赤峰煤炭地质局
Ⅰ 阜新盆地刘家区煤层气主控地质因素的分析
陈兆山 王志刚
（东北煤田地质局一〇七勘探队 阜新 123000）
作者简介：陈兆山，男，1960年10月生人，教授级高工，物探、煤层气，邮箱：[email protected]。
摘要 本文结合刘家区煤层气开发实践，对其主控地质因素进行了综合分析，就单井控制煤层气可采资源量、构造发育情况、岩浆活动情况、水文地质情况、煤储层改造后的综合渗透率、临界解吸压力和盖层条件进行了论述。提出了该区煤层气开发的布井原则和有利区块。认为该区煤储层内、外生裂隙发育，有利于煤层气藏的产出，在靠近辉绿岩墙、岩床附近的煤层煤阶高，煤层气含量高，外生裂隙极其发育，易改造成高渗透区，有利于煤层气开发。选择煤层气井位应靠近裂隙发育带，但应避开主裂隙带；在向斜翼部或煤储层近同期形成的裂隙带是最理想的布井区块。
关键词 煤层气 主控地质因素 单井控制的煤层气可采资源量 渗透率 临界解吸压力 采收率
Analysis on Main Geological Control Factors of Coalbed Methane in Liujia Mining Area，Fuxin Basin
Chen Zhaoshan，Wang Zhigang
（Team No.107，Northeast Bureau of Coal Geology，Fuxin 123000）
Abstract：Combined on the development practice of CBM in Liujia mining Area，the paper comprehensively analyzed the main geologic control factors of CBM and discussed recoverable resource of CBM controlled by one single well，structural development，magmatic activity，hydrology，synthetic permeability after coal reservoir transformation，critical desorption pressure and cap formation.It put forward the principle of drilling distribution and advantageous areas for development of CBM.It was concluded that inner and outer formed cleats very develop in this area，which is in favor of CBM's output，and coal rank and gas content are high and outer cleats very develop near the diabase dike and sheet，which is easy to be transformed into high permeable areas in favor of development of CBM.CBM wells should be located near the zones with developed cleats and away from the direction of main cleats.The flank of syncline and zones of cleats formed at same time of coal seams are the most perfect place to arrange drilling.
Keywords：coalbed methane；main geological control factors；recoverable resource；permeability；critical desorption pressure；recovery
引言
阜新盆地是我国煤田勘探与煤层气开发较早的盆地之一，矿井多属高沼气矿井，致使煤矿发生过多次灾害性事故。1995～1997年阜新矿务局与中美CBM公司在刘家区施工煤层气预探井两口，均因施工工艺问题未果。近年来东北煤田一〇七勘探队和阜新市对该区进行了大量的煤层气地面勘探和开发工作，取得了令入满意的成果。该区于2002年10月开始商业运行，日供气量16000～25000m3，其交通位置详见图1。1999年至今施工了11口煤层气地面开发井，单井产气量均达到了工业气流，产气量：1000～8500m3/d，LJ-1井实测煤层气含量 6.3～10.37m3/t（原煤基）；实测渗透率 0.323×10-3～0.469×10-3μm2，压裂改造后综合渗透率为21.5610-3μm2。这一结果说明该区不同位置的煤层气井产能有较大差别；煤储层改造前后渗透率变化较大。为了获得理想煤层气产能，本文结合几年来煤层气开发实践，对煤层气主控地质因素进行综合分析，力求提出今后选择煤层气井位的原则，为其他煤层气开发区块提供借鉴。
图2 刘家煤层气普查区块划分示意图
（2）第二含水层：位于水泉煤层底界-孙本煤层顶界，以质地疏松的砂砾岩为主，厚度40～68m。渗透系数0.29×10-4m/d，单位涌水量0.11×10-14L/s.m。钻井钻遇该层段时多见裂隙，常发生严重漏水现象，漏失量1～25m3/h。
（3）第三含水层：位于中间煤层群以下的砂砾岩、粗砂岩、中砂岩，主要是裂隙承压水。
（4）辉绿岩与围岩接触蚀变裂隙含水带：渗透系数1.95×10-4m/d，单位涌水量0.52×10-4L/s.m。
（5）断裂构造裂隙含水带：区内有平安二号断层、刘家F1两条主要断层。据钻井施工所见，平安二号断层西部边界断层裂隙带漏水，西北部的刘家F1为张性断层，导水性较好。钻井钻遇该裂隙带时多漏水，漏失量8～12m3/h。该区的充水因素分析主要为：辉绿岩及其围岩接触裂隙带、向斜构造裂隙带、断裂构造裂隙带。
综合上述，对该区水文地质条件的分析表明，属中等，煤系含水层不多，单位涌水量很小，煤层本身弱含水。笔者认为第二含水层和第三含水层以承压水状态填充在中间和孙本煤层的上下地层之中，形成了二次圈闭，有效地抑制了煤层气逸散。煤层水是煤储层降压采气的介质，它也是煤层气高产的必要条件，同一区块煤层本身含水量大的区域煤层气产量高。如：LJ-5和LJ-6井。
因白垩纪晚期地应力场的改变，生成许多正断裂及裂隙系统，致使断裂带附近的煤层与含水层沟通或与其他砂岩层相连，使煤层气向上运移，造成附近煤储层含气饱和度下降、临界解吸压力降低。如LJ-9井煤储层通过三带岩墙与上覆含水层相通，使该井水量很大，导致水位不能降到预定深度，无法形成产能，因此在布煤层气井位时，距充水带的距离应大于压裂半径。
1.5 煤层的渗透率
该区在煤层气普查阶段通过对参数井LJ-1井采用裸眼试井的方法测得主要储层段渗透率数据。
孙本煤层段渗透率为0.428×10-3μm2；
中间煤层段的渗透率为0.469×10-3μm2；
太平煤层段的渗透率为0.323×10-3μm2。
孙本煤层段渗透率值是由辽河油田井下作业公司测试大队采用DST裸眼试井工艺测得的，测试段厚27m（730～757m）。中间煤层段和太平煤层段渗透率值是由中国煤田地质总局第一勘探局煤层气勘探开发研究所采用裸眼注入压降法试井工艺测得的。中间煤层段测试厚度为17.98m（818.82～836.80m）；太平煤层测试段厚度为59.59m（841.61～901.20m）。
