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(一)基本概况

1.产地位置

矿区位于昌乐县五图街道五图煤矿一带,交通条件便利。中心平面直角坐标X:4059450;Y:20671080。

2.矿区地质特征

矿区主要发育五图群朱壁店组、李家崖组、小楼组,新近纪牛山组和第四系。油页岩层赋存于李家崖组中。李家崖组可分为四段:下含煤段,主要岩性为砂质泥岩夹细砂岩,少量砂砾岩-泥岩、钙质泥岩夹灰岩、泥灰岩及煤层;油页岩段,油页岩、泥岩互层夹炭质页岩、砂岩、泥灰岩及煤线;中含煤段,泥岩、砂岩及煤层;上含煤段,泥岩、页岩、砂岩及煤层。

矿区内构造主要为NW向断裂,断面倾向南,为张性断层。

3.矿体地质特征

主要赋存于油页岩段和上煤段的上部层位。矿体呈层状,产状与地层一致,顺地层延伸方向展布。油页岩段:油页岩、砂质页岩、细砂岩互层夹薄煤层,厚134～206m;上含煤段:砂质页岩、含油页岩互层夹细砂岩、泥灰岩及煤层,厚197.5～206m。矿层总厚78～85m。

4.矿石特征

矿石即含油炭质页岩,呈褐色,叶片状,具微晶质、泥质结构,条带微层理状构造。不染手,透明,点燃后火焰为红色,浓烟具沥青味。主要由方解石和白云石(70%)及炭质物和部分泥质物组成。灰分含量12.965%～76.82%,平均含量61%,挥发分平均为51%～57%,含油率4.01%～17.02%,发热量平均为10.1MJ/kg。

5.成因类型及成矿时代

成因类型为内陆湖沼生物化学沉积型,成矿时代为新生代古近纪始新世。

6.工作程度及评价

山东省煤炭工业管理局121队进行勘探。探明资源储量为2.90亿t,为一中型矿床。

(二)油页岩层的分布

煤的伴生矿产是油页岩。油页岩层广泛分布于李家崖组的B段、C段和D段,以C段为主体,油页岩在B段的Bm₇煤层上下较多,但Bm₅、Bm₇煤层多已开采,煤层之间的油页岩已难以开采,故未圈定估算。C段油页岩层密集,厚度大。D段上部含油页岩,但厚度小。

油页岩呈层状,与煤层产状一致。油页岩层结构复杂,含多层夹矸。油页岩层顶底板较稳定,岩性多为砂质黏土岩。依据油页岩层组合及展布情况,将油页岩划为九层;其中油页岩段有七层,编号为Cy₁～Cy₇,下煤段两层,编号Dy₁、Dy₂。

(三)可采油页岩层

1.Cy₁油页岩层

位于C段最上部,上距Bm₇煤层25.95～90.80m,平均65.64m。在探矿权范围内,见矿点16个,可采点15个,可采系数94%。油页岩层厚1.54～16.3m,平均5.77m,厚度变化系数为78%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～1层,属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。各层特征见表2-2-4。

表2-2-4 油页岩层特征一览表

续表

2.Cy₂油页岩层

位于C段上部,上距Cy₁油页岩层0.80～47.67m,平均11.57m。在探矿权范围内,见矿点15个,可采点15个,可采系数100%。可采油页岩层厚1.87～28.67m,平均9.69m,厚度变化系数为81%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～2层,属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

3.Cy₃油页岩层

位于C段上部,上距Cy₂油页岩层2.39～24.93m,平均12.11m。在探矿权范围内,见矿点15个,可采点14个,可采系数93%。可采油页岩层厚1.00～20.89m,平均5.60m,厚度变化系数为112%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～2层,属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.Cy₄油页岩层

位于C段中部,上距Cy₃油页岩层0.74～24.24m,平均10.42m。在探矿权范围内,见矿点14个,可采点14个,可采系数100%。可采油页岩层厚2.13～24.93m,平均8.14m,厚度变化系数为76%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～2层,属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

5.Cy₄油页岩层

位于C段中部,上距Cy₄油页岩层1.04～36.69m,平均14.30m。在探矿权范围内,见矿点15个,可采点15个,可采系数100%。可采油页岩层厚2.30～39.41m,平均10.66m,厚度变化系数为87%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～3层,属结构复杂型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

6.Cy₆油页岩层

位于C段下部,上距Cy₅油页岩层2.32～63.65m,平均22.13m。在探矿权范围内,见矿点14个,可采点14个,可采系数100%。可采油页岩层厚2.01～26.90m,平均13.72m,厚度变化系数为54%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～3层,属结构复杂型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

