貴州織金馬家田煤礦區(qū)煤層氣分布特征及價值評價

崔玉朝，高軍波 （貴州中航國際能源開發(fā)有限公司，貴州 貴陽552000

貴州大學資源與環(huán)境工程學院，貴州 貴陽550025）

煤層氣 （瓦斯）是賦存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主并部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層中的烴類氣體。煤層氣作為一種新的潔凈能源，以往常被作為有害氣體而在煤礦采礦過程中排入大氣中，造成了資源的極大浪費。近年來，通過對煤層氣成藏條件、分布規(guī)律、保存特征等[1～9]的深入研究及其產(chǎn)業(yè)化進程[10～13]的推進，煤層氣資源被置于研究熱點及新型補充潔凈能源行列而備受矚目。

貴州素有 “西南煤?！敝Q，煤層氣資源總量十分豐富，特別是織納地區(qū)煤層含氣量最高達27m3/t[14]，是貴州煤層氣高度富集的地區(qū)，該區(qū)地質(zhì)構造復雜，深大斷裂發(fā)育、古地理條件多樣[15，16]，晚二疊世峨眉山玄武巖噴發(fā)，使區(qū)域成煤環(huán)境發(fā)生較大變化，并為煤層變質(zhì)、烴類氣生成提供了高的地熱背景條件，而構造熱事件可促使煤層二次成氣[5]，因此，織納一帶具有良好的煤層氣成藏條件，具有巨大的成藏潛力。為此，筆者根據(jù)貴州織納礦區(qū)織金馬家田煤礦區(qū)勘探資料，系統(tǒng)分析了該礦區(qū)主要可采煤層煤巖及煤層特征、煤層含氣特征及研究區(qū)煤層氣分布規(guī)律等，并對煤層氣資源儲量進行估算，旨在為煤層氣資源科學規(guī)劃、管理和開發(fā)提供詳實的地質(zhì)資料。

1 織金馬家田煤礦煤層特征

織金馬家田煤礦是設計生產(chǎn)能力為60×104t/a的大型煤礦，其含煤層系為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M （P2l），平均厚度317.67m。含煤29～37層，一般含煤32層。其中局部或大部可采煤層5層 （M2、M6、M14、M16、M30煤層），其他煤層均不穩(wěn)定，零星可采或不可采。煤田范圍內(nèi)各煤層總厚度平均21.95m，含煤系數(shù)7%。局部或大部可采煤層 （M2、M6、M14、M16、M30煤層）平均總厚5.91m，占全井田各煤層平均總厚的27%，局部或大部可采煤層含煤系數(shù)2%。

1）M2煤層 位于龍?zhí)督M三段 （P2l3）中部，上距長興組 （P2c）底界23.04～44.70m，平均36.07m；下距M6煤層23.03～38.93m，平均29.22m。井田范圍內(nèi)鉆孔施工有19個孔穿過M2煤層，可采見煤點8個，不可采見煤點11個，煤層厚度0.36～1.52m，平均0.90m?？刹蓞^(qū)面積3.47km2（見圖1），可采性指數(shù)42%，屬較穩(wěn)定的局部可采煤層。一般不含夾石，偶含2層夾石，夾石多為炭質(zhì)泥巖。煤層頂板一般為粉砂巖、砂質(zhì)黏土巖、黏土巖、泥質(zhì)粉砂巖。底板一般為泥巖、炭質(zhì)泥巖、黏土巖。

圖1 煤層可采性示意圖

2）M6煤層 位于P2l3下部，M6煤層上距M2煤層23.00～38.93m，平均29.22m；下距M14煤層64.88～96.66m，平均82.80m。井田范圍內(nèi)鉆探有21個孔穿過M6煤層，斷缺點1個，風化點1個，不可采點1個，可采點18個。煤層厚度0.35～4.86m，平均2.27m。可采區(qū)面積7.58km2（圖1），可采性指數(shù)86%，屬穩(wěn)定的基本全區(qū)可采煤層。含夾石0～2層，夾石多為炭質(zhì)黏土巖、泥巖。煤層頂板一般為砂質(zhì)黏土巖、泥巖、粉砂巖。底板一般為砂質(zhì)泥巖、黏土巖、細砂巖。

3）M14煤層 位于P2l2中下部，上距 M6煤層64.88～96.66m，平均82.80m；下距 M16煤層23.69～46.66m，平均36.63m。穿過該煤層的鉆孔21個，其中可采點14個，不可采點7個。煤層厚度0.21～4.58m，平均1.60m。井田范圍內(nèi)可采面積4.73km2，其可采性見圖1。煤層可采性指數(shù)67%，為較穩(wěn)定的大部可采煤層，一般含0～3層夾石，夾石一般為炭質(zhì)黏土巖。煤層頂板一般為砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖，底板一般為砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂巖。