孙本煤层、中间煤层、太平煤层均进行了清水携砂压裂改造；经排水采气试验的日排水量、稳定水位深及排液累计量等参数，计算出LJ-1井孙本煤层、中间煤层、太平煤层综合渗透率为21×10-3μm2。分析认为，由于裂隙是在张性应力场中形成的，处于引张状态，所以易改造形成高渗透率。LJ-1井距裂隙带较远况且如此，那么在裂隙带附近就可想而知了。如LJ-5综合渗透率为44.3×10-3μm2。
笔者认为煤储层原始渗透率很低，张性断裂对煤层气的破坏作用范围较小，建议煤层气井设计时，其井位距张性断裂150m 为宜。如：LJ-12 井距九带、十带岩墙100m，该井产能1600～2000m3/d，LJ-1井控制范围内无辉绿岩侵入体，其产能2200～2500m3/d。
1.6 临界解吸压力
LJ-1井孙本煤层、中间煤层、太平煤层储层压力分别为：6.74MPa、6.75MPa和8.24MPa；计算储层压力梯度孙本煤层0.907MPa/hm、中间煤层0.82MPa/hm、太平煤层0.98MPa/hm，属负压地层，煤层吸附量有一定的降低。经Langmuri 方程和煤层气解吸总量计算出三个目标层临界解吸压力分别为：孙本煤储层4MPa、中间煤储层6MPa、太平煤储层5.8MPa。临界解吸压力如此之高尚属国内少见，这对煤层气产出提供很强动力；经该井排采试验也证明了这一点。其他各井为生产井未获取上述参数，但排采试验中我们发现初始产气时各井内的储层压力有较大差别。其规律是：平安二号断层附近的LJ-7井水位降到750m时才初始产气（目标煤储层顶板深度827.01m）、LJ-4井目标煤储层因辉绿岩侵入使其多数变质成天然焦，初始产气水位深为 650m（目标煤储层顶板深度709.66m）；远离构造带或在与煤储层近同期裂隙带附近的煤层气井初始产气水位深与LJ-1井一致；临界解吸压力高的井产气量大，反之产气量小。
1.7 盖层
煤储层的盖层对于煤层气的保存与富集具有十分重要的意义，良好的封盖层可以减少煤层气的向外渗流运移和扩散，保持较高地层压力，维持最大的吸附量，减弱地层水渗流对煤层气造成的损失。即使低变质的煤如果盖层良好那么也可以获得理想的产能。例如LJ-3井和LJ-1井等。
该区虽然盖层条件较好，但局部存在较大的张性断裂，会促使气体沿断裂面向上运移，造成煤层气逸散，从而使煤层的含气性变的很差，含产气量降低、含气饱和度降低、临界解吸压力降低、产气量降低。如：LJ-7 井、LJ-8 井处于平安二号断层附近（属开放性断层），产气量较小，产水量特大，水位深不易降到产气深度范围。
该区孙本煤层群顶板岩石为5m左右的泥岩，其上以灰白色泥质胶结的砂砾岩、细砂岩、中砂岩，砂砾岩含孔隙水，质地疏松，钻井岩心的RQD值一般为64%～86%，笔者认为虽然该层顶板泥岩层很薄，但是其上覆的砂岩粒径较小，排替能力较强，所以该层的封盖性能较好，例如LJ-1井孙本煤层含气饱和度85%。在辉绿岩发育地区RQD值（大于10 c m岩心段之和与取心段长之比）为30%～60%，断层带附近为20%～50%。虽然该层封盖性能较好，但在断裂带附近的煤层与含水层沟通，使煤层气向上运移，造成附近煤储层含气饱和度下降、临界解吸压力降低。如：LJ-9井煤储层通过三带岩墙与上覆含水层相通，使该井水量很大，导致水位不能降到预定深度，无法形成产能。
中间煤层群顶板（亦为孙本煤层群底板）岩性为一套砂砾岩、细砂岩和粉砂岩。钻井岩心的RQD值为84%～98%，个别因受辉绿岩侵入及断层影响，RQD偏低为50%～70%。盖层顶板抗替能力较强，含气饱和度95%（LJ-1井）。
太平煤层群顶板（亦为中间煤层群底板）岩性为粉砂岩、中砂岩和砂砾岩，RQD值为84%～98%，底板岩性为粉砂岩、细砂岩和中砂岩，RQD值在78%左右，辉绿岩侵入区RQD值偏低为30%～60%，形成了很好的封盖能力，且性能比较稳定，为良好的封盖岩类。
2 结论与建议
（1）该区煤层气主控地质因素为单井控制可采资源量、构造发育情况、岩浆侵入因素、水文地质因素、改造后的综合渗透率、临界解吸压力和它的盖层条件。只有对上述主控因素综合分析，才能优选出煤层气井位，才能有效地保证煤层气生产井的产能和经济效益合理。
（2）煤储层内、外生裂隙发育有利于煤层气的产出。在靠近辉绿岩墙、岩床附近煤层的煤阶高，煤层气含量高，外生裂隙极其发育，是煤层气开发理想区块，如LJ-3井日产气量6500m3，建议在该区块布井。
（3）经 LJ-1、LJ-2、LJ-3、LJ-4 排采试验证明研究区外生裂隙发育不均，如：LJ-1、LJ-3产水量在3～5m3/d、LJ-2、LJ-4产水量在15～30m3/d。产水量过高，携砂能力强，易淤井，选择煤层气井位应靠近裂隙发育带，但应避开主裂隙带。
（4）近辉绿岩侵入体的煤层形成天然焦，其煤层气含量高，煤层气多以游离态赋存，产气量衰减速度快，高产期短，易影响煤层气井的服务年限。建议不在天然焦处布井。
（5）研究区向斜轴部煤层气井产气量低于向斜翼部，如LJ-1 井（轴部）产气量小于LJ-3井（翼部）产气量。建议以在向斜翼部布置煤层气井为宜。
（6）与煤储层近同时期形成的裂隙带或穿过煤储层向上延伸较短，未破坏盖层的断裂带，是最理想煤层气开发区；如LJ-10井日产气量8500m3。建议在煤储层近同时期形成的裂隙带或穿过煤储层向上延伸较短，未破坏盖层的断裂带附近布井。
（7）该区煤层气开发的有利区块应在Ⅰ区块和Ⅱ区块：面积约6km2，平均煤厚54m，可采煤层储量2.54×108t，占全区总储量的66%（详见图2）。该区具有良好的开发潜力，主要表现在：地理位置优越，距市中心仅5km，并于2002年建成了刘家煤层气管网，2003年11月建成了CN G母站，可向周边城市用户及汽车供气，用户广泛。
（8）采取空气、泡沫等欠平衡钻井技术可最大限度地减少对煤储层的污染。
Ⅱ 二十五 准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带中生代含煤盆地
西伯利亚板块南缘准噶尔-兴安活动带与塔里木-华北板块北缘天山-赤峰活动带的构造演化史，是一部古亚洲洋发生与发展和古亚洲大陆形成与发展的历史。大陆基底的形成经历了陆核—原始古陆—大陆克拉通化三个阶段。新太古代晚期大陆基底形成演化阶段，佳木斯地块麻山群变质岩系，经五台运动强烈变动，古陆核进一步固化。古元古代围绕佳木斯等陆核固结、扩大形成原始古陆，为塔里木、华北古陆最终形成奠定了基础。中新元古代时期，佳木斯地块出现牡丹江、依兰、太平岭三个裂陷槽，在大兴安岭、锡林浩特、北山、伊犁、中天山形成碎屑岩—碳酸盐岩夹火山岩建造。晋宁运动使原始古陆扩大和固化，形成比现今大得多的华北、塔里木古陆块。古亚洲洋在陆缘增生演化阶段，震旦纪至早中奥陶世大陆开始离散。显生宙以来固结的塔里木、华北古大陆出现边缘裂谷系，由于海底扩张，原属塔里木、华北古陆的阿尔泰、准噶尔、伊犁、中天山、锡林浩特、嫩松、佳木斯等微陆块先后与塔里木、华北大陆分离，向北漂移形成西伯利亚古陆与塔里木古陆之间广阔的古亚洲洋中大小不一的块体。自奥陶纪始，通过洋壳消减，大陆增生，逐步以地体方式分别拼合于南北两大陆边缘。经历了大陆离散、板块活动、大洋衰没几个发展阶段，在华力西晚期于中石炭至早二叠世，南北两大陆由西而东逐步碰撞于伊林哈别尔尕—西拉木伦北一线，完成了西伯利亚大陆和塔里木—华北大陆的对接，形成了统一的亚洲北大陆。