7.Cy₇油页岩层

位于C段下部,上距Cy₆油页岩层0.00～26.10m,平均11.46m。在探矿权范围内,见矿点15个,可采点15个,可采系数100%。可采油页岩层厚1.15～15.62m,平均6.64m,厚度变化系数为53%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～1层,属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

8.Dy₁油页岩层

位于D段上部,上距Cy₇油页岩层3.01～39.64m,平均24.17m。在探矿权范围内,见矿工程点14个,可采点14个,可采系数100%。可采油页岩层厚1.55～18.34m,平均8.03m,厚度变化系数为61%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～2层,属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

9.Dy₂油页岩层

位于D段上部,上距Dy₁油页岩层2.26～23.33m,平均9.89m。在探矿权范围内,见矿点15个,可采点15个,可采系数100%。可采油页岩层厚1.06～20.39m,平均7.23m,厚度变化系数为71%。油页岩层具分叉复合特征,含夹矸0～1层,属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩,以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主,局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

(四)油页岩的质量

1.油页岩的物理性质

(1)油页岩宏观特征

油页岩外观呈棕褐色至棕黄色。层面呈褐色油腻状;横断面呈绢丝光泽,黑色光亮的线理均匀分布。叶片状,层理清晰,极易剥离。结构致密;常见白色贝壳化石;质量较页岩轻;硬度软,指甲刻之有亮痕。燃之有浓烟、长焰,发出胶皮味。

(2)油页岩的显微特征

油页岩由有机质和矿物质组成,有机质一般含量小于60%,呈线理状分布,局部呈条带状。有机质组分主要有凝胶化物质,大部分为矿物质的胶结物。主要成分为凝胶化物,少量黄色物质、丝炭化物质、半凝胶化物质、胶化物质等。后者的含量比煤多。凝胶化物质呈浅橙黄色、土褐色,基本上为透明基胶体。在矿物质较少的情况下,部分呈线理分布,个别呈条带状、透镜状;部分成为矿物质的胶结物。少部分样品见到菌核体。黄色物质呈浅黄色,含量次于凝胶化物质,呈线理状分布,为矿物质的胶结物。半凝胶化物质和炭丝化合物含量很少,半透明或不透明基质,多为不透明,呈碎块状分布。无机组分含量在40%左右,主要是碎屑矿物(粒度在0.01～0.03mm之间);碎屑矿物棱角不明显。

2.油页岩的化学性质

油页岩焦油产率最高10.72%,最低5.16%,平均7.73%。基准发热量最高14.30MJ/kg,最低7.24MJ/kg,平均9.50MJ/kg。各油页岩层主要指标见表2-2-5。

表2-2-5 油页岩质量特征一览表

续表

由表2-2-5可知,油页岩各层的主要指标如下:基准发热量(Q_gr,_d):各层平均发热量9.01～11.26 MJ/kg。焦油产率(T_ar,_d):各层平均含量7.44%～8.01%。灰分(A_d):各层平均含量61.52%～68.93%。

3.油页岩的评价与工业利用分析

油页岩是一种能源矿产,属低热值固态燃料。油页岩干馏制取页岩油,1t油页岩可提炼38～378L页岩油;页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。

本区油页岩发热量为7.62～14.30MJ/kg,可作为燃料用来发电、取暖。油页岩层与煤层共生,位于煤层之上,与煤层共同开发,可大幅提高开发效益。

(五)矿床成因

聚煤盆地位于华北地台之上,盆地四周为太古宙、古生代地层,含煤岩系基底为中生代白垩系。煤系地层厚达数百米至数千米,岩层组合以碎屑岩、泥质岩为主,夹油页岩。岩性较稳定,含煤数十层,煤层变质差。岩相有洪积相、湖泊沼泽相。盆地内及其边缘断层多为正断层。由此推断,含煤建造的成因类型为“地台山前坳陷盆地型”。在燕山期,太平洋板块与欧亚板块对扭,形成NNE向走滑断层、EW向正断层及EW向展布的断陷或坳陷盆地。昌乐-临朐盆地即为此类盆地之一。至喜马拉雅期,太平洋板块向西俯冲,导致地壳上部扩张,盆地继续扩展。由于气候温湿,水源充足,在盆地中形成一套含煤层及油页岩的粗碎屑岩-细碎屑岩的内陆湖相沉积岩系。油页岩中氢含量较高,多大于6%,个别大于10%,碳氢比低于10。镜下观察,黄色物质中见到菌核体。油页岩层中含有鱼、贝、蚌类水生动物化石。据此推断,伴生油页岩成因类型为腐泥成因类型。

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