科技創(chuàng)新導(dǎo)報Science and Technology Innovation Herald工業(yè)技術(shù)準東煤田某煤礦煤層氣資源評價(內(nèi)蒙古龍旺地質(zhì)勘探有限公司新疆事業(yè)部烏魯木齊830000)摘要:分析了低變質(zhì)程度煤層煤層氣生成、保存、富集的一般條件,簡述了各種因素對煤層氣儲存的影響,預(yù)測了本煤曠的煤層氣資源量。關(guān)鍵詞:準東煤層氣生成富集資源評價中圖分類號:P618文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0050-021概況和ZKB208鉆孔的過程中,ZK207鉆進至的不同,不僅影響煤的生烴能力,還影響著淮東煤田某煤礦位于新疆阜康市天山499.66m,ZKB208鉆孔鉆進至240m時發(fā)煤層對甲烷的吸附能力北麓黃草溝一帶,井田面積3.94km2,屬丘生涌氣現(xiàn)象,由于氣體壓力較大,出現(xiàn)頂煤礦區(qū)煤層的顯微組分均以富鏡質(zhì)組陵地帶,總體地勢南高北低,區(qū)內(nèi)無地表水鉆現(xiàn)象,最終導(dǎo)致鉆孔無法繼續(xù)施工而為特征,鏡質(zhì)組含量在53.90%-75.50%之體。構(gòu)造位置屬白楊河一南阜康背斜的中報廢(如圖2)。間,是煤儲層產(chǎn)氣的最大貢獻者,也是吸附段之小龍口背斜北翼,F和F斷層以北,井甲烷的主要參與者田構(gòu)造形態(tài)為向南陡傾的單斜構(gòu)造,發(fā)育2煤層氣生成條件2.2煤的變質(zhì)作用與煤層氣的生成次級逆斷層。2.1煤巖組分對生氣條件的影響隨著煤的變質(zhì)程度升高,煤化作用過井田內(nèi)出露的地層有上三疊統(tǒng)郝家溝煤巖研究結(jié)果表明,煤的顯微煤巖組程中不斷有各種氣體生成,主要包括甲烷組(Th)、下侏羅統(tǒng)八道灣組(,b)、第三系中分中鏡質(zhì)組主要生成天然氣,亦可生成少二氧化碳等氣體,總體來說,隨著煤的變質(zhì)上新統(tǒng)昌吉河群(Nch)及第四系;含量石油;惰質(zhì)組一般在煤化過程中可生成程度的不斷提高,煤層氣含量有明顯變高層為侏羅系下統(tǒng)八道灣組(Jb)。含煤地層少量的氣:煤系的生烴潛力和殼質(zhì)組含量的趨勢。平均厚700.57m,含多層煤層、煤線。全區(qū)發(fā)密切相關(guān),但生氣能力與鏡質(zhì)組分的含量煤礦區(qū)侏羅系地層中沒有巖漿侵入活可采煤層5層,自上而下依次編號為A,有密切關(guān)系。育較好的煤層12層,煤層總厚平均44.731動,煤的變質(zhì)作用類型主要為深成變質(zhì)作在低煤級煤層中,隨煤級的增長,煤層用。準噶爾盆地地溫梯度一般小于2℃A、A和A0,可采煤層總厚平均2770m。中的氣態(tài)烴一煤層氣也會相應(yīng)增加;隨鏡100m,煤的深成變質(zhì)作用也較弱。因此,隨各煤層均為低灰分,高熱值、高揮發(fā)分、中質(zhì)組含量的增加,其所吸附的煤層氣也會著煤層埋深的加大,煤的反射率增加但不硫、特低磷的長焰煤一不粘煤(如圖1)。相應(yīng)增加,二者大致呈正相關(guān)關(guān)系。