紅陽煤田徐往子煤層氣開發(fā)評價

趙國軍，鄭昊鵬，遲君竹

(東北煤田地質局103勘探隊，遼寧 遼陽 111000)

紅陽煤田作為沈南地區(qū)較大型的煤礦，而規(guī)劃的遼陽鐵西工業(yè)集中區(qū)壓覆了紅陽煤田徐往子及其周邊井田的地下煤炭資源，使賦存的煤炭資源暫不能開采利用，造成遼陽市煤炭及其伴生資源的損失。因此對紅陽煤田徐往子及其周邊井田壓覆煤層的煤層氣進行資源化開發(fā)，具有現(xiàn)實的經濟與環(huán)境意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于遼寧省太子河區(qū)祁家鎮(zhèn)，行政區(qū)劃屬太子河區(qū)管轄，與紅陽煤田尖臺子南、尖臺子北煤田勘查區(qū)部分重疊?？辈閰^(qū)南北長16.0 km，東西寬14 km，面積35.23 km2。煤礦內煤種單—，主要可采煤層有12煤、13煤，皆為無煙煤三號?？辈閰^(qū)范圍內無生產小煤礦、老窯采空區(qū)。

2 煤層氣開發(fā)的必要性

煤炭不僅關系到當?shù)氐漠a業(yè)和經濟發(fā)展，還涉及到社會和民生問題。壓覆煤炭資源(殘留煤、邊角煤、薄煤難采層)的回收利用問題是煤炭可持續(xù)發(fā)展的一個重要部分，現(xiàn)階段應予以考慮，并得到充分的研究利用。

1)煤層氣開發(fā)利用是節(jié)能減排和減少煤礦瓦斯重特大事故的重要舉措，是國家優(yōu)先扶持的新能源開發(fā)領域。煤層氣資源勘查得到國家和遼寧省的高度重視。

2)煤層氣是與煤伴生的潔凈新能源，屬非常規(guī)天然氣。天然氣是我國的短缺能源，遼寧省對天然氣的需求也很旺盛，特別是勘查區(qū)周邊城市沈陽、遼陽、鞍山等對天然氣都有強烈需求。項目實施將有利于促進遼寧省煤層氣資源的開發(fā)利用，滿足遼陽及周邊城市對天然氣的需求。

3)項目勘查區(qū)位于遼陽市規(guī)劃區(qū)，城市壓煤已成現(xiàn)實，地下煤炭資源暫不能開采利用，但煤層氣資源開發(fā)利用不受城市建設的限制，煤層氣開發(fā)利用可減少自然資源的損失。遼陽市政府希望加快勘查區(qū)范圍內的煤層氣勘探開發(fā)工作，合理開發(fā)利用煤層氣新能源，促進城市經濟社會的快速發(fā)展。

4)徐往子煤層氣勘探開發(fā)在紅陽煤田具有重要的示范意義，有利于推動紅陽煤田的煤層氣開發(fā)利用。同時，對于減少紅陽煤田礦井瓦斯安全事故、降低風排瓦斯帶來的大氣環(huán)境污染也具有重大而深遠的指導意義。

3 煤層氣開發(fā)的可行性

1)紅陽煤田為高瓦斯礦區(qū)，煤層氣資源豐富，預測煤層氣資源量超過200億m3。基于以往的煤田地質勘探成果預測，勘查區(qū)范圍內煤層含氣量高，預測煤層氣資源量大，具備規(guī)模性開發(fā)的資源基礎。

2)2008年2月，東北煤田地質局一〇三勘探隊完成遼寧省國土資源廳委托項目《紅陽煤田煤層氣資源開發(fā)利用可行性研究評價》。評價研究結果表明:勘查區(qū)范圍內具有較好的煤層氣勘探開發(fā)前景。

3)經過近20 a的探索，中國煤層氣勘探開發(fā)已開始步入商業(yè)開發(fā)階段，在沁水盆地南部已形成2 000多口井、3億m3的生產規(guī)模和能力，初步建立了適合中國煤層氣地質特點的勘探開發(fā)理論和技術系列。國內有沁水盆地煤層氣勘探開發(fā)示范區(qū)的經驗和技術，省內有撫順、鐵法煤層氣勘探開發(fā)的成功工程實踐、成功經驗和技術可以借鑒。

4)工作基礎條件良好。項目承擔單位東北煤田地質局一〇三勘探隊在勘探區(qū)及其周邊已開展過多項地質勘探工作，并承擔了前期煤層氣資源評價工作，對該地區(qū)的煤田地質情況有較多的了解，并積累了大量的基于地質與工程資料。中國礦業(yè)大學是國內從事煤層氣勘探開發(fā)的重要技術力量，在煤層氣開發(fā)工程設計與地質研究方面積累了大量成功的經驗。

