淮南矿区煤层气地质控气因素概述
责任编辑：cnlng 浏览：1603次 时间： 2012-04-24 02:49:29 | 作者:韩思杰 袁骏 刘亚东
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摘要:淮南矿区位于安徽省淮河中游，阜淮铁路横穿境内，与京九、京沪铁路及淮河相连，交通十分方便。淮南煤田是国家煤炭生产建设重点矿区之一，东西长约100km，南北宽约25km，含煤面积近3000km2，是华东地区经济发展的重要能源基地。矿区现有生产矿井11对和l对在建矿井其中..
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淮南矿区位于安徽省淮河中游，阜淮铁路横穿境内，与京九、京沪铁路及淮河相连，交通十分方便。淮南煤田是国家煤炭生产建设重点矿区之一，东西长约100km，南北宽约25km，含煤面积近3000km2，是华东地区经济发展的重要能源基地。矿区现有生产矿井11对和l对在建矿井其中煤与瓦斯突出矿井7对。自建矿以来,淮南矿区共发生瓦斯突出117次，其中特大型(1000t以上)突出2次，给安全生产造成重大影响,据估算矿区每年向大气排放煤层气近3亿m3既造成了很大的资源浪费，也造成了环境污染。因此加强对淮南矿区煤层气资源地质特征的研究，积极探讨煤层气开发技术对改变华东和安徽的能源结构、改善大气环境以及煤矿安全生产，具有重要的战略意义。 淮南矿区预测2000m以浅煤层气资源量为4900.38亿m3，1500m以浅2347.86亿m3，1000m以浅862.29亿m3，是华东煤层气储量最大的地区。矿区煤层气储量总体东高西低，以谢李深部中心的东部区域含量最高，西部的谢桥矿井含量较低。主采煤层C13-1、B11b煤层气含量最高，一般为10-26m3/t，含量梯度最大为4.6m3/100m；瓦斯压力大，2-6MPa，实测最高达6.4MPa；煤层渗透率低，属难以开发的煤层气资源。全煤田有谢李区、潘集深部区、谢桥张集深部区三个高含量区。按照年开发抽采煤层气量10亿m3计，可持续发展约500年。 淮南煤田煤层气赋存总量表 （单位：亿m3） 隶属区块合计-1000m以上-1000m至-1500m-1500m以下 淮南矿业集团公司谢李区1096.464.55732.44299.05 潘集、古沟区1311.20268.61883.87158.72 顾桥、丁集区471.73230.31241.42 潘北、朱集区531.41171.45359.96 张集、谢桥区257.54127.37130.17 上窑、沈家岗1232.46 小计4900.38862.292347.861690.23 国投新集能源公司展沟、口孜集560.1375.25184.85 新集、刘庄区467.77158.07309.7 小计1027.87533.32494.55 合计5928.251395.612842.411690.23 (引自赵干等《淮南矿区煤层气开发利用现状及展望》，2007) 2.控气地质因素 煤层气富集的必要前提是生成、储集、封盖、保存等方面条件及其动态发展过程的有利配置，是构造因素主导下多地质因素综合作用的结果。分析淮南矿区有关的地质控气因素制约下的煤层气聚集规律，将有利于煤层气区带的评价和优选，并为煤层气资源勘探开发部署提供决策依据。 构造类型。淮南煤田总体上为一近东西向展布的断层、褶皱构造发育地区, 称为“淮南断褶带”。淮南煤田的复向斜构造是在晚侏罗世—白垩纪定型的。该煤田最为重要的构造是阜凤逆冲推覆构造、南部的谢桥向斜和位于向斜北部并与之平行发育的潘集背斜。 断层在一定程度上控制了煤层气突出危险带、区的分布，也影响到对煤田构造形态的正确认识，断层的查明、研究对煤层气安全和高效开采具有重要意义。淮南地区断层较发育, 逆冲推覆系统前锋带由阜阳一凤台断裂、阜阳一李邹孜断裂、山王集断裂、舜耕山断裂四条主要断裂组成。褶皱推覆构造一方面既可形成区域性的封盖构造条件，有利煤层气保存，另一方面又强烈破坏煤层的原生结构使得煤层渗透性降低，从而导致煤层含气量高而物性比较差。 