古亚洲大陆经历了基底形成和陆缘增生演化复杂过程，挤压、拉张环境交替出现，致使准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带线形构造发育，岩浆活动强烈，变质作用复杂，成为两大陆之间的主要褶皱造山带。在南北两大陆挟持下，微陆块和不同时期的线形褶皱造山带交织镶嵌，形成亚洲北部一系列山系和大型盆地。中国大陆呈现出围绕西伯利亚陆块，西部呈北西向，东部呈北东向，中部呈向南突出的弧形构造格局。位于北部属于西伯利亚板块的准噶尔-兴安活动带，自北而南为阿尔泰-额尔古纳加里东褶皱带和额尔齐斯-喜桂图旗华力西褶皱带，准噶尔微陆块（包括西准噶尔古生代陆缘增生褶皱带、准噶尔地块、博格多—哈尔里克中晚华力西陆缘增生褶皱带），锡林浩特微陆块（包括西乌珠穆沁旗晚华力西陆缘增生褶皱带、锡林浩特地块、哲斯敖包-乌兰浩特晚华力西陆缘增生褶皱带），嫩松-佳木斯微陆块（包括嫩松地块、伊春-延寿加里东褶皱带、佳木斯地块）。位于南部属于塔里木-华北板块的天山-赤峰活动带，自北而南为伊林哈别尔尕-觉罗塔格古生代陆缘增生褶皱带，伊犁-伊塞克湖微陆块（包括伊犁地块、哈尔克古生代陆缘增生褶皱带），中天山地块，北山裂谷带，温都尔庙-西拉木伦古生代陆缘增生褶皱带。这些构造单元之间一般是以超岩石圈断裂或岩石圈断裂作为分界线，有些断裂长期发育，控制了构造格局的演化。区内主要断裂带有额尔齐斯-德尔布干超岩石圈断裂、克拉麦里-二连超岩石圈断裂、敦化-密山岩石圈断裂、依兰-舒兰岩石圈断裂，其中伊林哈别尔尕-西拉木伦超岩石圈断裂是西伯利亚板块和塔里木-华北板块的缝合线。
滨太平洋特提斯活动阶段，以大陆边缘活动和陆内块断升降为特征。华力西期后，受太平洋板块向西俯冲，印度板块和西伯利亚板块南北向挤压，西部构造活动主要表现为块断升降，而东部卷入太平洋大陆边缘活动带，构造岩浆活动强烈，形成北东—北北东向向洋分带的前陆坳陷带，大陆构造-岩浆“活化”带和陆缘活动带，叠置于古亚洲大陆增生带上。
早二叠世末亚洲北大陆统一后，晚二叠世—三叠纪是填平补齐时期，山区遭受强烈剥蚀，盆地迅速接受类磨拉石和湖相碎屑堆积。东部印支运动十分强烈，将东邻滨太平洋锡霍特褶皱带的晚三叠—早侏罗世洋壳片段推覆至完达山。敦化—密山断裂大幅度左旋平移，中酸性火山岩喷发，花岗岩侵位。早中三叠世有零星陆内山间断陷河湖相沙泥岩沉积，晚三叠世陆内山间断陷型河湖相砂泥岩沉积分布依然零星，吉中九台大酱缸组为陆内含煤碎屑岩沉积，在浑江有边缘海含煤碎屑岩、海陆交替相含煤碎屑岩夹凝灰质碎屑岩沉积。侏罗纪至早白垩世中晚期，中基—中酸性火山岩喷发和花岗岩侵位相伴，大型断裂和深断裂发育，形成一系列断陷盆地，有些进一步演化为大型坳陷盆地，侏罗、白垩纪断陷盆地遍布东北亚大陆，规模较大的盆地在中国大陆东部有松辽盆地、三江盆地群、海拉尔盆地群、二连盆地群。大陆西部受印度板块向北推挤，西伯利亚板块向南挤压，以块断升降为特征，形成北西西向陆内断拗型盆地，早中三叠世为河湖相砂泥岩沉积，晚三叠世为河湖相含煤、油页岩砂泥岩沉积，早中侏罗世为陆内坳陷河湖相含煤砂泥岩沉积，晚侏罗世为不含煤的河湖相砂泥岩沉积，白垩纪为陆内河湖相杂色碎屑岩沉积。中生代盆地继承性较好，聚煤期在晚三叠—早白垩世，规模较大的有准噶尔盆地、伊犁盆地、吐鲁番-哈密盆地、巴丹吉林盆地等。
华力西期末，西伯利亚古陆与塔里木-华北古陆对接后，处于两大古陆前缘的准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带褶皱回返，在印支期处于隆起剥蚀状态，三叠纪仅有西部的准噶尔、吐哈、伊犁和东部的吉东形成断陷—坳陷盆地，沉积了陆内河湖砂泥岩，其中吉东有含煤岩系。在天山-赤峰活动带东端的吉东盆片群包括双阳、蛟河、延吉、珲春、东宁盆片，覆盖在二叠系地层之上，原型含煤盆地可能范围较大，甚至连为一体，后期改造的残留盆地（片）零落各处。在辽东隆起的浑江盆片盖盖在元古宇变质岩基底上，为海相、海陆交替相含煤沉积。
侏罗纪含煤盆地分布在准噶尔-兴安活动带的有准噶尔盆地、和什托洛盖盆地、吐鲁番-哈密盆地、三塘湖盆地、甜水井盆地。分布于天山-赤峰活动带的有伊宁盆地、尤尔都斯盆地、焉耆盆地、库米什盆地、北山盆地群。其中位于天山褶皱带北部的准噶尔、吐-哈、三塘湖盆地受褶皱带推覆形成前陆坳陷盆地，尤尔都斯、焉耆、库米什盆地形成平行山系走向的拉张兼走滑断陷盆地，位于阿尔金断裂带两侧的甜水井、北山盆地具走滑挤压或拉分断陷性质。含煤岩系为水西沟群，包括下侏罗统下部八道湾组和中侏罗统下部西山窑组，以及两套含煤岩系之间的三工河组非煤地层。八道湾组为河流、湖泊相含煤沉积，由砾岩、砂岩、砂砾岩、粉砂岩、泥岩夹煤层组成。
准噶尔盆地范围较大，沉积岩相发育完好，煤层较发育，含煤岩系为八道湾组和西山窑组，盆地周缘出露岩层不尽一致。位于其东南部的吐哈盆地，南缘缺失八道湾组含煤岩系，北缘较发育，为砾岩、砂岩、泥岩、炭质泥岩夹煤层。盆缘岩性较粗，向盆内变细，厚270～400 m，向西540 m，向东414 m，西部艾维尔沟一带含煤最好，达18层，厚32.2 m，一般为5～9层，厚9.8～15.4 m。西山窑组为砾岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩夹煤层，深部以细碎屑岩为主，由北向南变细，东部最厚1561 m，一般厚384～1000 m，盆地南部含煤变好，含煤26～63层，煤层厚度34.03～194.88 m，可采煤20～34层，厚31.70～173.26 m，含煤系数最高达30%。
和什托洛盖与三塘湖盆地含煤岩系水西沟群与准噶尔盆地基本一致。和什托洛盖盆地边缘厚度小，为粗碎屑岩，含煤较差，盆地腹部厚度大，以细碎屑岩为主，含煤性好。八道湾组厚372～747 m，含煤6～26层，厚4.0～48.3 m，可采煤3～20层，厚13.70～35.70 m。西山窑组厚484～1083 m，含煤10～46层，厚11.3～47.7 m，可采煤6～21层，厚7.7～34.2 m。三塘湖盆地东北部厚度小，为粗碎屑岩，含煤差，西南部厚度大，以碎屑岩为主，含煤好。八道湾组厚300～1000 m，含煤1～21层，厚2.0～50.0 m，可采煤2～14层，厚3.7～46.7 m。西山窑组厚60～1250 m，含煤1～10层，可采2～8层。伊宁盆地水西沟群，下部为砾岩、砂岩、泥岩互层，夹炭质泥岩和煤层，厚105～890 m；上部为砂岩、砾岩、泥岩互层夹炭质页岩和煤层，厚100～300 m。盆地北缘含煤最好，14～36层，厚54.9～116.3 m，一般2～3层，厚2.4～84 m。尤尔都斯盆地水西沟组为砾岩、砂岩互层夹粉砂岩、泥岩和煤层，厚457～563 m，含煤2～3层，厚2.6～8.4 m。
分布在天山-赤峰活动带的焉耆盆地、库米什盆地，侏罗系含煤岩系与塔里木盆地相一致，为中、下侏罗统克拉苏群，下统哈满沟组为粗砂岩、砂砾岩夹粉砂岩、泥岩和煤层，厚120～350 m，含煤3～11层，厚0.8～20.1 m，与下伏中上三叠统小泉沟群假整合接触。其上中侏罗统下部塔什店组为含煤地层，砂岩、粉砂岩、泥岩夹砂砾岩、炭质页岩、煤层，厚520 m，含煤9～66层，厚64.8 m。
在吐-哈盆地和三塘湖盆地以东的甜水井东盆地和天山-赤峰活动带的北山盆地群（公婆泉盆地、梧桐沟盆地）发育的中下侏罗统含煤岩系均为大山口群。大山口群原称龙凤山群，亦称沙婆尔群。其下统下部缺失，上部为芨芨沟组，中统下部沙婆泉组，上部青土井组。其岩性下部含煤，中部为暗色泥岩，上部为杂色砂、泥岩沉积，厚度大于1500 m，与下伏二叠系不整合接触。其上为沙枣河组，与上覆下白垩统赤金堡组、新民堡群不整合接触。
