廢棄煤礦瓦斯資源估算與評(píng)價(jià)方法構(gòu)建及應(yīng)用

劉小磊，閆江偉，劉 操，賈天讓，馮陣東，魏建平，魏國(guó)營(yíng)

(1.河南理工大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院,河南 焦作 454000；2.河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,河南 焦作 454000；3.煤炭安全生產(chǎn)與清潔高效利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心,河南 焦作 454000)

隨著國(guó)家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和煤炭去產(chǎn)能相關(guān)政策的實(shí)施，大量煤礦被關(guān)閉[1-2]，其中不乏高瓦斯突出礦井[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廢棄煤礦中約有5 000 億m3瓦斯[4]，這部分瓦斯正在不斷逸散。目前，部分國(guó)家對(duì)廢棄煤礦瓦斯進(jìn)行了研究[5-8]，還沒(méi)有建立完善的評(píng)價(jià)體系和勘探開發(fā)技術(shù)，特別是初期對(duì)廢棄煤礦瓦斯資源的評(píng)價(jià)，這是決定后期是否具有開發(fā)價(jià)值的重要參考依據(jù)。由于前期沒(méi)有針對(duì)廢棄煤礦采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)措施，廢棄煤礦瓦斯資源估算中面臨影響因素多且不確定性大等諸多困難[9]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)廢棄煤礦瓦斯資源類型劃分、評(píng)價(jià)方法及其相關(guān)理論進(jìn)行了多年的探索和研究[4,10-15]，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[16]，但對(duì)廢棄煤礦瓦斯的定義尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[17-19]；同時(shí)，根據(jù)廢棄煤礦瓦斯主要來(lái)源和賦存狀態(tài)等，提出了物質(zhì)平衡法和資源構(gòu)成法等計(jì)算方法[13,17,19-21]。物質(zhì)平衡法主要是根據(jù)瓦斯來(lái)源及其排放途徑之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；資源構(gòu)成法主要是把瓦斯資源劃分為吸附態(tài)和游離態(tài)，分別進(jìn)行計(jì)算[17]。此外，韓保山等[21]基于瓦斯涌出規(guī)律提出了基于下降曲線估算廢棄煤礦瓦斯資源的方法；孟召平等[20]基于覆巖變形破壞特征及積水情況等建立了采空區(qū)瓦斯資源量計(jì)算模型；文光才等[13]根據(jù)“間接減法”理念構(gòu)建了相應(yīng)的瓦斯資源量計(jì)算模型。以上方法需獲取瓦斯排放總量、后期逸散量、采空區(qū)瓦斯?jié)舛燃皦毫Φ榷喾N參數(shù)，而目前我國(guó)廢棄煤礦多數(shù)缺少采空區(qū)的實(shí)測(cè)參數(shù)，估算難度較大，難以大范圍進(jìn)行應(yīng)用?；谇叭搜芯考拔覈?guó)廢棄煤礦瓦斯資源評(píng)價(jià)面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，本文提出了“資源估算+初步評(píng)價(jià)”的思路，即先行估算出廢棄煤礦可能賦存有多少瓦斯，然后再結(jié)合影響這部分瓦斯資源的地質(zhì)條件進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，找出具有潛在開發(fā)價(jià)值的區(qū)域，為后期進(jìn)行深入的勘查提供理論依據(jù)。基于此，建立廢棄煤礦瓦斯資源估算方法，并構(gòu)建相應(yīng)的評(píng)價(jià)模型，對(duì)其潛在開發(fā)價(jià)值進(jìn)行初步分級(jí)，最后，以焦作礦區(qū)為例進(jìn)行相應(yīng)分析，以期為合理評(píng)估我國(guó)廢棄煤礦瓦斯資源提供參考。