煤阶类型。矿区的煤种均为烟煤，镜质组反射率Ro,max为0.688%-1.046%，主要有气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤和瘦煤等，以中变质高挥发分（33%-42%）的气煤和1/3焦煤为主。按美国的成功经验，中变质程度的煤层对煤层气的生成和保存是非常有利的。 由淮南矿区部分煤层的煤岩显微分析结果可以看出，镜质组的含量为44.29%-69.70%，平均51.89%；惰质组20.50%-38.27%，平均29.39%；壳质组5.20%-25.33%，平均15.27%；无机物矿物2.15%-5.48%，平均3.82%。较高含量的镜质组，不仅是产气的最大贡献者，也为煤层气的储存提供了大量的空间，同时，低的无机物含量使煤层中有足够大的煤基质颗粒内表面来吸附煤层气。 另外，矿区煤的宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型煤。这些资料说明淮南矿区的煤种对煤层气资源的生成是较有利的。 煤层厚度。煤厚是该矿区煤层主要的特征之一，淮南矿区主要含煤地层为石炭、二叠纪，可采煤层主要分布在二叠纪，煤系地层总厚350m，含可采煤层9-18层，可采煤层的总厚22-34m，自下而上分为A、B、C、D、E五组。其中C1，单厚度达6m。具有煤层多、间距近、单层厚度达、总厚度大、煤层分布连续稳定的特点，对煤层气赋存非常有利。 围岩的封闭性。煤层顶底板岩层封闭性的好坏，对煤层气的保存起着非常重要的作用。淮南矿区煤层的直接顶板岩层多为致密的粘土岩、砂质泥岩等，封闭性好；即使部分地区是砂岩，也多为低渗透或小渗透的岩层，使煤层气得以在煤层内较好的保存下来。 水文地质条件。 水文地质条件控气具有双重性，它既可导致煤层气逸散，又能起到贮存聚集煤层气的作用，其根本原因是地层压力的变化。煤储层和顶板含水层构成一个完整的地下水径流系统，在高储层压力、高含水层势能的地区，也是煤层气富集的地区。而在地下水排泄区，储层压力和含水层势能降低，煤层气逸散。淮南矿区总体上由于上部3层隔水层的阻隔，使煤系地下水补给来源贫乏，水平运移缓慢，垂直渗透性差，近于封闭状态。因此，在这一地区的单斜、向斜构造中煤系地层凡与底部含水层接触区，如张集、潘集（背斜南翼）、谢李深部等井田煤层中的煤层气都比较富集。 渗透率。淮南矿区的煤层为中变质程度、埋深适中，主要煤层的惰质组含量达29.39%，惰质组中的孔隙是以中孔和大孔为主，其含量愈高煤的渗透性愈好，但是，矿区煤储存的渗透率普遍低，究其原因，矿区处于高的地应力场中，各主要煤层的孔隙度低(0.022%-4.3%)，而且在高的地应力场中，煤层的外生节理大多紧闭。煤层的渗透率受多种因素影响，但是，最主要的因素是有效地应力，据中国矿大的赵阳升等人对煤体的孔隙、裂隙、裂缝在三维应力作用下的渗流规律的研究后认为，即使是一条裂缝，在高的应力作用下，其渗透率也非常低，甚至不渗透。所以，淮南矿区的煤层气开发，应该在借鉴国内外先进技术的基础上，在提高渗透率上寻求突破。 淮南矿区煤岩类型多为中变质烟煤、煤层厚、封闭性好，但构造条件相对复杂、地应力高、煤储层的渗透率低，所以，应该因地制宜的研究和探索适合该地区煤层气资源地质条件的开发技术。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://www.ems86.com总第441期2012年第04期（1月28 日出版）-----转载须注名来源 参考文献 [1] 傅学海等.煤层气地质学[M]徐州：中国矿业大学出版社.2007 [2] 唐鹏程等.煤层气成藏机理研究[J]中国矿业.2009.18 [3] 金学玉.淮南矿区煤层气综合利用现状及展望[J]中国煤层气.2004.1 [4] 叶建平等.水文地质条件对煤层气赋存的控制作用[J]煤炭学报.2001.26 [5] 赵干等.淮南矿区煤层气开发利用现状及展望[J]中国煤层气.2007.04 |
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