黔西地區水城礦區煤層氣賦存主控因素分析
董國偉 王麒翔 覃木廣 黃長國
( 1. 中煤科工集團重慶研究院 重慶 400037;2. 瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室 重慶 400037)
摘 要: 煤層氣利用是推進煤礦安全發展、清潔發展、節約發展的必然要求，減少環境汙染的重要舉措，增加能源供給的有效措施。本文主要介紹黔西地區水城礦區區域地質背景及特征，分析研究了水城礦區煤層氣賦存規律及主控因素，研究表明: 區域上水城礦區煤層氣賦存主要受向斜構造影響，層域上主要受沈積環境及層序體系域影響，具體煤層氣賦存主要受小構造、蓋層、煤層賦存狀態及煤質等因素控制。研究成果可為黔西地區煤層氣開發利用提供參考。
關鍵詞: 煤層 煤層氣 賦存規律 構造 蓋層 影響因素
基金項目: 國家科技重大專項課題 34 “全國煤礦區煤層氣 ( 瓦斯) 開發信息平臺” ( 2011ZX05040 － 005 －011)
作者簡介: 董國偉，1981 年生，男，山西運城人，工程師，博士研究生，主要從事煤巖瓦斯動力災害和瓦斯賦存規律研究，中煤科工集團重慶研究院，重慶市沙坪壩區上橋三村 55 號，400037。Tel: 15923355967，E-mail:leng285@ tom. com
The Main Factor Analysis of CBM Occurrence in Shuicheng Mining Area of Qianxi
DONG Guowei WANG Qixiang QIN Muguang HUANG Changguo
( 1. Research Institute of Gas and Fire，Chongqing Research Institute of China Coal Technology ＆ Engineering Group Corporation，Chongqing 400037，China;2. National Key Laboratory of Gas Disaster Detecting，Preventing and Emergency Controlling，Chongqing 400037，China)
Abstract: CBM utilization is the necessary requirement of promoting the development of coal mine safety and the important measures of reducing environmental pollution and the effective measures of increasing energy sup- ply. The paper mainly introduces Shuicheng mining area of Qianxi regional geological setting and characteristics、 Shuicheng mining area of Qianxi region coal-bearing strata. CBM accumulation regularity and controlling factors in Shuicheng mining area of Qianxi are analyzed and studied，the studys show that regionally，CBM accumulation mainly are affected by Syncline structure in Shuicheng mining area of Qianxi and at the level，CBM accumulation mainly are affected by Sedimentary environments and sequence system tracts and CBM accumulation mainly are controlled by construction，cap rock，coal and other factors in local mine. CBM reservoir bed parameter character- istics are measured and analyzed. CBM exploitation and utilization technology are introduced at present. Research results can be consulted when Qianxi region CBM are exploited.
Keywords: coal seam; CBM; accumulation rule; structure; cover; effect factor
1 黔西地區水城礦區概況
貴州水城礦業(集團)有限責任公司(以下簡稱“水城礦區”)位於六盤水煤田的西北段。水城礦區主營煤炭開采，礦區煤系地層為上二疊統龍潭組(宣威組)，根據地質構造和開采條件，礦區由北西到南東依次劃分為七個獨立的礦井(大多建於上世紀70年代初期):①盛遠煤礦;②大灣煤礦;③那羅寨煤礦;④汪家寨煤礦;⑤大河邊煤礦;⑥紅旗井;⑦老鷹山煤礦。