因而,很明顯,煤的總體變質(zhì)程度偏低2011年,在煤礦勘探施工ZK207鉆孔煤層的顯微組分含量及其演化程度(煤級)根化驗資料,煤礦區(qū)煤層鏡質(zhì)組最大反射率為0.56%-0.59%,平均為0.57%,煤的變質(zhì)程度屬低變質(zhì)階段的I段,與其相應(yīng)的煤類為長焰煤煤中有機質(zhì)的演化具有階段性,各階段之間的劃分點為煤化作用過程中存在的四次躍變,第一次躍變發(fā)生在長焰煤后期階段,鏡質(zhì)組反射率在0.6%左右。第二次躍變發(fā)生在焦煤初期鏡質(zhì)組反射率在1.3%左右。第三次躍變發(fā)生在貧煤與無煙煤的分界線附近,鏡質(zhì)組反射率在2.5%左右。第四次躍變發(fā)生在低級無煙煤階段末期,鏡質(zhì)組反射率在3.7%左右。圖1煤礦區(qū)地質(zhì)簡圖礦區(qū)煤層的有機質(zhì)演化過程為第階段,即長焰煤后期階段,鏡質(zhì)組反射率在0.6%左右。此時,煤中有機質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)中的含氧基團大量脫落,導(dǎo)致酸性下降,腐植酸逐漸演變成腐殖質(zhì),脫落的羧和是生成二氧化碳氣體的主要物質(zhì)來源。同時,在上覆地層壓實作用及古地溫場的共同作用下,煤中水分不斷排出,導(dǎo)致氧含量降低和發(fā)熱量增高。此時油氣演化進入生油門限,鏡質(zhì)組由于吸附了石油烴類,氫含量開始明顯降低,煤層氣含量開始顯著增層氣含是乃成分THc中國煤化工采取瓦斯樣,現(xiàn)場NMH層氣含量和氣體圖2zKB208孔煤層氣突出①作者簡介:鄧韜(1964-),畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué),主要從事地質(zhì)測繪和煤田地質(zhì)、水文地質(zhì)勘查工作。滅方數(shù)據(jù)技創(chuàng)新導(dǎo)報 Science and Technology Innovation HeraldScience and Technology Innovan科技創(chuàng)新導(dǎo)報工業(yè)技術(shù)4煤層氣的分布及變化規(guī)律499.66m,ZKB208鉆孔鉆進至240m時發(fā)生A62、A煤層。般而言,煤層埋藏深度增大,煤層中涌氣現(xiàn)象,顯然是斷層的影響使得該地段6.1估算方法甲烷的濃度隨之增高,氮氣和二氧化碳的含氣量增高的原因。在斷層位置由于構(gòu)造資源量估算采用體積法。直接利用煤濃度隨之降低,因此從地表至煤層風(fēng)化帶作用使煤層氣聚集,當(dāng)鉆進至斷層下盤時炭資源量估算結(jié)果,不單獨考慮面積、煤層下限深度,會依次形成二氧化碳一氮氣帶、壓力釋放產(chǎn)生噴氣現(xiàn)象厚度和煤的密度,因此估算公式如下氮氣一沼氣帶和沼氣帶。其中二氧化碳層圍巖及蓋層與煤層氣富集G,=0.0001MCa氮氣帶氮氣一沼氣帶通稱為煤層氣風(fēng)化(1)圍巖封閉類型G4—煤層氣資源量,10m般將甲烷含量80%的深度定義為煤層通過對區(qū)內(nèi)鉆孔的巖性進行統(tǒng)計,泥M—一煤炭資源量,10t;氣風(fēng)化帶下限巖在圍巖中所占比例為34.5%-79.46%,平C煤的干燥基含氣量,m3/t;通過對煤礦區(qū)鉆孔實測甲烷含量和煤均57.32%,故圍巖組合為泥巖型。炭資源量層埋深的統(tǒng)計分析,建立甲烷含量與埋深泥巖型的圍巖,通常具有良好的封閉煤炭資源量直接利用勘探估算結(jié)果。