1 廢棄煤礦瓦斯資源量估算方法確定

采動(dòng)影響范圍之外煤巖層中的瓦斯對(duì)廢棄煤礦瓦斯抽采貢獻(xiàn)不大，且河南省原位煤層氣開采難度大；同時(shí)，文獻(xiàn)[22]表明，相比廢棄煤礦瓦斯資源總量，采動(dòng)擾動(dòng)區(qū)瓦斯資源量比例不足1%。鑒于此，本文只進(jìn)行廢棄煤礦開采層瓦斯資源量的估算。

1.1 估算思路

本文重點(diǎn)預(yù)測(cè)有多少資源，然后再結(jié)合地質(zhì)條件進(jìn)行資源潛力評(píng)價(jià)，資源量估算方法思路如圖1所示。

圖1 廢棄煤礦瓦斯資源量估算思路Fig.1 Estimation of gas resources in abandoned coal mines

具體估算步驟如下：

①將廢棄煤礦瓦斯資源分為煤炭動(dòng)用區(qū)遺煤瓦斯資源量和煤炭未動(dòng)用區(qū)瓦斯資源量?jī)刹糠郑?/p>

② 獲取煤礦的原始煤炭?jī)?chǔ)量，截至關(guān)井已動(dòng)用的煤炭?jī)?chǔ)量和尚未動(dòng)用的煤炭?jī)?chǔ)量；

③針對(duì)尚未動(dòng)用的煤炭?jī)?chǔ)量，根據(jù)瓦斯資源量計(jì)算方法中的體積法，利用煤炭?jī)?chǔ)量與煤層原始瓦斯含量的乘積估算尚未動(dòng)用瓦斯資源量；

④ 針對(duì)已動(dòng)用煤炭?jī)?chǔ)量，首先根據(jù)煤礦、采區(qū)或工作面回采率計(jì)算得出動(dòng)用儲(chǔ)量中遺留在井下的儲(chǔ)量；

⑤ 動(dòng)用煤炭?jī)?chǔ)量中遺留煤炭瓦斯資源量利用遺留煤炭資源與煤層殘存瓦斯含量的乘積進(jìn)行估算；

⑥ 結(jié)合煤礦具體地質(zhì)條件對(duì)廢棄煤礦瓦斯資源進(jìn)行評(píng)價(jià)。

此方法所需參數(shù)相對(duì)較少，同時(shí)，所需資料均為煤礦生產(chǎn)階段必備資料，因此，資料相對(duì)較全；同時(shí)本方法計(jì)算思路簡(jiǎn)單，各煤礦均可依據(jù)本方法進(jìn)行計(jì)算，效率相對(duì)較高。需要說(shuō)明的是本模型不考慮煤礦開采過(guò)程中鄰近層向開采層的涌出，因此，其適用于無(wú)鄰近層開采或開采層與鄰近層間距較大，對(duì)鄰近層瓦斯涌出影響相對(duì)較小的礦井。

1.2 估算方法

根據(jù)以上思路，廢棄煤礦瓦斯資源量估算公式如下：

式中：Qc為煤礦開采層殘存瓦斯資源量；Qy為煤礦開采層遺留煤炭中瓦斯資源量；Qb為煤礦開采層未動(dòng)用煤炭中瓦斯資源量；Q1為 遺煤資源量；Q2為開采層未動(dòng)用煤炭?jī)?chǔ)量；W0為 原始瓦斯含量；Wc為殘存瓦斯含量。

對(duì)殘余瓦斯含量，有實(shí)測(cè)值時(shí)，采用實(shí)測(cè)值，當(dāng)缺少實(shí)測(cè)值時(shí)，考慮到煤炭開采后，對(duì)開采煤層，前期已進(jìn)行了長(zhǎng)期抽采和解吸，開采時(shí)瓦斯含量已經(jīng)較低，廢棄前遺煤經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的解吸，根據(jù)Langmuir 定律，后期解吸速度逐漸變慢，此時(shí)，運(yùn)出礦井前后誤差相對(duì)較小，可根據(jù)AQ 1 018-2006《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》進(jìn)行預(yù)測(cè)。該方法提供了2 種預(yù)測(cè)方法，當(dāng)高變質(zhì)煤瓦斯含量大于10.00 m3/t 和低變質(zhì)煤的殘余瓦斯含量值可按表1 選取。瓦斯含量小于10.00 m3/t 的高變質(zhì)煤的殘余瓦斯含量值可按下式選取。

