陽煤開元礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律及煤氣層資源量預(yù)測

劉變?nèi)A

（山西陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司職工教育培訓(xùn)中心，山西 陽泉 045000）

陽煤開元礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律及煤氣層資源量預(yù)測

劉變?nèi)A

（山西陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司職工教育培訓(xùn)中心，山西 陽泉 045000）

通過對開元煤礦瓦斯情況的研究，對礦井瓦斯賦存的地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行了分析，對煤氣層資源量進(jìn)行了預(yù)測，并提出了自己的建議。

瓦斯；地質(zhì)規(guī)律；煤氣層；資源量

1 開元煤礦瓦斯分布情況

開元煤礦位于山西省壽陽縣城西北部約14 km，礦區(qū)面積 27.903 km2，開采深度 620 m～1134 m標(biāo)高。井田中P43號(hào)孔，采有8，9，15號(hào)煤瓦斯樣各一個(gè)，測得瓦斯含量為8.15 mL/g、6.54 mL/g、8.64 mL/g；井田外P50號(hào)鉆孔，采有15號(hào)煤瓦斯樣一個(gè)，瓦斯含量為14.47 mL/g。僅從簡略資料看出，同一煤層隨埋藏深度增加、瓦斯含量增加；同一鉆孔的不同煤層，隨煤層層位的降低，瓦斯含量亦增加。

開元煤礦初采生產(chǎn)區(qū)，由于處于井田淺部，故其瓦斯含量較小，瓦斯涌出量也??；礦井相對瓦斯涌出量均小于10 m3/t.煤，屬低瓦斯礦井。礦井開采向深部延伸或采下部煤層時(shí)，煤層瓦斯含量將增高，礦井瓦斯涌出量也會(huì)加大。表1為2001年以來該煤礦的瓦斯鑒定情況表，開元公司2007年度絕對瓦斯涌出量為51.06 m3/min,相對瓦斯涌出量為10.97 m3/min，鑒定等級(jí)為高瓦斯礦井，批復(fù)等級(jí)也為高瓦斯礦井。

表1 瓦斯礦井鑒定情況表

2 開元礦井瓦斯地質(zhì)規(guī)律

開元公司對回采工作面堅(jiān)持“先抽后采”的原則，抽采形式主要以臨近層抽放為主，現(xiàn)在3號(hào)煤共回采4個(gè)工作面，因其中3304工作面資料不全，所以本次只研究3405、3406、3806三個(gè)工作面的相對瓦斯涌出量。

3405工作面共采7個(gè)月（2009年2月到2009年8月），見圖1，共有四個(gè)異常點(diǎn)，分別為2009年3、6、7、8月。和趨勢線（圖中的黑色線）比較，2009年3月相對瓦斯涌出量減小，減小原因（查采掘圖知）此月過陷落柱，減小幅度為17%。2009年6月相對瓦斯涌出量增大，增大原因此月過斷層，增大幅度為7%。2009年7，8月相對瓦斯涌出量增大，增大原因這兩個(gè)月過煤層沖刷區(qū)，增大幅度分別為24%、29%。

圖1 3405工作面瓦斯涌出量

3406工作面共采7個(gè)月（2008年5月到2008年11月），見圖2，共有五個(gè)異常點(diǎn)，分別為2008年6，7，8，9，11 月。和趨勢線（圖中的黑色線） 比較，2008年6月相對瓦斯涌出量增大，增大原因（查采掘圖知）此月過煤層沖刷區(qū)，增大幅度為3%。2008年7月相對瓦斯涌出量增大，增大原因此月過煤層沖刷區(qū)，增大幅度為29%。2008年8月相對瓦斯涌出量增大，增大原因此月過煤層沖刷區(qū)和斷層構(gòu)造，增大幅度為19%。2008年9月相對瓦斯涌出量增大，增大原因查采掘圖未見異常。2008年11月相對瓦斯涌出量減小，減小原因查采掘圖未見異常。