分布在准噶尔-兴安活动带东部锡林浩特地块以北的东乌珠穆沁盆地、霍林郭勒盆地、锡林浩特盆地，含煤岩系缺失下侏罗统下部，下侏罗统上部和中侏罗统称阿拉坦合力群，下部为砂砾岩、砂岩、泥岩，厚250～420 m，不含煤；上部为泥岩、粘土岩、细砂岩夹煤层，厚260～350 m，含可采煤6～25层，厚10.7～40 m。西乌旗一带下部含4个煤组，煤层厚20.7 m，上部岩性粗，不含煤。松辽盆地以西的松辽西盆地群包括：索伦、乌兰浩特、扎鲁特、林西盆地，含煤岩系为下侏罗统红旗组，与下伏二叠系和上覆万宝组不整合接触，其上万宝组含煤层为中侏罗统下部。红旗组为陆相含煤碎屑岩沉积，下部砾岩、砂岩、中酸性凝灰质砂岩，中部细砂岩、粉砂岩、煤层互层，上部粉砂岩、泥岩夹砂岩、薄煤层。分布在万宝、林西、扎鲁特一带，北部塔他营子厚100 m，南部太平川厚780 m，最厚1300 m，含煤22层，可采煤15层，单层厚1～1.5 m，最厚2.55 m。万宝组为含煤碎屑岩夹中酸性火山岩、火山碎屑岩，含煤性差。松辽北盆地群包括：塔河、呼玛、黑河、大杨树盆地，含煤岩系上侏罗统中部九峰山组为含煤火山碎屑岩和碎屑岩夹玄武岩，厚43～400 m。分布于呼玛—黑河—嫩江一带。霍拉盆含煤22层，可采煤4层，单层厚0.14～22.99 m；黑宝山、木耳气含煤15层，可采煤8层，单层厚0.18～13.12 m；大杨树含煤5层，可采煤2层，单层厚0.9～2.4 m。
松辽盆地位于准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带东部，跨越两个构造单元，主体位于嫩松地块之上，其上为第四纪沉积物盖覆，上覆盖层主要为晚白垩世至第三纪坳陷披覆式沉积层，其下为晚侏罗至早白垩世含煤岩系，盖覆在前震旦纪变质岩基底及零星分布的古生界、三叠系之上。经钻探、物探证实有四条北北东走向隐伏带组成的断陷盆地群，包括嫩江—依安—齐齐哈尔—泰来—洮南—开鲁北隐伏带，拜泉—老虎岗—大庆—大同—大安—通辽—奈曼隐伏带，青冈—肇州—松原—乾安—长岭隐伏带，伊春—绥化—王府—农安—杨大城子隐伏带。侏罗、白垩纪断陷盆地含煤岩系为中侏罗统白城组，上侏罗统火石岭组，下白垩统沙河子组和营城组。白城组为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夹凝灰岩，夹有薄层煤。火石岭组为火山岩、火山碎屑岩及碎屑岩夹煤线。西部断陷带侏罗纪断陷盆地缺失下白垩统上覆地层。
三江盆地群位于准噶尔-兴安活动带佳木斯地块上，是在前寒武纪变质基底上发育的燕山期含煤盆地，晚侏罗世形成断陷盆地，早白垩世早期海水侵入，盆地扩展，早白垩世中期盆地开始萎缩，经期后构造变动改造，盆地分割为多个小型沉积构造盆地。侏罗纪残留盆地主要有虎林、密山、鸡西盆地。出露地层有中侏罗统裴德组，为陆相砾岩、砂岩、煤层及火山碎屑岩。上侏罗统滴道组为中粗砂岩、细砂岩、砾岩、凝灰质砂岩、炭质页岩夹薄煤层，厚0～630 m。在虎林一带侏罗系中上统称龙爪沟群，包括中统裴德组和上统上部云山组，为海陆交替相砂岩、粉砂岩、泥岩互层夹煤层，局部夹流纹质角砾岩。云山等地含煤7～22层，可采煤3～4层，厚6.77 m，单层厚0.2～3.55 m，以薄煤层为主。
吉中盆地群包括双阳、辽源、桦甸盆地，位于天山-赤峰活动带东部，松辽盆地东侧。双阳盆地基底为石炭、二叠系沉积岩层及华力西期花岗岩，其上有晚三叠世大酱缸组含煤岩系。上侏罗统含煤岩系久大组为湖沼相含煤碎屑岩沉积，砂岩、泥岩夹火山岩、煤层，厚50～350 m，含煤2～4层，可采煤1～2层，为厚0.8～1.0 m薄煤层。
中国大陆白垩纪含煤盆地分布特征不仅与古生代克拉通含煤盆地有天壤之别，与三叠、侏罗纪含煤盆地亦有很大不同。白垩纪含煤盆地主要分布在大陆东北部的准噶尔-兴安活动带和天山-赤峰活动带东部及华北陆块北缘，在藏滇板块冈底斯—腾冲活动带仅有零星分布。白垩纪含煤盆地集中分布在早白垩世，并以北东—北北东向断陷型式为主，有些与晚侏罗世断陷盆地相叠置，或与晚白垩世非含煤沉积盖层相叠合。除近邻完达山板片的三江盆地群和藏滇板块白垩纪盆地有海陆交替相沉积外，其它均为陆相沉积，有些盆地在含煤岩系中夹有火山岩或火山碎屑岩。
海拉尔盆地群位于阿尔泰-额尔齐斯古生代陆缘增生褶皱带的东部，额尔齐斯—德尔布干断裂带以北是古生代褶皱带基底上发育的燕山期沉积盆地，含煤盆地群呈北东向展布，包括满洲里、呼伦湖、克鲁伦湖盆地，额尔古纳（左）盆地，海拉尔北盆地，新宝力格东-贝尔湖隐伏带，海拉尔、牙克石盆地，伊敏-希林贝尔、红花尔吉隐伏带。盆地下部为上侏罗统兴安岭群，与下伏二叠系不整合，与上覆含煤地层为假整合。含煤岩系为下白垩统扎赉诺尔群，分上下两个组，其上缺失上白垩统地层，被新生界沉积层覆盖。含煤岩层下部大磨拐河组，为陆相含煤碎屑岩沉积，厚220～1050 m，含煤5～20层，厚10～90 m，单层厚2～10 m，主煤层位于含煤段中部，厚4～30 m，最厚44.85 m。自下而上分三段，砂砾岩段主要分布在盆地边缘，为砾岩、砂砾岩夹粉砂岩、泥岩、薄煤层，厚20～150 m；粉砂—泥岩段为泥岩、粉砂岩夹细砂岩、煤层，厚100～500 m；泥岩段为泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹薄层中细砂岩、粉砂岩、局部夹煤线，厚100～400 m。扎赉诺尔、伊敏、大雁、西胡里吐、宝日稀勒含煤较好。含煤岩系上部伊敏组为泥岩、粉砂岩、煤层夹砂岩、砂砾岩，厚300～500 m，含煤普遍，有3～4个煤组，各煤组1～5层，厚10～18 m，下部主煤层厚10～50 m。扎赉诺尔、伊敏、大雁、呼和诺尔、红花尔基含煤较好。
二连浩特盆地群包括红格尔盆地，东乌珠穆沁-二连浩特、霍林格勒-锡林浩特隐伏带，霍林格勒、巴彦花、锡林浩特盆地，达莱诺尔-苏尼特、苏尼特-乌力吉图隐伏带，武川北、武川盆地，新宝力格盆地。二连盆地群位于中蒙边界内蒙古东部，呈北东向展布，范围广阔，主要分布在准噶尔-兴安活动带东部，额尔齐斯—德尔布干断裂带以南，跨越天山-赤峰活动带和华北陆块北缘带。在二连盆地群之下有零星的侏罗系地层出露，为中下侏罗统阿拉坦合力群含煤层，其上为上侏罗统兴安岭群，与上覆含煤层不整合接触。下白垩统巴彦花群和霍林河群为主要含煤层，其上缺失上白垩统地层，被新生界沉积层所覆盖。巴彦花群分布广泛，为砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层，厚500～2000 m。分5个岩性段，含煤段位于中部，厚82～316 m，含煤多达48层，厚98.80 m。盆地群东部胜利、白青华、巴彦宝力格、吉林郭勒含煤好，有2～7个煤组，6～11层煤，多达40多层。西部含煤1～3层，可采煤1～2层，厚1.1～25.3 m。位于盆地群东端的霍林河盆地含煤岩系称霍林河群，属陆相含煤碎屑岩沉积，厚1700 m，分6个岩性段，含煤层位于下含煤段和上含煤段。砾岩段位于底部，为砾岩、砂砾岩、砂岩，厚225 m；下泥岩段为泥岩、粉砂岩夹薄层砂岩，厚100～500 m；下含煤段为砂岩、煤层、泥岩、粉砂岩，含煤5组数十层，厚10～100 m，含煤段厚300～600 m；上泥岩段为粉砂岩、泥岩夹薄层油页岩，厚150～350 m；上含煤段为砂岩、粉砂岩、煤层，厚400 m，含薄层煤20多层，厚10 m，不稳定；砂泥岩段位于顶部，为砂岩、粉砂岩、泥岩，厚250 m。武川盆地含煤岩系为下白垩统固阳组，底部为砾岩、砂砾岩夹薄层泥岩、细砂岩，中部和上部为泥岩、页岩、油页岩夹砂岩、石膏层、钙质泥岩，中部含两层褐煤层，可采煤4～7层，最大厚5～18 m。
燕山期后，海拉尔盆地群与二连浩特盆地群处于滨太平洋构造域大陆构造-岩浆“活化”带，属于大兴安岭—太行山—武陵山隆起带，早白垩世含煤岩系沉积后，隆起带区域性抬升，缺失晚白垩世沉积盖层，下白垩统地层直接为新生界沉积所覆盖，含煤岩系未被深埋，煤岩变质程度低，主要为褐煤，含煤层埋藏浅且缺少区域性盖层，对含煤岩系保存十分不利。