表1 純煤的殘存瓦斯含量取值Table 1 Value of residual gas content in pure coal

2 廢棄煤礦類型劃分及瓦斯資源評(píng)價(jià)方法

2.1 廢棄煤礦類型劃分

煤礦開采實(shí)際是對(duì)地下儲(chǔ)層平衡環(huán)境的破壞，開采之后，地下環(huán)境會(huì)再次趨于平衡，這里面不但包括巖層的移動(dòng)，也包括巖層氣體的再次運(yùn)移平衡。前人研究認(rèn)為煤炭開采后，周圍瓦斯涌向采空區(qū)的時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)15 年，之后絕對(duì)涌出量基本為零[5]。據(jù)此，根據(jù)氣體運(yùn)移平衡時(shí)間將廢棄煤礦劃分為穩(wěn)定型和非穩(wěn)定型。穩(wěn)定型定義為廢棄時(shí)間在15 年以上的煤礦，非穩(wěn)定型定義為廢棄時(shí)間在0～15 年的煤礦；由于非穩(wěn)定型跨度較大，進(jìn)一步劃分為非穩(wěn)定型初期(0～5 年)、中期(6～10 年)和后期(11～15 年)。

2.2 廢棄煤礦瓦斯資源賦存評(píng)價(jià)模型

煤層瓦斯原始狀態(tài)主要以吸附態(tài)存在，存在少量游離態(tài)[23]，隨著煤礦開采，原位平衡狀態(tài)被打破，吸附氣逐漸解吸，變?yōu)橛坞x氣，并不斷逸散，雖然逸散量對(duì)廢棄煤礦瓦斯資源量具有不可忽視的作用，但由于影響廢棄煤礦瓦斯逸散的因素眾多，開發(fā)前需深入勘查。本模型主要應(yīng)用于廢棄煤礦瓦斯資源潛力評(píng)價(jià)，重點(diǎn)評(píng)價(jià)其是否具有潛在開發(fā)價(jià)值，是否有必要進(jìn)行勘查投入，因此，影響瓦斯逸散的因素暫不做重點(diǎn)考慮。

如圖2 所示，廢棄煤礦瓦斯主要由煤體中吸附態(tài)瓦斯、采空區(qū)及裂隙帶和彎曲下沉帶游離態(tài)瓦斯構(gòu)成，水溶氣相對(duì)較少[20]。采空區(qū)游離態(tài)瓦斯主要由吸附氣解吸而來(lái)，在不考慮氣體逸散時(shí)，游離氣的多少取決于廢棄時(shí)間(相當(dāng)于解吸時(shí)間)的長(zhǎng)短以及開采煤層保有煤炭資源和遺留煤炭資源(相當(dāng)于解吸的來(lái)源)的多少；廢棄時(shí)間越長(zhǎng)，原始以吸附態(tài)存在的瓦斯可能更多的解吸出來(lái)，變?yōu)橛坞x氣；由于遺留煤炭資源在開采過(guò)程中，大部分瓦斯均已涌出，以風(fēng)排或抽采的形式被排出[18]，其剩余的可解吸量非常有限，游離態(tài)瓦斯可能主要來(lái)源于保有煤炭資源。同時(shí)，我國(guó)前期煤炭開采過(guò)程中，遺煤量相對(duì)較高[20]，保有量和遺煤量的比值可反映保有量及保有量與遺煤量的相對(duì)情況。