4 研究區(qū)儲層條件

4.1 區(qū)域構造

紅陽煤田位于東北地臺新華夏系第二沉降帶中，下遼河凹陷帶的東坡，與東西向的太子河凹陷帶的復合部位。煤田南部溫香—鞍山東西向斷裂和北部蘇家屯—渾河北東東向斷裂是紅陽煤田的邊界大斷裂，其產生時期較早，呂梁運動后既已發(fā)育成熟，至始煤田南側營口背斜和北部沈陽隆起的元古界變質巖系抬起，控制了古生界含煤地層的展布，也是煤田南北兩側的自然境界。本次勘查工作重點位于煤田勘探程度較高的尖臺子南井田。該井田位于林盛堡向斜的東翼南段，亦為葛針堡背斜的西翼，為一單斜構造，呈帶狀展布，走向 25°～40°，傾向 NE，傾角 45°～65°，走向長 13.5 km。

4.2 煤層含氣量

勘查區(qū)內煤層氣含量變化的主控因素是煤層埋藏深度、有效埋藏深度及其與風氧化帶垂向上的關系。隨著埋藏深度的增加，煤層氣含量整體上呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢;且淺部煤層氣含量變化快，深部增加相對緩慢。由圖3－7徐往子勘查區(qū)煤層氣組成的三元坐標圖可以看出:勘查區(qū)鉆孔煤層氣主要成分為CH4與重烴，占氣體總量的82%～99%。部分煤田鉆孔煤層氣中N2含量極高，CO2含量相應升高，且該現(xiàn)象主要發(fā)生在煤層埋深較淺的鉆孔中，分析主要由于煤層受到風氧化造成煤層氣的溢失及空氣的進入。

4.3 煤化程度對含氣量的影響

勘查區(qū)內煤屬高變質無煙煤，成粉狀，精煤揮發(fā)分為8.71% ，比重 1.63，容重 1.50，煤的孔隙率為 7.98% 。由于煤的變質程度高，煤化過程中產生大量的氣體，粉煤本身對甲烷有較強的吸附能力，12煤實測干燥無灰基最高含氣量達到41.69m3/t。從勘查鉆孔實測資料來看:3、12、13煤層平均干燥無灰基含氣量分別為 9.989m3/t、21.70m3/t、15.69m3/t。

4.4 頂?shù)装鍘r性對煤層含氣量的影響

12煤含氣量高于13煤的原因，主要是由于12煤頂板為一層較厚的海相泥巖，煤層穩(wěn)定而且比較厚，而13煤頂板巖性為透氣性很強的中、粗砂巖，加之煤層薄，不利于瓦斯的保存。如13剖面上258號孔中的12煤干燥無灰基含氣量為31.99m3/t，而 13 煤干燥無灰基含氣量僅為 16.22m3/t。

4.5 埋深對煤層含氣量的影響

勘查區(qū)內地形平坦，因此煤層埋深變化主要受到井田構造的影響。林盛堡向斜對勘查區(qū)范圍內的煤層埋深起到控制性作用，由于勘查區(qū)位于向斜SE翼，因此勘查區(qū)內煤層埋深由SE至NE逐漸增加，且由于地層傾角較大(45°～60°)，導致煤層埋深變化較快。

勘查區(qū)范圍內，12煤埋深變化在270～1 500m(1 500m為推測值)。隨著煤層埋深的增加，含氣量呈現(xiàn)快速增加的趨勢(不包括巖漿進入煤層區(qū)域)，900m以淺部位噸煤含氣量隨埋深增加的速率為5m3/100m?？辈閰^(qū)深部煤層氣構造保存條件良好，目的煤層含氣量高，使研究區(qū)具備了煤層氣開發(fā)的基礎條件。

5 結語

煤層氣開發(fā)利用是節(jié)能減排和減少煤礦瓦斯重特大事故的重要舉措，是國家優(yōu)先扶持的領域，紅陽煤田煤層氣資源勘查工作一直得到國家和遼寧省的高度重視。紅陽煤田徐往子煤層氣勘察屬于新能源勘查開發(fā)項目，它的將有利于加快遼寧省煤層氣的開發(fā)利用，滿足遼陽及周邊城市對天然氣的需求，促進城市經濟的快速發(fā)展，同時在紅陽煤田也具有示范意義，有利于推動紅陽煤田的煤層氣開發(fā)利用，減少礦井瓦斯安全事故、降低風排瓦斯帶來的大氣環(huán)境污染，因此該項目實施具有重要的經濟和政治意義。

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