貴州煤層氣不易抽采的原因探討

高立森

摘 ?要：煤層氣是威脅貴州煤礦安全的重要因素之一，同時煤層氣又是清潔能源，大量高濃度的抽采出煤層氣具有十分重要的意義。探討貴州煤礦煤層氣不易抽采的原因，為找到適合貴州抽采煤層氣的有效方法提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：貴州煤層氣;抽采

0 引言

貴州煤層含煤層氣量大。煤層開采過程中大量瓦斯涌入采掘作業(yè)空間對礦井安全造成巨大威脅，突出事故頻繁發(fā)生，沒有從根本上消除瓦斯對煤礦安全生產(chǎn)的威脅。貴州礦區(qū)多數(shù)煤層的煤層氣屬難抽煤層，為此有必要對貴州煤層氣的成因和難抽原因進(jìn)行探討。

1 瓦斯生成環(huán)境

1.1 巖漿熱變質(zhì)

區(qū)域巖漿熱變質(zhì)區(qū)古地溫較高，煤儲層物性較好，含氣量高且可解吸率高。黔西地區(qū)煤田煤變質(zhì)作用是在生成煤變質(zhì)作用的基礎(chǔ)上，又疊加了區(qū)域巖漿熱液變質(zhì)作用，加深了煤層的煤化作用，形成了高煤化階段的煙煤和無煙煤。煤巖孔隙中小孔和微孔一般占75%以上，因而煤的內(nèi)表面巨大。

沿盤州斷裂有不同類型和期次的火成巖侵入體，通過斷裂帶溝通熱源通道，舊普安向斜、水城格目底向斜均存在著煤變質(zhì)程度的突變和反常現(xiàn)象。這都是由于黔西地區(qū)存在著燕山期花崗巖和輝綠巖，正是這些巖漿熱液活動的疊加作用，加深了煤層的煤變質(zhì)作用。

1.2 煤層氣含量高

黔西地區(qū)的各式向斜的主采煤層氣含量高，煤層氣含量隨埋深而增加，黔西地區(qū)煤樣的吸附試驗(yàn)表明，埋深至800～1000m，煤層氣量得以穩(wěn)定。埋深500m的主采煤層，其煤層氣含量大多大于15m3/t（圖1六盤水煤層氣含量等值線圖）。

2 瓦斯儲存條件

2.1 煤層透氣性差

貴州位于我國東部濱西太平洋構(gòu)造域和西部特提斯構(gòu)造域的接合部。出露地層自中元古代晚期的梵凈山群（四堡群）至第四系，厚近40000m。在長達(dá)1400Ma的地史時期內(nèi)，歷經(jīng)武陵、雪峰、加里東、海西、印支、燕山和喜馬拉雅等構(gòu)造運(yùn)動形成了現(xiàn)今區(qū)域構(gòu)造和地形的復(fù)雜格局。貴州煤層氣主要賦存于海陸過渡相煤層中，其特點(diǎn)是沉積過程反復(fù)發(fā)生，形成了數(shù)組近距離煤層群，以盤關(guān)向斜為例，煤系地層含煤40至60余層，煤層總厚度為20-40m，其中可采、局部可采煤層12-22層。

黔西地區(qū)煤層分布面積大于200km2的重要聚煤—煤層氣盆地（復(fù)向斜）有近20個。多數(shù)盆地（復(fù)向斜）中主謀層呈穩(wěn)定—較穩(wěn)定的層狀，分布連續(xù)、面積廣，煤層集中（圖2所示）。

2.2 上覆巖層條件

黔西各向斜均為下三疊系飛仙關(guān)組、夜郎組所覆蓋，向斜軸部往往還蓋有中三疊系關(guān)嶺組。下三疊系底部為黃綠、黃灰色粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥頁巖，厚度數(shù)十至數(shù)百米，為良好的區(qū)域性蓋層。而上二疊統(tǒng)煤系地層各主采煤層間泥巖發(fā)育，煤層直接蓋層往往為泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，厚度常大于10m。實(shí)測蓋層孔隙度為2%左右，滲透率10-8～10-9μm2，突破壓力一般大于3MPa，對煤層氣具有良好的封閉性（圖3所示）。

2.3 處于滯流帶承壓水封堵區(qū)

黔西地區(qū)各式向斜中，不少區(qū)帶煤層水水體彈性能量較高。煤系下伏玄武巖是一隔水層，煤系上覆飛仙關(guān)組泥巖、粉砂質(zhì)泥巖也是含水性很弱的隔水層。在橫向上與向斜、地層扭曲、封閉性質(zhì)斷層等非滲透性質(zhì)邊界組合，構(gòu)成了不同程度的遮擋，使地下水活動受阻，形成滯流帶承壓水封堵環(huán)境，氣藏得以保存和富集（圖4）。

3 瓦斯抽采影響因素

3.1 煤層割理發(fā)育、構(gòu)造裂紋適中

煤層氣流的主要運(yùn)移通道是割理系統(tǒng)，割理滲透性往往是決定煤層氣勘探開發(fā)項(xiàng)目成功與否的最重要的儲層特征。

3.2 影響抽采效果的鉆孔圍巖因素

煤層較為松軟，煤層易塌孔，噴孔。頂?shù)装宥嘤心鄮r軟巖，高嶺土巖等，鉆孔壁遇水易膨脹，發(fā)生堵孔。

4 結(jié)論

貴州煤層氣不易抽采的原因是多方面的，沉積過程復(fù)雜、煤層群發(fā)育。煤層厚、埋藏深、透氣性差，致使鉆孔抽采效果差。塌孔、堵孔、孔被水封導(dǎo)致鉆孔不發(fā)揮作用。以上諸多因素導(dǎo)致抽采效果差。貴州煤礦煤層氣的抽采對策是研究原始應(yīng)力條件和改變原始應(yīng)力條件下礦井煤層氣的賦存和涌出規(guī)律。在此基礎(chǔ)上研究強(qiáng)化抽采技術(shù)，提高礦井煤層氣的抽采濃度和抽采量。

參考文獻(xiàn)

[1] 于不凡，王佑安。煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊，煤炭工業(yè)出版社.

[2] 徐彬彬，何明德。貴州煤田地質(zhì)，中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[3] 中華人民共和國煤炭工業(yè)部，《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》，北京：煤炭工業(yè)出版社，2019.

[4] 何學(xué)秋等編著，《安全工程學(xué)》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2002.