圖2 廢棄煤礦瓦斯賦存Fig.2 Gas occurrence in abandoned coal mines

鑒于此，以廢棄時(shí)間和保有煤炭資源與遺留煤炭資源的百分比分別為X和Y軸區(qū)分遺煤瓦斯資源賦存形式及其保存情況(圖3)。其中，X軸反映氣體逸散的概率，Y軸反映氣體的主要賦存形式。

圖3 廢棄煤礦瓦斯資源評(píng)價(jià)模式Fig.3 Evaluation model of gas resources in abandoned coal mines

根據(jù)保有量與遺煤量的比值及煤礦廢棄時(shí)間將整個(gè)區(qū)域劃分為16 個(gè)小區(qū)域；16 個(gè)區(qū)域的數(shù)字代碼中，十位數(shù)字代表保有量和遺煤量比值，以50%遞增劃分為4 個(gè)區(qū)間，需要說(shuō)明的是，縱軸僅是一種半定量表示方法，并非絕對(duì)值，50%以下代表保有量相對(duì)非常少，50%～100%代表保有量相對(duì)較少，100%～150%代表保有量相對(duì)較多，大于150%代表保有量非常多；個(gè)位數(shù)字代表廢棄時(shí)間，結(jié)合廢棄煤礦類型，以5 年為一個(gè)區(qū)間，以非穩(wěn)定型和穩(wěn)定型劃分為4 個(gè)區(qū)間，其中非穩(wěn)定型包含3 個(gè)區(qū)間，穩(wěn)定型包含1 個(gè)區(qū)間。

首先根據(jù)Y軸進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于11、12、13、14、21、22、23 和24 這8 種類型，由于遺煤量相對(duì)較高，保有量相對(duì)較低，因此，廢棄煤礦中游離和吸附態(tài)瓦斯相對(duì)較少；對(duì)31、32、33、34、41、42、43 和44 這8 種類型，由于保有量相對(duì)較高，除了向采空區(qū)涌出的部分瓦斯外，大部分還是以吸附態(tài)賦存于煤層中，因此這部分廢棄煤礦中吸附態(tài)瓦斯相對(duì)較高，同時(shí)，由于保有量中原始吸附態(tài)瓦斯在煤礦廢棄后涌入采空區(qū)，因此，相對(duì)上面8 種類型，其游離量相對(duì)也較高。

除瓦斯賦存類型外，決定后期開發(fā)價(jià)值的是有多少瓦斯資源能保留下來(lái)。據(jù)此，需根據(jù)X軸進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于我國(guó)前期開采煤礦大部分位于淺部，隨廢棄時(shí)間增加，瓦斯會(huì)不斷逸散，時(shí)間越長(zhǎng)，逸散量越大，涌出量越少，后期可抽采量及抽采難度均會(huì)加大。由于廢棄15 年后，瓦斯絕對(duì)涌出量基本為零，此時(shí)相當(dāng)于只有逸散而無(wú)涌出；同時(shí)，根據(jù)研究，煤礦廢棄后，瓦斯涌出量隨時(shí)間增加，基本呈指數(shù)降低趨勢(shì)[5,21]，因此，在非穩(wěn)定型后期，瓦斯涌出量已非常低，此時(shí)以瓦斯逸散為主。據(jù)此分析，13、14、23、24、33、34、43 和44 這8種類型，遺留游離態(tài)瓦斯資源基本均已逸散，其中，33、34、43 和44 這4 種類型保有煤炭?jī)?chǔ)量相對(duì)較多，吸附態(tài)瓦斯含量較高，但由于可解吸的基本已解吸逸散，剩余吸附瓦斯資源原位開采難度較大，在保存條件較好的區(qū)域，采空區(qū)游離瓦斯量可能較高。11、21、31 和41 這4 種類型，由于煤礦廢棄時(shí)間短，開采深度相對(duì)較深，吸附態(tài)瓦斯向采空區(qū)的涌出速度相對(duì)較高，廢棄煤礦中保有較多的游離態(tài)瓦斯，吸附態(tài)瓦斯主要賦存在保有煤炭資源中。根據(jù)英國(guó)廢棄煤礦瓦斯開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，廢棄煤礦瓦斯開發(fā)在煤礦關(guān)閉后越早進(jìn)行抽采，抽采效果越好[4]，因此，這4 種類型可作為后期勘探開發(fā)的重點(diǎn)。對(duì)12、22、32 和42 這4 種類型，逸散量和涌出量可能相當(dāng)，廢棄煤礦中游離態(tài)瓦斯基本保持穩(wěn)定，如果保有煤炭資源量比例較高(32 和42 型)，采空區(qū)密閉性又較好，那么遺留瓦斯資源中吸附態(tài)和游離態(tài)均較高，整體上吸附態(tài)占優(yōu)勢(shì)，反之如果采空區(qū)密閉性不好，雖仍是以吸附態(tài)為主，但游離態(tài)瓦斯含量可能較低。

