非均质性研究方法体系。在微观尺度，采用偏光显微镜、扫描电镜、压汞、核磁共振及岩心CT扫描等方法，定量分析了含水层微米级的成分与孔隙结构非均质性。在中观尺度，综合露头分析与岩心−测井预测模型，表征了米级尺度砂岩的形态特征与纵向非均质性。在宏观尺度，基于层序地层划分与沉积相展布分析，结合序贯高斯模拟等地质统计学方法，建立了沉积相控制下的多属性三维地质模型，实现了千米级尺度含水层非均质性的三维空间表征。结果表明：该方法体系能够从微观到宏观系统揭示煤系含铀含水层的非均质性特征，其成果可为煤矿顶板水害防治与砂岩型铀矿地浸开采的渗流场预测提供直接的地质依据与模型基础，对保障煤铀资源安全、高效协同开采具有重要意义。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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