盛遠煤礦和大灣煤礦位於二塘向斜，紅旗煤礦、大河邊煤礦、汪家寨煤礦和那羅寨煤礦位於大河邊向斜，老鷹山煤礦位於小河邊向斜。水城礦區構造綱要圖見圖1。
圖1 水城礦區構造綱要圖
水城礦區範圍內出露的地層有:上二疊統的峨眉山玄武巖(P12)、上二疊統龍潭組(P22)、三疊系下飛仙關組(T1)、三疊系中統嘉陵江灰巖(T2)及第四系表土層(Q)。主采煤層1、2、4、7、8、9、11、13號煤層。
2 黔西地區水城礦區區域地質背景
水城大地構造位置，處於揚子陸塊西南緣。既受揚子板塊構造演化的控制，又受水城斷陷帶演化的控制。區內主要發育有北西向構造，北東向構造和近東西向構造［1］～［4］。
盤縣—六盤水斷裂、水城斷陷、師宗—貴陽斷裂控制著水城礦區龍潭組煤層及煤層氣賦存。晚二疊含煤地層後期燕山運動使含煤地層發生了普遍褶皺，奠定了後期控煤構造的輪廓，喜馬拉雅運動造成含煤地層形成斷裂，對煤層氣的富集形成了壹定影響［2］。見圖2。
NNE向的同沈積斷裂對貴州晚二疊世沈積格局起著主導性控制作用，而近EW向和NEE向同沈積斷裂的差異沈降疊加導致沈積格局進壹步復雜化，形成“東西分帶、南北分區”的沈積與聚煤格局。導致黔西地區水城礦區出現三角洲潮坪環境和泥質潮下環境［2］。見圖3。
圖2 貴州省晚二疊世基底主要斷裂綱要圖
晚三疊把南期，水城區域已為陸相剝蝕區域;火把沖期巖相古地理與把南期基本相近;晚三疊二橋期，水城區域進入陸相沈積階段，東部為剝蝕區，西部大片為內陸湖泊環境，發育了壹套湖相碎屑巖含煤沈積，但僅形成煤線及薄煤層。
圖3 水城礦區晚二疊沈積環境圖
3 黔西地區水城礦區煤層氣賦存規律
水城礦區劃分為三個煤層氣地質構造單元，煤層氣地質單元1:二塘向斜部分，包括盛遠煤礦和大灣煤礦;煤層氣地質單元2:大河邊向斜部分，本構造單元包括的礦井有紅旗煤礦、大河邊煤礦、汪家寨煤礦和那羅寨煤礦;煤層氣地質單元3:小河邊向斜部分，本構造單元內為老鷹山煤礦。
影響煤層煤層氣賦存的主要因素有斷層、褶皺、蓋層、煤層賦存狀態及煤質等。
3.1 構造對煤層氣賦存的影響
二塘向斜、大河邊向斜和小河邊向斜等控制著煤層氣賦存，小河邊向斜構造最復雜，煤層傾角大，構造應力集中，容易形成瓦斯突出;大河邊向斜由南至北大河邊煤礦→汪家寨煤礦→那羅寨煤礦構造復雜程度增加，煤層氣含量逐漸增加;二塘向斜構造相對簡單，向斜軸部埋深較深，煤層氣大於兩翼。
圖4 二塘向斜11號煤層煤層氣含量與煤層底板泥巖厚度的關系
3.2 蓋層對煤層氣賦存的影響
蓋層受制於沈積壞境及層序體系域，水城礦區煤層煤層氣含量大體是隨著煤層頂底板泥巖的增加而成增大，蓋層是影響水城礦區煤層氣賦存的壹個原因之壹，但影響相對較小。以二塘向斜為例，見圖4。主采煤層11、13號形成於形成於海侵體系域晚期，靠近最大海泛面位置，主采煤層1號位於海侵體系域的中晚期［5］～［7］。
3.3 煤層賦存狀態(煤厚)及煤質特征對煤層氣賦存的影響
煤層煤層氣含量隨著煤層厚度的增加而增加，但相關性系數不高。
煤層氣壓力隨著煤層底板標高的減小而增加，隨著煤層埋藏深度的增加而增加，且相關性系數較高。以二塘向斜為例，見圖5。
在向斜內，煤層的瓦斯壓力隨著煤層傾角的增大而減小，符合煤層瓦斯壓力與煤層傾角的壹般規律，但相關性不高。
水城礦區煤質變質程度差異不大，對煤層氣賦存影響不大。
3.4 隔水層對煤層氣賦存的影響
水城礦區煤系地層及其上覆地層含水層含水微弱，加上隔水層的存在，含水層對煤層煤層氣賦存影響不大。
圖5 二塘向斜內11號煤層煤層氣壓力與埋深的關系
3.5 水城礦區煤層氣賦存規律區域上，二塘向斜、大河邊向斜和小河邊向斜等控制著煤層氣賦存，小河邊向斜構造最復雜，煤層傾角大，構造應力集中，容易形成瓦斯突出;大河邊向斜由南至北大河邊煤礦→汪家寨煤礦→那羅寨煤礦構造復雜程度增加，煤層氣含量逐漸增加;二塘向斜構造相對簡單，向斜軸部埋深較深，煤層氣大於兩翼。
層域上，靠近最大海泛面的水城礦區11、13號煤層整體煤層氣最大，1號煤層次之，7、8、9、4、2 號煤層再次之。
綜合構造、沈積、煤層賦存狀態及煤質等因素分析，同壹地質單元內部，同壹煤層的煤層氣賦存量總體主要由埋深和標高二元控制，相關性系數壹般均大於 0. 7，煤層的煤層氣含量是隨著煤層埋深的增加大致成線性的增加，隨著煤層標高的降低而大致成線性增加; 局部由小構造和頂底板巖性、煤厚和煤質控制，相關性系數基本小於 0. 7。
4 主要結論
( 1) 盤縣—六盤水斷裂、水城斷陷、師宗—貴陽斷裂控制著水城礦區龍潭組煤層及煤層氣賦存。
( 2) 區域上，二塘向斜、大河邊向斜和小河邊向斜等控制著煤層氣賦存，小河邊向斜、大河邊向斜及二塘向斜軸部煤層氣大於兩翼。
( 3) 層域上，靠近最大海泛面的水城礦區 11、13 號煤層整體煤層氣最大，1 號煤層次之，7、8、9、4、2 號煤層再次之。
( 4) 綜合構造、沈積、煤層賦存狀態及煤質等因素分析，同壹地質單元內部，同壹煤層的煤層氣賦存量總體主要由埋深和標高二元控制，局部由小構造和頂底板巖性、煤厚和煤質控制。
參 考 文 獻
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