結(jié)合以上分析，從瓦斯資源和賦存角度，對(duì)非穩(wěn)定型廢棄煤礦，31、32、41 和42 這4 種類型開發(fā)價(jià)值相對(duì)較大，游離態(tài)瓦斯含量相對(duì)也較高，抽采相對(duì)容易；11、12、21 和22 這4 種類型開發(fā)價(jià)值相對(duì)中等；33、34、43 和44 這4 種類型開發(fā)價(jià)值相對(duì)較差，13、14、23 和24 這4 種類型開發(fā)價(jià)值相對(duì)最差，游離態(tài)瓦斯含量最低，可解吸的吸附態(tài)瓦斯基本均已解吸逸散，后期抽采也困難。

3 實(shí)例分析

3.1 焦作礦區(qū)煤礦廢棄概況及類型劃分

焦作礦區(qū)位于河南省北部太行山東南麓，含煤面積約997 km2，是河南省的主要產(chǎn)煤基地之一，目前，大部分煤礦均已關(guān)閉，廢棄煤礦比例高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005 年及之前，關(guān)閉各類小煤礦約29 座，這類煤礦埋藏淺，產(chǎn)能低；2006-2020 年，關(guān)閉各類煤礦約14 座(圖4)，其中2016-2020 年關(guān)閉煤礦8 座，產(chǎn)能最高的為演馬莊礦，達(dá)120 萬(wàn)t/a，其次為方莊礦和朱村礦，產(chǎn)能均在40 萬(wàn)t/a 以上。

圖4 焦作礦區(qū)近15 年來(lái)廢棄煤礦情況Fig.4 Abandoned coal mines in Jiaozuo mining area for recent 15 years

根據(jù)焦作礦區(qū)歷年廢棄煤礦數(shù)量，可得該礦區(qū)廢棄煤礦類型比例如圖5 所示，從圖中可看出，焦作礦區(qū)廢棄煤礦類型以穩(wěn)定型為主，占比約67%，遠(yuǎn)高于其他類型，其次為非穩(wěn)定型初期，占比約19%，非穩(wěn)定型中期和非穩(wěn)定型后期占比分別約12%和2%。雖然穩(wěn)定型占比高，但其主要是早期關(guān)閉的小煤礦，開采深度非常淺，產(chǎn)能非常低，基本均在10 萬(wàn)t/a 以下，其中的瓦斯資源基本不具備開發(fā)價(jià)值。

圖5 焦作礦區(qū)廢棄煤礦類型比例Fig.5 Proportion of abandoned coal mines in Jiaozuo mining area

3.2 主要廢棄煤礦瓦斯資源量估算

基于提出的估算方法，根據(jù)主要煤礦的煤炭開采情況，可對(duì)廢棄煤礦瓦斯資源量進(jìn)行估算，下面以焦作礦區(qū)朱村礦為例進(jìn)行說(shuō)明。