4）M16煤層 位于P2l2下部，上距 M14煤層23.69～46.66m，平均36.63m；下距 M26煤層43.51～79.32m，平均61.79m。穿過該煤層的鉆孔22個，其中可采點18個，沖刷點1個，斷缺點1個，不可采點2個。井田范圍內(nèi)可采面積8.31km2，其可采性見圖1。煤層可采性指數(shù)82%，為較穩(wěn)定的大部可采煤層。偶含1層夾石，夾石一般為炭質(zhì)黏土巖、炭質(zhì)泥巖。煤層頂板一般為砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)黏土巖，底板一般為黏土巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖。

5）M30煤層 位于P2l1下部，上距M16煤層83.99～115.16m，平均96.52m。下距P3l底界 （峨嵋山玄武巖頂界）54.06～85.76m，平均63.52m。穿過該煤層的鉆孔21個，其中可采點9個，不可采點12個。井田范圍內(nèi)可采面積5.01km2。煤層可采性指數(shù)43%，為較穩(wěn)定的大部可采煤層。結(jié)構較簡單，有時含1層夾石，夾石一般為炭質(zhì)泥巖、泥巖。煤層頂板一般為炭質(zhì)黏土巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖，底板一般為黏土巖、細砂巖、泥巖。

2 煤層氣含量及評價級別的劃分

對煤層氣評價時，煤層氣質(zhì)量體積小于8m3/t為貧氣區(qū)；8～16m3/t為含氣區(qū)；大于16m3/t為富氣區(qū)。筆者對織金馬家田煤礦可采煤層煤層氣 （甲烷和重烴）含量進行測試，結(jié)果見表1。

根據(jù) 《煤層氣資源/儲量規(guī)范》，煤層氣質(zhì)量體積小于8m3/t不估算資源量，M2和M14煤層煤層氣質(zhì)量體積小于8m3/t，故不參加煤層氣資源量估算。由表2可知，對M6、M16、M30煤層分別取樣7件、8件和4件，經(jīng)測試分析，煤層氣平均質(zhì)量體積分別為11.668、17.770、8.416m3/t；其中CH4平均體積分數(shù)分別為84.88%、86.62%和90.09%，屬甲烷富集帶。

表1 各可采煤層煤層氣含量一覽表

3 煤層氣分布特征及資源量估算

3.1 煤層氣分布特征

織金馬家田煤礦區(qū)煤層氣在靠近煤層露頭或風、氧化帶附近時其含量總體偏低，向南部沿伸，煤層氣逐漸升高。筆者重點以M6和M16煤層為例，探討煤層氣分布規(guī)律。

1）構造控制 M6和M16煤層埋藏較深，分別為0～565m和0～660m，受蜂子巖向斜、六子塘背斜及F1和F2斷層影響，向礦區(qū)南部 （深部）沿伸煤層氣含量逐漸升高，M16煤層最高達到36m3/t（圖2、3）。這是因為F2斷層為一逆斷層，而逆斷層利于煤層氣的保存[6]；同時，背斜核部也是煤層氣富集的主要場所，這就是M6和M16煤層中煤層氣含量向深部逐漸升高的主要原因。

圖2 M6煤層煤層氣質(zhì)量體積等值線圖

2）圍巖圈閉 M6煤層頂板巖性為砂質(zhì)黏土巖、泥巖、粉砂巖；底板為砂質(zhì)泥巖、黏土巖、細砂巖。M16煤層頂板以砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)黏土巖為主，底板以黏土巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖。相比而言，M16煤層頂?shù)装鍘r性均較致密，可為煤層氣的保存提供良好的密閉條件，這也是M16煤層中煤層氣含量較高的原因。

3.2 煤層氣資源量估算

采用容積法對井田范圍內(nèi)煤層氣質(zhì)量體積平均值大于8m3/t的煤層煤層氣資源量進行估算。估算方法為：

煤層氣資源量＝面積×視密度×煤厚×煤層氣平均質(zhì)量體積

圖3 M16煤層煤層氣質(zhì)量體積等值線圖

井田范圍內(nèi)主要可采煤層僅有M6、M16、M30煤層的煤層氣質(zhì)量體積平均值 均 大 于 8m3/t， 根 據(jù) 《DZ/T 0216－2002》煤層氣資源/儲量規(guī)范，依據(jù)上述公式，筆者對M6、M16和 M30煤層進行了煤層氣資源量估算，估算結(jié)果見表2。M6、M16和M30煤層煤層氣資源量分別 為 2.2×108、3.2×108、0.8×108m3，以M16煤層煤層氣資源量最富。3層主要可采煤層煤層氣資源量共計6.2×108m3，具有較大的開發(fā)利用價值。

表2 煤層氣資源量估算結(jié)果表

4 結(jié) 論

1）M2、M6、M14、M16和M30煤層煤層氣進行測試，結(jié)果顯示M6、M16、M30煤層煤層氣平均質(zhì) 量 體 積 分 別 為 11.668、17.770、8.416m3/t；CH4體 積 分 數(shù) 分 別 占 到 84.88%、86.62% 和90.09%，屬甲烷富集帶。

2）對M6、M16和M30煤層煤層氣資源量進行估算，估算結(jié)果分別為2.2×108、3.2×108、0.8×108m3，合計6.2×108m3。該井田范圍內(nèi)煤層氣資源儲量豐富，具有較大的開發(fā)利用價值。

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