圖2 3406工作面瓦斯涌出量

3806工作面共采7個(gè)月（2008年11月到2009年6月，其中2009年3月未采），見圖3，共有三個(gè)異常點(diǎn)，分別為2008年11月，2009年1、5月。和趨勢線（圖中的黑色線）比較，2008年11月相對瓦斯涌出量減小，減小原因（查采掘圖知）此月過陷落柱，減小幅度為7%。2009年1月減小，減小原因此月過背斜，減小幅度為36%。2009年5月減小，減小原因此月過背斜，減小幅度為33%。

圖3 3806工作面

上述瓦斯異常點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)情況，見表2。

2.1 斷層和褶皺構(gòu)造對瓦斯賦存的影響

井田內(nèi)主要分布有斷層和褶曲；斷層比較發(fā)育，走向大致為北東東方向，為正斷層；褶曲主要位于井田中部。受東西向區(qū)域構(gòu)造（如放馬溝向斜，上峪背斜）的影響，此類正斷層有利于瓦斯的放散，對井田深部的瓦斯運(yùn)移起了重要作用。斷層沿線的瓦斯含量、瓦斯涌出量與其深度相比要低一些。

井田北部，中型斷層較多，但是由于煤層埋深較小，瓦斯含量相對較低，此區(qū)域還存在向斜構(gòu)造，引起局部瓦斯涌出量略有增大。井田中部，小型斷層較發(fā)育，煤層埋深較大，因此斷層附近瓦斯含量相對較高，在煤層的沖刷地帶，瓦斯含量較大。井田南部，斷層較少，但是煤層埋深較大，所以瓦斯含量比中、北部高。在遇到斷層、褶皺地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，構(gòu)造附近的瓦斯含量會(huì)突然增大。

表2 構(gòu)造統(tǒng)計(jì)表

2.2 頂?shù)装鍘r性對瓦斯賦存的影響

現(xiàn)在的主要開采區(qū)為3號(hào)煤層。3號(hào)煤層頂板：大部分區(qū)段存在偽頂，厚度一般為0.25 m～0.4 m，以高嶺石泥巖與煤線組合為典型特征；直接頂以黑灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，單軸抗壓強(qiáng)度為15 MPa～37.4 MPa，夾有層狀細(xì)砂巖層，以復(fù)合頂板出現(xiàn)較為多見，厚度為0 m～5.62 m，平均厚度1.76 m，局部相變?yōu)榛野咨?xì)—粗粒砂巖、粉砂巖。頂板分類分別為極穩(wěn)定、穩(wěn)定、較穩(wěn)定、不穩(wěn)定頂板。局部存在古河流沖蝕地質(zhì)現(xiàn)象。老頂為灰色中—細(xì)粒砂巖（K8下），厚度為0.6 m～16.53 m，平均厚度5.30 m，單軸抗壓強(qiáng)度為27MPa～92.3MPa。底板為深灰色砂質(zhì)泥巖，含植物根莖化石，厚度一般在4.3 m～7.20m，局部變?yōu)榧?xì)、粉砂巖，厚度變化較大。

3號(hào)煤層結(jié)構(gòu)組分以鏡質(zhì)組為主，瓦斯吸附能力較強(qiáng)，盡管工作面開采前進(jìn)行了大量的瓦斯預(yù)抽工作，但效果局部不明顯，存在瓦斯突出的地質(zhì)問題。煤塵根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果來看，3號(hào)煤層火焰長度和巖粉量指標(biāo)顯示具有爆炸性，對安全組織生產(chǎn)存在不利影響。

2.3 巖漿巖分布對瓦斯賦存的影響

經(jīng)對現(xiàn)有地質(zhì)勘探資料與鉆孔資料分析，本井田內(nèi)暫未發(fā)現(xiàn)巖漿巖，暫時(shí)不考慮其對瓦斯賦存的影響。

2.4 巖溶陷落柱對瓦斯賦存的影響

井田內(nèi)陷落柱有35個(gè)，最大者長軸90 m，短者20 m；地表所見陷落極少，隱伏較多；三維地震解釋28個(gè)，最大者長軸254m，短者20m。陷落柱其規(guī)模大小不等，形狀以圓形和橢圓形為主。根據(jù)有關(guān)資料分析，巖溶陷落柱附近的瓦斯含量相對較低。