1) 遺煤資源量及保有資源量

朱村礦2015 年關(guān)閉，該礦區(qū)共含煤11 層，其中，一5 煤層和二1 煤層發(fā)育穩(wěn)定，全區(qū)可采，為礦井主采煤層。一5 煤層平均厚1.17 m，原煤瓦斯含量平均3.94 m3/t，揮發(fā)分產(chǎn)率平均為8%；二1 煤厚度在0.86～11.73 m，平均5.28 m，原煤瓦斯含量平均6.09 m3/t，揮發(fā)分產(chǎn)率平均為6%。截止煤礦廢棄，二1 煤查明煤炭資源儲(chǔ)量5 503.04 萬(wàn)t，歷年動(dòng)用煤炭資源儲(chǔ)量為4 502.46 萬(wàn)t(累計(jì)采出量2 475.00 萬(wàn)t，累計(jì)損失量2 027.46 萬(wàn)t，礦井回采率約為55%)，保有煤炭資源儲(chǔ)量1 000.58萬(wàn)t；一5 煤查明煤炭資源儲(chǔ)量1 247.57 萬(wàn)t，歷年動(dòng)用煤炭資源儲(chǔ)量為675.84 萬(wàn)t(累計(jì)采出量361.71 萬(wàn)t，累計(jì)損失量314.13 萬(wàn)t，礦井回采率約為54%)，保有煤炭資源儲(chǔ)量571.73 萬(wàn)t。礦區(qū)兩個(gè)主采煤層遺煤量為2 341.60 萬(wàn)t(表2)。

表2 朱村礦煤炭開采情況Table 2 Coal mining in Zhucun Mine

2) 遺煤中瓦斯資源量估算

由于朱村礦煤層原始瓦斯含量小于10.00 m3/t，根據(jù)式(4)進(jìn)行計(jì)算，得到二1 煤殘存瓦斯含量為3.18 m3/t，一5 煤殘存瓦斯含量為1.67 m3/t。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(1)-式(3)，可得朱村礦開采層遺留煤炭中瓦斯資源量約為0.69×108m3，其中，二1、一5煤開采層遺留煤炭中瓦斯資源量分別為0.64×108m3、0.05×108m3；開采層未動(dòng)用煤炭中瓦斯資源量約為0.84×108m3，其中，二1、一5 煤開采層遺留煤炭中瓦斯資源量分別為0.61×108m3、0.23×108m3；開采層殘存瓦斯資源量約為1.53×108m3。

根據(jù)以上估算方法，可分別估算出演馬莊礦、方莊礦、馮營(yíng)礦、小馬村礦、韓王礦、白莊礦和吳村礦的廢棄瓦斯資源量(表3)。估算焦作礦區(qū)近15 年來(lái)關(guān)閉的煤礦中開采層廢棄瓦斯資源量約為26.06×108m3，其中，保有煤炭資源中瓦斯資源量約為20.75×108m3，動(dòng)用煤炭遺煤中瓦斯資源量約為5.31×108m3。需說(shuō)明的是這里面不包含礦區(qū)內(nèi)小煤礦及未開采層的瓦斯資源量。

表3 近15 年來(lái)焦作礦區(qū)關(guān)閉煤礦遺留煤炭瓦斯資源量Table 3 Gas resources of remaining coal of abandoned coal mine in Jiaozuo mining area for recent 15 years

3.3 廢棄煤礦瓦斯資源評(píng)價(jià)