松辽盆地位于准噶尔-兴安活动带和天山-赤峰活动带的东部，盆地主体位于嫩松地块之上。印支期，地块抬升遭受剥蚀，晚三叠世局部形成山间坳陷，燕山早期仍为小型山间坳陷，形成含煤火山岩、碎屑岩堆积，中侏罗世后有一次较强烈的构造变动，晚侏罗世后是盆地发育阶段，经历了两个阶段、两个旋回。第一阶段燕山期旋回，包括晚侏罗世火石岭早期的裂陷期，早白垩世早中期沙河子—营城期的深部断陷期，早白垩世晚期登娄库期的断陷转化期，晚白垩世泉头—嫩江期的主要坳陷期和晚白垩世四方台—明水期的盆地萎缩期。第二阶段喜马拉雅期旋回，包括老第三纪古始新世早期的断陷期，渐新世—第四纪晚期的拗陷期。中生代含煤盆地主要发育在深部断陷期和早期裂陷期。白垩纪含煤盆地是继承侏罗纪断陷盆地基础上的叠合型断陷盆地，含煤岩系为下白垩统下部沙河子组、中部营城组，盆地南部称沙海组和阜新组，在盆地周缘见有较好的含煤层，在盆地中腹埋藏深浅不一，已有油气深井钻遇该两套含煤岩系。中生代以来，松辽盆地处于滨太平洋构造域大陆构造—岩浆“活化”带，燕山晚期以后一直处于稳定沉降状态，是松辽—华北—江汉沉降带的组成部分，早白垩世晚期登娄库组及其后期拗陷形成的披盖式的沉积盖层，是含煤盆地保存的有利条件，对煤层气形成、演化、保存有利。
位于华北陆块北缘隆起带的松辽南盆地群，包括阜新盆地、北票-朝阳盆地、赤峰盆地，均是呈北东—北北东向展布的白垩纪断陷盆地，其形成时代和机理与松辽深部断陷盆地相同，仅因华北陆块北缘隆起带在晚侏罗世以后抬升与褶皱，早白垩世沉积岩层剥露，对含煤岩系的保存不很有利。早白垩世含煤岩系为沙海组、阜新组，松辽盆地南缘含煤地层亦冠以同名。沙海组为陆相含煤碎屑岩沉积，分三个岩性段，厚578～1370 m。下部砾岩段为厚层砾岩、粗砂岩夹细砂岩、粉砂岩薄层，厚72 m；中部含煤段为粗、细、粉砂岩夹多层薄煤层及煤线，厚145 m；上部泥岩段为泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩、砾岩薄层，厚371 m。阜新盆地含6个煤组14层，煤层薄，除一层为2～3 m外，其它均为0.8～1.2 m。赤峰盆地（平庄、元宝山）为砾岩段、泥岩段、含煤段，厚达千米，含煤段120 m，煤层薄不稳定。康平为砂岩、砂砾岩夹泥岩、粉砂岩、煤层，厚300～670 m。阜新组为含煤粗碎屑岩沉积，与沙海组整合接触，厚655～1200 m。自下而上为高德段、太平段、中间段、孙家湾段、水泉段。高德段为粉砂岩、泥岩夹含砾砂岩，上部夹2～3层薄煤层，厚20～250 m。其余四段均由含砾粗砂岩—砂岩粉砂岩互层—煤层—粉砂岩构成沉积旋回，顶部水泉段含10多层不稳定薄煤，其它三段上部均含巨厚煤层为主要含煤段。阜新盆地各段均含煤，含煤最厚10～80 m，多为大于10 m煤层。赤峰盆地平庄、元宝山含煤较好，主采煤3层，厚30～50 m，最厚100 m。
位于天山-赤峰活动带和华北陆块北缘带的冀北蒙中盆地群，包括张北、多伦西、沽源盆地及围场盆地，盆地分布虽然零星，亦属整个北东—北北东向盆地群的一部分。含煤岩系除多伦西盆地与二连盆地群巴彦花群相同外，其它盆地为青石砬组，其下为上侏罗统九佛堂组，其上为上白垩统上井子组，属陆内河湖相含煤碎屑岩沉积，厚242～1000 m，含煤较差。沽源盆地含煤较好，含煤34层，厚67.23 m，主煤层厚0.84～57.73 m，均厚22.83 m。
三江侏罗、白垩纪含煤盆地位于准噶尔-兴安活动带东部佳木斯地块之上，是以古陆块为基底燕山期形成的侏罗、白垩纪含煤盆地，其原型盆地被期后构造变动改造后，形成分割的鹤岗盆地、同江隐伏带、双鸭山、宝清南、七台河-密山、鸡西盆地。自侏罗纪早期至早白垩世含煤盆地经历了早期裂陷—中期扩展—晚期萎缩发展阶段。早侏罗世形成小型断陷盆地；中侏罗世裂陷扩大，形成裴德组含煤碎屑岩、火山岩沉积；晚侏罗世中期滴道期海水侵入，形成海相、海陆交替相含煤沉积。晚侏罗世晚期至早白垩世早期为盆地扩展期，海域扩大沉积了海相、海陆交替相含煤碎屑沉积。早白垩世城子河期海水开始退出，形成盆地主要含煤层系。早白垩世中期穆棱期，盆地萎缩海水退出，形成陆湖相含煤沉积。三江盆地群白垩纪含煤岩系为下白垩统城子河组陆相含煤碎屑岩沉积，厚500～1000 m。底部砾岩、粗砂岩，中部中粗砂岩、泥岩、煤层、粉砂岩，上部粉砂岩、细砂岩、泥岩夹煤层，有凝灰岩夹层。含煤20～60层，单层厚0.6～1.5 m，最厚9.14 m，可采煤20～40层，厚11.07～23.13 m。由西向东含煤层数增多，煤层厚度增大。下白垩统中部为穆棱组，整合于城子河组之上，与上部桦山组不整合接触。穆棱组为陆内湖沼相含煤沉积，细砂岩、泥岩夹凝灰岩、煤层。勃利、鸡西盆地含煤较好，含煤1～17层，可采煤1～9层，厚3.78～7.77 m。下白垩统珠山组砂岩夹泥岩、炭质泥岩、薄煤层，厚930～1230 m。含薄煤20多层及煤线，可采煤2～3层，局部可采煤6～8层，厚0.3～0.8 m，单层最大厚15.1 m。早白垩世晚期桦山期，盆地沉积了火山碎屑岩及粗碎屑岩，厚500～2000 m。晚白垩世伊林期，构造活动强烈，火山喷发剧烈，为一套杂色火山岩、碎屑岩，厚200～600 m，与下伏地层不整合。三江盆地群处于长白-诸广隆起带，燕山晚期处于区域隆起状态，盆地萎缩，沉降幅度小，沉积层厚度较薄，对含煤岩系热演化及保存都不很有利，燕山期及期后构造活动强烈，对含煤岩系保存也很不利。
吉东盆地群位于天山-赤峰活动带的东端，包括东宁、延吉、汪清、蛟河、双阳、辽源盆地，分布零星，面积狭小，亦为断陷盆地。有些盆地在白垩纪含煤岩系之下有侏罗纪或晚三叠世含煤岩系存在，断陷盆地保存不很完整，上下盆地叠合的不很完好。各盆地岩性不一，多与靠近的盆地相似。双阳盆地靠近松辽盆地，含煤岩系为下白垩统营城组，其下为长安组，含煤2层，单层厚1～2 m，最厚14.49 m。东宁盆地含煤岩系为下白垩统奶子山组。蛟河盆地含煤岩系为奶子山组，陆相含煤碎屑岩沉积，岩性下粗上细，厚200～300 m，含薄层煤20多层，8～12层局部可采，厚9.47～43 m。上覆乌林组为陆相含煤碎屑岩沉积，厚150～450 m，含不稳定局部可采煤。辽源盆地及延吉、汪清盆地含煤岩系长安组为粗碎屑岩夹细碎屑岩，厚200～900 m，下部含巨厚煤层，厚4～10 m，最厚33 m。
位于华北陆块辽东隆起带上的辽东盆地群包括抚松西盆地、新宾盆地，抚松西盆地含煤岩系为长安组，新宾盆地含煤岩系为沙海组。辽东盆地群虽然位于辽东隆起带上，但都是燕山晚期形成的断陷含煤盆地，与中国大陆东北部分布的白垩纪盆地群有着共同的成因机理和相似的地质构造特征。
Ⅲ 内蒙古煤炭建设工程（集团）总公司赤峰工程公司怎么样
简介：内蒙古煤炭建设工程（集团）总公司赤峰工程公司成立于2001年04月30日，主要经内营范围为承担工程造容价1000万米以下的各类地基与基础工程水文、工程地质、水源井、石油井、地热井工程施工等。
法定代表人：王国政
成立时间：2001-04-30
工商注册号：150428000001105
企业类型：国有经营单位(非法人)(4410)
公司地址：内蒙古自治区赤峰市喀喇沁旗牛营子镇西山村
Ⅳ 赤峰好吗
赤峰当然好了，一，因为那里的治安状况比较好，不会大白天的也地方被专抢被偷的。二，消费水属平相对较低，对于工薪阶级来说，可以省下一比不小的开支。三，赤峰房价相对便宜，如果你打算在赤峰定居的话，我建议你在赤峰买一处房子，也算一个小的投资吧。四赤峰的工资水平还算中上，而且现在找个普通的工作也不是什么难事。五，交通便利，不管你的南去北京还是东去沈阳大连，赤峰的公路、铁路四通八达。更有飞机航班可以直达。相比其他的城市，赤峰的经济也正在逐步崛起，希望你也能为赤峰的振兴添砖加瓦！