的關(guān)系,對煤層甲烷含量與煤層埋深進行性,具有較高的突破壓力,在裂隙不發(fā)育的按照分煤層、分水平對計算的煤炭資源量線性回歸,建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系模型,來情況下,泥質(zhì)含量大于40%的泥巖和泥質(zhì)粉進行統(tǒng)計反映煤層埋深與甲烷含量的關(guān)系。通過回砂巖對煤層氣的保存有利。氣含量歸曲線可以得知,勘査區(qū)內(nèi)煤層氣風(fēng)化帶(2)頂?shù)装宓姆忾]類型估算煤層氣風(fēng)化帶底(700m)-600m下限為煤層埋深320m處。依據(jù)所瓦斯樣品集礦區(qū)煤層頂?shù)装鍘r性從封閉性能600~500m,500-400m,400~300m,300m~的化驗資料,繪制了走向立面煤層氣含量上,粒度越細,封閉性越好。通過對煤礦區(qū)200m五個標高段,各標高段以其中值為預(yù)等值線圖,從等值線圖中也反映出煤層氣主要煤層的頂?shù)装鍘r性按粗碎屑巖(礫巖、測深度,即標高650m、550m450m,350m和含量隨煤層埋深的增加而增大粗砂巖、中砂巖)、細碎屑巖(細砂巖、粉砂250m處。依照回歸方程估算巖、泥巖)作了統(tǒng)計,煤層頂?shù)装寮毸樾紟r6.4估算結(jié)果5煤層氣保存條件均占70%以上,因此單從巖性角度來講,對根據(jù)上述的煤層氣資源量估算方法以5.1構(gòu)造類型與煤層氣富集煤層氣的保存比較有利及確定的各種參數(shù),分別估算出煤礦區(qū)各煤礦區(qū)總體構(gòu)造為一向南陡傾的單斜5.3煤層本身的封閉條件煤層的煤層氣資源量,煤層氣資源總量為構(gòu)造(見圖1),為背斜的一翼,構(gòu)造對煤層氣厚度相對較大的煤層對煤層氣的封閉極6.47×10°m3。煤礦區(qū)含媒面積3.16km2;預(yù)的宮集起到控制作用。為有利。本區(qū)A。煤層厚度最大可達30.25m,測的煤層氣資源量5.88×10°m3;煤層氣資小龍口背斜呈北西西向延伸,為一沿平均12.11m。A。2煤層厚度最大可達45.源豐度為1.86×10°m3/km2。因地層傾角較軸部發(fā)生斷裂的不對稱的倒轉(zhuǎn)背斜。煤礦13m,平均14.95m。這些巨厚煤層生成的氣大,單位平面積的資源量明顯偏高區(qū)南部邊界的F2斷層為背斜軸部,背斜南體賦存在煤的孔隙表面,一般情況下不易翼為正常翼,傾向190·~220°,傾角50發(fā)生運移,構(gòu)成了煤層氣保存的有利場所。7結(jié)語60°,近斷層部位傾角80°,北翼為倒轉(zhuǎn)翼,地5.4水文地質(zhì)條件與煤層氣富集瓦斯事故是煤礦安全生產(chǎn)最大威脅之層走向100°左右,走向在1~2線間穩(wěn)定,2煤礦水文地質(zhì)條件屬簡單類型,煤系一。新疆近年來也發(fā)生過不少的瓦斯爆炸線以東有緩波狀彎曲,倒轉(zhuǎn)產(chǎn)狀要素為:2地層上部和下部之間水力聯(lián)系不密切,存事故,在2006年以后,隨著礦井開采深度的線處傾向190°,傾角80°~84°,深部局部有在良好的隔水層,煤系地層含水性微弱,滲增加,還逐漸開采到瓦斯風(fēng)化帶以下,瓦斯含波狀擺動:2線以東,傾向在180~210°之透系數(shù)低,地下水徑流運移不暢,含水層的量和瓦斯壓力隨著開采深度增加而增長較間,傾角變化較大,淺部80·~55°,深部較補給僅源于大氣降水或冰雪融水,補給量快,高瓦斯礦井?dāng)?shù)量也在不斷增加,瓦斯突穩(wěn)定在70°左右;1線以西傾向180~210°,較小,地下水以靜水壓力、重力驅(qū)動方式流出事故時有發(fā)生。