根據(jù)焦作礦區(qū)廢棄煤礦分布特征，可知焦作礦區(qū)廢棄煤礦包括穩(wěn)定型和非穩(wěn)定型兩大類，其中穩(wěn)定型占有較大比例，而這一部分主要是早期廢棄的小煤礦，其廢棄時(shí)間較長(zhǎng)，早期開采區(qū)域埋深也相對(duì)較淺，瓦斯資源大部分均已逸散，因此重點(diǎn)針對(duì)非穩(wěn)定型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)以上模型，近5 年，焦作礦區(qū)主要煤礦廢棄較多，基本屬于41 型，即廢棄煤礦中保有煤炭資源量相對(duì)較高，廢棄時(shí)間相對(duì)較短，游離態(tài)瓦斯保存可能較好。從瓦斯資源和賦存角度，演馬莊礦、方莊礦、馮營(yíng)礦和白莊礦開發(fā)價(jià)值相對(duì)較大，特別是演馬莊礦保有煤炭資源量較高，瓦斯含量也較高，具有較大的開發(fā)潛力；小馬村礦、朱村礦和韓王礦開發(fā)價(jià)值相對(duì)中等，此種類型以小馬村礦為代表，小馬村礦屬于11 型，從估算的資源量可看出，此種類型保有煤炭資源量遠(yuǎn)低于動(dòng)用煤炭遺煤資源量，其中瓦斯資源量主要以遺留煤炭中瓦斯資源為主，若采空區(qū)密閉性較好，則其能夠形成游離型煤層氣藏，反之，其開發(fā)價(jià)值將大打折扣；吳村礦開發(fā)價(jià)值相對(duì)較差，雖然其遺留煤炭中瓦斯資源量相對(duì)較高，但其可解吸量有限，且已解吸部分逸散的概率比較大。

此外，根據(jù)焦作礦區(qū)主要礦井的水文地質(zhì)概況可知，焦作礦區(qū)主要礦井均受煤層頂?shù)装搴畬拥挠绊?，煤礦關(guān)閉后，可能由于地應(yīng)力重新分布，在平衡過(guò)程中，巖層或斷層將采空區(qū)和含水層溝通，采空區(qū)存在被淹的可能性。這種情況將導(dǎo)致兩種情況，一種是采空區(qū)和地面具有溝通通道，使游離氣沿通道逸散(圖6a)；另一種是采空區(qū)和地面沒(méi)有通道溝通，則采空區(qū)瓦斯在地下水的作用下可能重新運(yùn)移聚集于采空區(qū)或煤層頂板某一空間，形成氣藏(圖6b)，具體情況尚需要進(jìn)一步進(jìn)行勘查。

圖6 礦井水作用下瓦斯運(yùn)移Fig.6 Sketch map of gas migration under the action of mine water

4 結(jié) 論

a.基于目前我國(guó)廢棄煤礦實(shí)際情況，提出了廢棄煤礦瓦斯資源量計(jì)算模型，該模型具有所需參數(shù)少和實(shí)用強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；基于廢棄煤礦廢棄時(shí)間，將廢棄煤礦劃分為穩(wěn)定型和非穩(wěn)定型兩類，其中非穩(wěn)定型又進(jìn)一步劃分為非穩(wěn)定型初期、中期和后期3 個(gè)階段；通過(guò)分析廢棄煤礦瓦斯資源賦存特點(diǎn)和廢棄煤礦類型，構(gòu)建了廢棄煤礦瓦斯資源評(píng)價(jià)模型，將其劃分為16 個(gè)類型，并對(duì)其特點(diǎn)和開發(fā)價(jià)值進(jìn)行了評(píng)價(jià)，從瓦斯資源和賦存角度，將其開發(fā)價(jià)值分為相對(duì)較好、相對(duì)中等、相對(duì)較差和相對(duì)最差四類。

b.根據(jù)構(gòu)建的瓦斯資源估算和評(píng)價(jià)模型，以焦作礦區(qū)為例，估算焦作礦區(qū)近15 年來(lái)主要廢棄煤礦開采層廢棄瓦斯資源量約26.06×108m3，其中，保有煤炭資源中瓦斯資源量約20.75×108m3，動(dòng)用煤炭遺煤中瓦斯資源量約5.31×108m3；礦區(qū)中大部分廢棄煤礦屬于41 型，開發(fā)價(jià)值相對(duì)較好，但由于焦作礦區(qū)煤層受含水層影響較大，后期需進(jìn)一步勘查。