Ⅳ 内蒙古赤峰市煤储量
内蒙赤来峰发现储量超16亿吨大煤田自
通过对搜集到的地质资料进行分析预测，赤峰市阿鲁科尔沁旗绍根地区蕴藏有丰富的煤炭资源。现已进入全面勘探阶段，预计储量超过16亿吨。
为验证这一评价结果，内蒙古煤炭地质局104地质队签订了煤炭地质勘探合作协议，对掌握的资料进行验证。l号验证孔共见煤6层，可采煤层4层，单层最大厚度9．5米，累计煤层16．1米，埋深321---411米。2号验证孔单层最大厚度12．4米，累计可采煤层厚度达46．9米。根据以上验证情况和对煤样进行分析，初步断定该煤田含煤区域为70平方公里，长16公里，宽4—5公里。经专家论证，该地区有望成为一个大型煤田。经沈阳煤炭研究所初步化验属优质褐煤，发热量为5800大卡／千克，蕴藏深度为270—670米，最大单层厚度20米。
由于国内煤炭资源的紧张，加之绍根煤田煤质较好和区位优势，目前已有多家大的企业对这里的煤炭资源开发表示出浓厚兴趣。现在，政府已经与北京国际电力投资开发公司和双辽发电集团签订了煤电开发协议。下步将与国内外有关煤化工，企业进行合作，从煤转电、煤化工等多领域对绍根地区的煤炭资源进行开发利用。
Ⅵ 内蒙古赤峰的历史由来
因城区东北部赭红色山峰而得名，赤峰为红山之意，蒙古语“乌兰哈达”。
赤峰市原为昭乌达盟，昭乌达为蒙语，汉译“百柳”之意；位于内蒙古自治区东南部，蒙冀辽三省区交汇处，东南与辽宁省朝阳市接壤，西南与河北省承德市毗邻，东部与内蒙古通辽市相连，西北与内蒙古锡林郭勒盟交界；市地处内陆，属温带半干旱大陆性季风气候区。
(6)赤峰煤炭地质局扩展阅读
新中国成立以来的历史沿革：
1949年10月1日到1955年12月31日，北部为内蒙古自治区昭乌达盟，辖阿鲁科尔沁、巴林左、巴林右、克什克腾4旗和林西县；南部敖汉、喀喇沁、翁牛特3旗和宁城、赤峰、乌丹3县及赤峰市属热河省。
1956年1月1日，热河省撤销，其所辖敖汉、喀喇沁、翁牛特3旗，宁城、赤峰、乌丹3县划入昭乌达盟，昭乌达盟人民委员会由林东迁驻赤峰。
1969年7月5日，昭乌达盟从内蒙古自治区划归辽宁省。
1979年7月1日，昭乌达盟由辽宁省划回内蒙古自治区。
1983年10月9日，全境称昭乌达盟，辖阿鲁科尔沁、巴林左、巴林右、克什克腾、翁牛特、喀喇沁、敖汉7旗，林西、宁城、赤峰3县和赤峰市。
1983年10月10日，经国务院批准，撤销昭乌达盟行政公署建制，建立赤峰市，实行市管县体制，其所辖地域与原昭乌达盟所辖地域相同。新建立的赤峰市设3区，管辖7旗2县，即：
红山区、郊区（今松山区）、元宝山区；阿鲁科尔沁旗、巴林左旗、巴林右旗、克什克腾旗、翁牛特旗、喀喇沁旗、敖汉旗；林西县、宁城县。
参考资料来源：网络-赤峰
Ⅶ 内蒙古有那些大的煤炭公司。要公司名字，谢谢了
伊东
伊泰
这两个是最大的
其他的包括
神华准格尔能源有限责任公司
内蒙古霍林河煤业集团公司
神华神东煤炭集团有限责任公司
国电内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司
神华乌海能源有限责任公司
内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司
内蒙古庆华集团
内蒙古西蒙集团公司
内蒙古满世煤炭运销有限责任公司
内蒙古铁鑫煤化集团有限公司
扎赉诺尔煤业有限责任公司
神华包头矿业有限责任公司
神华集团金烽煤炭有限责任公司
神东天隆集团有限责任公司
内蒙古煤田地质局
内蒙古汇能煤电集团有限公司
鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司
内蒙古蒙发能源投资集团
神华集团万利煤业集团公司
内蒙古大雁矿业集团有限责任公司
内蒙古特弘煤电集团有限责任公司
神华宝日希勒能源有限公司
内蒙古集通铁路有限责任公司神通煤炭分公司
内蒙古蒙泰煤电集团有限公司
内蒙古太西煤集团股份有限公司
内蒙古晨宏力煤炭集团
内蒙古牙克石五九煤炭实业有限责任公司
内蒙古如意实业股份有限公司
内蒙古煤炭供销总公司
内蒙古聚祥煤业集团有限公司
科左后旗金宝屯煤矿
扎鲁特旗鲁霍煤炭有限责任公司
鄂尔多斯市东源煤电集团
西乌珠穆沁旗露天矿业有限公司
内蒙古星光煤炭集团有限责任公司
鄂尔多斯市大源煤炭有限责任公司
鄂尔多斯市东辰煤炭集团有限责任公司
准格尔旗聚能煤炭有限责任公司
霍林郭勒市源源能源有限责任公司
伊旗呼氏煤炭有限公司
阿左旗黎明有限责任公司
神华北电胜利能源有限公司
准格尔旗准联煤炭有限责任公司
乌海市温明矿业有限责任公司
阿拉善盟天荣煤炭有限责任公司
赤峰市元宝山区建昌营煤矿
准格尔旗蒙南煤炭有限责任公司
内蒙古李家塔煤矿
Ⅷ 模型应用三
以元宝山露天矿区地下水疏干井群优化设计为例。
元宝山露天煤矿于1954年发现，经过勘探，1987年由沈阳煤矿设计院完成露天矿初步设计，并于1990年10月15日正式开工建设。元宝山露天矿区，在历史上没有开采记载，其西南部有元宝山一、二、三、四井，东北部为老公营子和小风水沟井田，露天矿西南部现有两座地方小煤窑沿七煤露头向井田内开采。露天矿现已建成西、南两个排土场，一、二采区也正在建设中。采掘场南部边界形成于元宝山脚下，东部边界以F1断层为界；而西部边界则是沿着六煤层底板形成的。开采用一、二采区同时拉沟的方法，由南向北推进，北帮为工作帮。露天矿设计最终开采面积12.32 km2。露天开采储量54289万t，A+B级储量53265万t，设计规模为年产原煤500万t。
从1954年以来，地质、煤炭、水电等部门先后在该地区进行了大量的卓有成效的工作，取得了丰富的资料。1954～1955年，平庄矿务局地质队及东煤地质局107队在该地区进行了煤田地质普查工作；东煤地质局104队于1973年提交了“元宝山露天精查地质报告”，于1982年提交了“元宝山露天水文地质、工程地质（剥离物强度）勘察报告”；水电部东北电力设计院于1975年提交了“元宝山电厂新建工程供水水文地质勘察报告”，水电部南京水利科学研究院于1987年提交了“元宝山露天煤矿受英金河渗漏影响计算”；煤炭科学研究总院西安分院于1993年提交了“元宝山露天煤矿帷幕工程初步设计说明书”，“元宝山露天煤矿帷幕截流工程地质勘察报告”等成果。前人的工作积累了本区丰富的地质及水文地质资料，为今后的工作奠定了良好的基础。
但就在露天坑剥离建设过程中，丰富的第四系松散沉积含水层中的地下水给露天剥离带来了巨大的困难。目前正在剥离区外围大面积区高强度疏干地下水。自从1990年以来，先后施工疏干孔近120个，每天总排水量达40～50万m3左右。露天坑及其附近第四系含水层地下水位下降约8～20 m，采区内最大水位降深为27 m左右。区域内第四系含水层地下水流场已基本趋于稳定。但目前的地下水流场还远不能满足已经开挖的剥离区（一采区和二采区）的剥离要求，特别是二采区安全剥离的水位降深值应为20～50 m左右。因此，如要二采区安全出煤，还需对本区第四系地下水位疏降10～30 m左右。因此，目前的疏干方案、疏干工程和疏干水量都远不能满足矿山建设和生产的需要。选择最优秀的疏干工程以最小的总疏干水量达到疏干要求成为目前矿山建设急需解决的问题。
7.3.1 地下水系统及水文地质模型
7.3.1.1 研究区概况
（1）地理与交通
元宝山露天煤矿位于内蒙古自治区赤峰市东35 km，属赤峰市元宝山区建昌营子乡所辖。其地理坐标为东经119°17′55″～119°19′55″；北纬42°19′13″～42°22′21″。