2.5 瓦斯含量分布及預(yù)測研究

煤層瓦斯含量，是指單位體積或單位重量煤體內(nèi)游離瓦斯和吸附瓦斯之和。實(shí)驗(yàn)室條件下測定時(shí)，煤層瓦斯含量是按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即在0℃和760 mm汞柱下，每噸或每立方米煤體內(nèi)所含的瓦斯量。但實(shí)際上，多數(shù)是指煤層在具體的瓦斯壓力條件下它所含的瓦斯量。煤層瓦斯含量是確定礦井瓦斯涌出量的一個(gè)重要因素。

煤層瓦斯含量沿傾向分布規(guī)律，常用瓦斯含量與埋藏深度或基巖厚度之間的關(guān)系來表示?；鶐r厚度是指煤層上方不包括第四紀(jì)地層的古地層厚度，它的大小往往直接影響成煤過程中產(chǎn)生的瓦斯在煤層中保存條件的好壞。本礦區(qū)根據(jù)有關(guān)的瓦斯及地質(zhì)資料情況分析，井田北部瓦斯含量偏低，井田中部及南部瓦斯含量較大，西南部地區(qū)由于煤層變薄甚至尖滅，瓦斯含量較??；總體來說，由北向南瓦斯含量會(huì)逐漸增大。

3 煤層氣資源量的計(jì)算

煤層氣塊段可按頂板巖性（針對頂板泥巖厚度變化情況）、蓋山厚度、煤厚、煤層傾角、含矸率、斷層、褶皺、沖刷帶、陷落柱等因素，對瓦斯賦存影響較明顯的因素為界限，劃分地質(zhì)塊段（例如含氣量下限邊界、瓦斯風(fēng)化帶邊界、背向斜、斷層等）。

3.1 資源量的計(jì)算方法

煤層氣資源量=原煤瓦斯含量×計(jì)算面積×煤層平均厚度×煤炭密度。其中：計(jì)算面積×煤層平均厚度×煤炭密度=煤炭儲(chǔ)量。

3.2 資源量的計(jì)算及參數(shù)的確定（見表3）

表3 3號(hào)煤層各塊段的煤層氣資源儲(chǔ)量

3.3 資源量的計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)

開元公司3號(hào)煤層的煤層氣資源儲(chǔ)量，合計(jì)約為2.63億m3，按地質(zhì)規(guī)模屬于小型煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量，煤層氣田的儲(chǔ)量豐度屬于特低，埋藏深度較淺。

4 結(jié)論和建議

3號(hào)煤層煤的變質(zhì)程度相對較低，吸附能力較強(qiáng)，層系發(fā)育，圍巖透氣性較差，構(gòu)造煤發(fā)育是造成瓦斯富集的本質(zhì)原因。由于影響瓦斯富集地質(zhì)因素的不均勻性和復(fù)雜性，造成了瓦斯含量的分區(qū)性和分片性。本礦井早期勘探鉆孔的瓦斯含量偏低，不能精確反映地質(zhì)情況和實(shí)際煤層氣資源量，建議有關(guān)部門對井下瓦斯含量重新測量，測量范圍縮小至每個(gè)工作面。

Abstract:By the analysis of gas in Kaiyuan mine,the author studies the geological laws of gas deposit,predicts the resource reserve of coal gas,and provides some suggestions.

Key words:gas;geological laws;coal gas;resource reserve

編輯：徐樹文

Geological Laws of Gas in Kaiyuan Mine and Resource Reserve Prediction of Coal Gas

LIU Bian-hua

(Yangquan Coal Group Training Center,Yangquan Shanxi 045000,China)

TD712+.3

A

1672-5050（2010）09-0075-03

2010-07-13

劉變?nèi)A（1967—），女,山西陽泉人，大學(xué)本科，高級(jí)講師，從事煤田地質(zhì)教學(xué)與研究工作。