本文要傳達的一個信息傾角60°~85°。背斜構(gòu)造的兩翼與軸部中動,運移不暢的地下水對煤層氣有封閉作就是,不論何種變質(zhì)程度的煤層,當(dāng)其在埋和面以下表現(xiàn)為壓應(yīng)力,煤層氣在背斜的用,利于煤層氣的保存。深、構(gòu)造環(huán)境適宜的情況下,瓦斯含量都會兩翼能較好地封存,在軸部中和面以上煤5.5煤層氣埋藏深度與煤層氣富集隨著深度的增加而增加,特別壓扭性斷裂層氣易散,中和面以下煤層氣容易聚集煤層埋藏深度是決定煤層瓦斯含量大存在的井田,這種現(xiàn)象尤為明顯。局部地段F2斷層為一逆掩斷層,橫穿全區(qū),總體小的重要因素。對同一煤田或煤層,在瓦斯高瓦斯含量的存在,會對煤、石巷的據(jù)進帶走向近東西,傾向南偏西,傾角80°左右,造風(fēng)化帶以下,煤層瓦斯壓力隨深度加大線來不安全因素,無論是井下監(jiān)測還是鉆孔成小龍口背斜北翼上三疊統(tǒng)郝家溝組地層性增大,故煤層瓦斯含量隨深度增大而增泄壓的方式都不能很好的解決這一難題。全部和八道灣組底部地層缺失,垂直斷距大。因此,在煤礦勘探過程中,做好煤層氣資源超過300m,控制了含煤地層的產(chǎn)狀和分布。根據(jù)對煤礦區(qū)鉆孔實測瓦斯含量和煤的評價工作,在條件許可的前提下做到資F3斷層是在F2斷層總的應(yīng)力作用下形成的層埋深的統(tǒng)計分析,對AA。、A2煤層整體源的綜合利用,變害為利,真正做到資源的次級斷裂,為一扭性的平(推)逆斷層,總體瓦斯含量與煤層埋深進行線性回歸,建立最大化利用。傾向南偏東、傾角80·左右,它切斷了井田了相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系模型,來反映煤層埋深煤、巖層的東延與煤層瓦斯含量的關(guān)系,通過回歸曲線不參考文獻斷層與最小主應(yīng)力方向一致,擠壓作難發(fā)現(xiàn),煤層瓦斯含量隨煤層埋深的增加[l中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準.煤用形成的逆斷層多屬于阻氣斷層,這種斷而增大。層氣資源/儲量規(guī)范,Dz/T0216-2002層所產(chǎn)生的裂隙通常處于閉合狀態(tài),斷層2]何選民,煤化學(xué),冶金工業(yè)出版社,面兩側(cè)的巖層被緊壓;另一方面,斷層的位6煤層氣資源量估算移往往使致密的泥質(zhì)巖層與煤層相接觸依照《煤層氣資源/儲量規(guī)范》DZ/[3]傅雪海,秦勇.等.煤層氣地質(zhì)學(xué),中國從而阻斷了氣體沿煤層自下而上的運移。T0216-2002,估算的煤層氣資源量為內(nèi)這兩種作用結(jié)合起來在很大程度上使煤層經(jīng)濟的、預(yù)測的中國煤化工保存了較高的含氣量在煤層氣風(fēng)化帶內(nèi)的煤層氣資源,峽CNMHG在2勘探線西部發(fā)育一平推正斷層,走乏開發(fā)利用價值,不列入資源估算。本區(qū)煤YHE向南北,傾向東,傾角約75°,施工ZK207鉆層氣風(fēng)化帶深度為320m(標高700m以上)?？缀蚙KB208鉆孔的過程中,ZK207鉆進至估算的煤層為主要可采煤層A1、A5A科技創(chuàng)新導(dǎo)報 Science and Technolo gy Innovation herald51