矿区南部有专用铁路，在元宝山车站与叶赤线（叶柏寿—赤峰）接轨，矿区与赤峰及邻近旗、县均有三级公路联结，交通十分便利。
（2）地形与地貌
元宝山露天煤矿位于英金河河谷平原，英金河从矿区中部穿过，把矿区分为南、北两大部分。露天矿南部地处英金河右岸一级阶地，阶地宽500～4000 m，地面坡度为1‰～1.5‰，地面高程为472～482 m。露天矿北部位于英金河左岸一、二级阶地，地面坡度1‰～2‰，阶地宽500～5000 m，地面高程482～490 m，阶地表面有现代风积沙，沙丘呈波状分布。
总体来看，矿区为四周被低山丘陵所环绕的河流冲、洪积平原。周围丘陵高程一般在500～600 m。冲、洪积层形成本区极其富水的含水层，而丰富的巨厚层煤炭资源就隐伏在第四系含水层之下。
（3）气象与水文
该区为半干旱大陆性气候。其特征是：冬季长而干冷，夏季雨量集中，春秋季少雨雪多大风。
据赤峰市气象台资料，元宝山地区多年最高气温为42.5℃，最低气温为-31.4℃。冻结期一般为11月中旬至翌年3月末（平均气温-10.8℃，最低气温-27℃，最高气温7.6℃），最大冻结深度2.01 m。
本区多年平均相对湿度为49%，平均蒸发量为1867.1 mm，年平均降水量为372.34 mm（据1950～1994年资料），全年降水多集中在夏季6～8月，约占全年的68.55%。
英金河自西北向东南流经矿区，于东八家汇入老哈河，为老哈河左岸最大的支流。英金河发源于河北围场北部山区（七老头山）。流长194.6 km，流域面积10598 km2。历年最大洪峰流量2650 m3/s，最小流量为0.5 m3/s，多年平均流量为12.8 m3/s。河床宽度变化较大，在200～900 m之间。主流摆动对两岸侧蚀较强，洪水期常造成河岸坍塌。近年来由于上游水库蓄水和农业灌溉的发展，位于下游的露天矿区一带春秋冬季常常断流。该河枯水期、平水期、丰水期的流量分布与降水量的分布规律相同。在元宝山露天矿区以垂直渗透形式补给地下水。
老哈河由西南向东北流经河谷平原南部，距露天矿区3 km。该河发源于河北省平泉县七老头山脉的光头山，于昭乌达盟大兴乡海里吐附近与西拉木伦河汇合成西辽河。全长421.8 km。流域面积33076 km2。历年最大洪峰流量为9840 m3/s，最小流量为0 m3/s，多年平均流量为13.6 m3/s。研究区内河床宽度在500～1000 m之间。河床及河漫滩主要由沙、沙土及砾石组成，该河枯水期、平水期、丰水期的流量分布亦与降水量的分布规律相同。在元宝山露天矿区以垂直渗透形式补给地下水。
7.3.1.2 地质与水文地质条件
（1）矿区主要地层
A.上侏罗统杏园组：以灰白色中细砂岩为主，夹紫红色砂岩和泥岩，厚度大于100 m。中部为灰、灰绿色砂岩和砂砾岩夹黑色泥岩，厚度60～230 m。上部为灰绿、灰褐色厚层泥岩夹灰白色砂岩，厚度在200 m左右。分布于F1断层以东的断块中。
B.上侏罗统元宝山组：以灰白色中细砂岩为主，夹粗砂岩、泥岩和煤层，一般厚约340 m，含12个可采煤层，累计可采煤层平均厚度84.29 m，以五、六煤组为主要可采煤层。
C.第三系上新统（N2）：底部为紫红色砂岩、泥砾岩和泥岩，不整合于元宝山含煤组地层之上，厚0～115 m，仅在露天矿南部的穹窿背斜处分布。上部为玄武岩、红土和砂砾石层，仅出现在矿区北部或覆盖于露天矿的南部紫红色砂砾岩之上。
D.第四系（Q）：以现代冲积、洪积和冰水堆积物为主，由安山岩、玄武岩等砾石成分构成的圆砾、泥砾、卵石和砂组成。厚度14～85 m，一般为55 m，在整个元宝山盆地内均有分布。在矿区附近，厚度一般为14～60 m，自西向东由薄变厚。
（2）矿区主要地质构造特征
元宝山煤田为一断陷含煤盆地，受燕山构造变动的控制呈NNE—NE向狭长带展布，含煤盆地为一宽缓的复式向斜构造，由三个向斜和两个背斜组成，自东南向西北依次是：风水沟短轴向斜、五家背斜、南荒向斜、龙头山背斜和老窑短轴向斜。在向斜构造内赋存有可采煤层，向斜轴向NNE，地层倾角3°～5°。
总体而言，本区第四系下伏煤系地层比较平缓，主采煤层厚60 m左右，煤层产状及其赋存条件非常有利于煤炭资源的露天开采。
（3）矿区水文地质条件
第四系孔隙潜水含水层由冲积、洪积和冰水堆积的圆砾、砂砾、卵砾石、泥砾等组成，粒径为5～60 mm的占50%以上，大于60 mm的占20%，个别地段见漂石。砾石成分以安山岩、花岗岩为主，磨圆度较好，球度差。从西南往东北厚度增大，但变化趋势比较平缓，仅在基岩面的两阶地之间的阶坎处厚度变化比较大。
第四系地层由于成因不同，上部和下部地层渗透性有一定的差异，据以往勘探试验资料，上部渗透系数较大，约为256～710 m/d，下部较小约为16～146 m/d，但二者有密切的水力联系。水质属重碳酸钙镁型水，pH值大部分在7～8之间，固形物含量240～400 mg/L，钙镁总含量为260～365 mg/L，水温为8～11℃。
侏罗系孔隙裂隙弱含水层，由砂岩、砂砾岩、粉砂岩及煤层组成，在煤层中有少量的裂隙。一般厚度为50～150 m，平均厚度为113.9 m，根据抽水试验资料渗透系数为0.001～0.38 m/d。
由此可见，第四纪松散沉积潜水含水层是本区惟一的主要含水层。而其他基岩裂隙水可以忽略不计。
在天然条件下，本区地下水的流向和地表水流向一致，即由盆地的北西，南西向东南径流。水力梯度平缓（见图7.23）。近年来，随建昌营电厂水源地抽水及露天矿剥离疏干排水，使得第四系地下水位形成了以露天矿剥离区为中心的降落漏斗。地下水形成了从四周向漏斗中心汇流的新的径流条件。
第四系地下水的补给主要来自盆地内部季节性大气降水、流经盆地内部的英金河和老哈河的渗漏和来自北西、南西的上游侧向径流。特别应该注意的是目前地下水位降落漏斗已经越过英金河和老哈河向外扩展，所以河流对地下水的补给以渗入式为主，而不是注入式补给。由上述分析可见，研究区第四系地下水目前的主要补、径、排关系如图7.24所示。
（4）第四系地下水疏干现状
从1990年8月15日疏干工程开始至今，共投入运行13排，计121个疏干钻孔，有部分孔报废，部分孔停运。平均排水量达40万～50万m3/d（见表7.23）。采区内的漏斗中心在观5孔位置附近，水位标高在（438 m±1 m）变动。主要疏干钻孔见图7.25。
图7.23 矿区第四系地下水天然流场图
图7.24 元宝山矿区第四系地下水补、排关系示意图
与露天矿相邻的建昌营电厂采用群孔集中抽取第四系地下水作为电厂供水水源，其日抽水量在10万m3左右。由于两个水源地的长期抽水，区域地下水流场近几年基本趋于稳定，疏干排水结果使矿区水文地质条件发生了较大的变化。主要表现在：①沿英金河方向地下径流水基本被疏干截夺；②地下水水位低于英金河和老哈河的河水位，使二河成为“悬河”；③地下水从英金河和老哈河获得渗透补给。
（5）元宝山露天矿区第四系地下水流数学模型
根据前述元宝山露天煤矿水文地质条件，所选择模拟计算的主要含水层为位于英金河和老哈河冲积平原范围内的第四系潜水流含水层，面积约为210 km2。西北边界、南西边界和东南边界，一般离疏干区较远，可作为定水头边界处理，其余边界作为隔水边界。
图7.25 矿区目前主要疏干井群分布图
表7.23 1990～1995年疏干排水量统计表（万m3/mon）
将第四系含水层视为一个非均质，各向异性含水层，尽管第四系底板有一定的起伏，但地下水流仍可视为潜水二维非稳定流动。英金河和老哈河对潜水含水层以渗入方式补给。
根据元宝山矿区第四系潜水地下水特征及边界条件，文中建立了元宝山露天煤矿区第四系地下水流二维非均质，非稳定各向异性地下水运动数学模型。
地下水系统随机模拟与管理
式中：h——潜水地下水水位［L］；
μ——给水度（量纲一）；
Kxx，Kyy——第四系含水层x，y方向主渗透系数；
t——时间；
（x，y）——笛卡儿坐标；
Ω——地下水渗流区域；
Γ1——第一类边界条件；
Γ2——第二类边界条件；
h0（x，y，t）——初始水头分布；
ε———单位面积上的入渗补给强度[L3/（T·L2）]，主要包括大气降水补给、河流入渗补给等；
W——源、汇项，本模型中主要反映了露天疏干和电厂取水等抽水量；
Z——含水层底板标高（L）。
对模型（7.3）采用迦辽金有限元方法进行求解，采用三角形单元剖分。平面上共剖分为1788个三角形单元，952个计算节点。见图7.26和图7.27。由于计算区域较大，所以图7.27是对露天剥离及井群疏干区域的放大。
图7.26 矿区地下水有限元计算剖分图
7.3.2 水文地质参数随机性及参数识别
研究区的水文地质条件和其他地下水系统类似，控制地下水流的主要参数亦具有极强的随机性和不确定性。就含水层介质结构而言，由于受其成因条件的限制，不管在垂向上或平面上，其沉积物性质变化较大，往往是砂、砾石及粉砂质黄土互为透镜体状产出。这种介质性质在空间上分布的随机性决定了含水层主要水文地质参数（Kx，Ky，μ）的随机性。其次，含水层的补给条件（河流入渗、大气降水及侧向径流）强烈地受到本区降水规律的影响。由于大气降水因素的随机性也决定了本区地下水的补给条件具有随机性。最后，地下水的主要排泄条件（电厂供水、露天坑疏水、农业用水等）都受到设备、用水量等多种人为因素的干扰和影响，所以排泄条件亦可视为随机因素。由此可见，影响本区地下水补给，径流和排泄的多种因素都具有随机性和不确定性。用任何一组确定的参数去刻画本区地下水系统的行为都欠准确。所以，引入随机理论和统计概念来研究该含水层系统的性质和对其进行规划管理则更具有实际意义。
图7.27 矿区地下水有限元计算剖分图
根据上述分析，采用研究区1991～1995年的水文地质资料（抽水资料、降水资料、地下水动态资料）分别求得了5组水文地质参数。调参过程采用了试估-校正法。即首先根据已有资料给出参数初值，运算地下水数学模型，求解地下水水位值，将所求结果与实测结果不断进行比较，修正参数，直到达到要求的拟合精度。并在假设检验的基础上，分别统计计算了每个参数的均值、方差及其概率分布形式。表1.1为15个参数区水文地质参数Kx，Ky及μ的反演值、均值和方差。通过假设检验，Kx，Ky及μ均服从［a，b］均匀分布。
在参数反演过程中，对下列问题进行了专门处理：
（1）初始流场。以每个模拟年份1月10日区域观测水位为基础，采用Kriging插值方法，插出每个节点的水位值，作为该年份模拟计算的初始流场。利用每年1～6月份水位观测资料作为调参拟合水位。
（2）降水量。模拟过程中的降水量采用赤峰气象站的实际观测资料。在疏干预测过程中采用1950～1995年月平均降水量资料。降水入渗系数取0.3。
（3）河流入渗补给。根据实际观测资料，英金河和老哈河的最大渗透量分别为4.12×104 m3/s 和1.6×104 m3/s。计算时用其总渗透量除以两河在计算区的面积得出单位面积的渗透量，加入到相应的面积单元中。农业取水和灌溉回渗因缺乏资料，在本模型中未进行专门考虑。
（4）由于潜水流为非线性偏微分方程，文中在利用响应系数法建立管理模型时，利用Boussinesq方程进行了近似线性处理，将其近似为线性问题考虑。
正如前面有关章节所述，元宝山露天矿目前生产和建设所遇到的最大问题就是第四系地下水的控制与管理问题。就这一问题前人已经做过大量的研究工作，并提出了建造防渗帷幕墙、疏干与回灌相结合等多种技术方案，其核心目标就是希望在保证矿山安全生产的同时，尽可能保护地下水资源，减少地下水位的大面积下降。但因经济、社会等多方面的原因，这些方案都未能付诸实施。目前仍以大面积井群疏干为主要防治水技术措施，且现有的疏干工程和设计能力无法满足生产要求。因此，基于现有工程状况提出新的既能满足矿井建设与生产的要求，又能确保矿井总疏水量最小的矿井疏干井群设计方案及孔位布置原则显得尤为必要和迫切。正是本着这一目的，以矿井剥离区四周水位降至设计标准为约束条件，以稳定总疏水量最小为目标函数，以疏干水量为决策变量建立和求解了随机地下水控制与管理模型。提出了在不同的约束条件置信度水平下总疏干水量及其疏干孔位优化设计的原则。
7.3.3 机会约束地下水管理模型建立
根据元宝山露天矿区第四系地下水疏干管理的约束条件，目标函数及决策变量，建立矿区第四系地下水疏水量优化设计的机会约束随机管理模型为：
地下水系统随机模拟与管理
式中符号意义同前，其中：n=1，即考虑了一个疏干阶段。m=96，即选择沿剥离区外围两排节点（总计96个）为疏干井的候选位置（决策变量），见图7.28。j=35，即沿剥离区边沿一周的节点（总计35个）为水位约束控制点。
将有关参数代入模型（7.4）式，并进行适当转换后，得下列管理模型：
地下水系统随机模拟与管理
式中：S（j）=H0（j）-ZL（j）-5；
i=1，2，…，96；
j=1，2，…，35。
7.3.4 模型求解
将本区第四系含水层随机水文地质参数的反演结果、随机分布形式及其他参数代入随机有限元模型，并采用Monte-carlo随机有限元求解技术解得随机管理模型的响应系数均值E[β（i，j）]和方差 r2（i，j）。采用Taylor展开随机地下水管理模型求解技术解得在不同随机约束置信度水平下的地下水总疏干水量及其疏干位置分布。计算结果见表 7.24。总疏干水量与约束置信度水平之间的关系见图7.29。
图7.28 可供选择的疏干井位分布图
表7.24 考虑目前开挖区范围条件下计算结果表
图7.29 总疏水量与置信度水平关系图
7.3.5 计算结果讨论
（1）从计算结果可知，由于水文地质参数的随机性，要达到疏干要求，其总疏水量与对约束条件满足的置信度水平有密切关系。随着约束条件置信度水平的降低，其总疏水量明显下降。而随约束条件置信度水平的提高，其总疏水量迅速增大。说明若要保证在水文地质参数出现不利于疏干进行的小概率事件时，仍能满足疏干要求，则总疏水量必然增加，这与理论分析及实际情况相一致。
（2）目前所具备的40万～45万m3/d的疏干能力显然太小，即使80%的约束置信度也不能满足。所以，总疏水量的增加是不可避免的。
（3）从疏干井的分布来说，主要集中于当前剥离区的东北和东南（第四系厚度较大区）。这也与水文地质条件分析结果一致。因为疏干区含水层基底总趋势是西高东低。若要保证整个疏干区地下水位的疏干，只要东部区能达到疏干要求，西部区水位自然可降至疏干要求（因含水层渗透性很好，地下水位将非常平缓）。因此，若将疏干孔布置在西部区必然是浪费和不必要的。
（4）为了检验管理结果的优越性和正确性，以目前的疏干水位降为约束条件代入管理模型进行了求解。如果考虑参数的方差为零（即为确定性模型），其计算结果如表7.25。如果考虑参数的方差及约束的置信度水平，则计算结果如表7.26所示。表中结果说明，对于确定性参数，如果按优化的疏干井群进行疏干，则总疏水量可比目前实际疏水量减少10万m3/d左右。如果按随机参数模型考虑，则目前的疏水量恰相当于约束条件置信度为（95%～100%）之间的计算水量。由此可见，管理模型的计算结果是符合实际情况的。
表7.25 元宝山露天矿疏干条件确定性模型优化水量及分配计算结果
表7.26 当前疏干条件优化计算结果表
续表
（5）为了进一步检验管理结果的正确性，我们将管理结果代入地下水模拟预测模型，进行了地下水疏干流场的模拟预测，预测的流场形态较好地反映了在不同约束条件置信度水平下对疏干要求的满足性。