彬長礦區(qū)煤層氣賦存特征及開采前景分析

1、彬長礦區(qū)煤層氣賦存特征及開采前景分析彬縣煤炭有限責任公司蔣家河煤礦生產技術科劉 會 彬2010-5-20彬長礦區(qū)煤層氣賦存特征及開采前景分析1、礦區(qū)基本概況彬長礦區(qū)位于黃隴侏羅紀煤田中部，地處咸陽市彬縣、長武縣境內。礦區(qū)規(guī)劃面積577.39km2，地質儲量78.91億t；區(qū)內主采煤層為4號煤層，平均厚度19.39m。煤層賦存穩(wěn)定，地質構造簡單，煤質優(yōu)良，灰分小于12，含硫小于0.5，屬低硫、低磷、低灰、高熱值的優(yōu)質動力煤。開采條件優(yōu)越，適宜大規(guī)模機械化開采，是建設大型現(xiàn)代化礦井的理想之地。1997年8月原國家計劃委員會以計交能19971351號文下達了國家計委關于陜西彬長礦區(qū)總體規(guī)劃的批復，批

2、復礦區(qū)新建礦井9對，分別為大佛寺礦井 (其中一期3.0Mt/a，二期8.0Mt/a)、孟村礦井（6.0Mt/a）、胡家河礦（4.0Mt/a）、小莊礦井（8.0Mt/a）、亭南礦井（3.0Mt/a）、下溝礦井（3.0Mt/a ）、官牌礦井（1.2Mt/a）、蔣家河礦井（0.9Mt/a）、水簾洞煤礦（0.90Mt/a），礦區(qū)總規(guī)模41.0Mt/a，其中一期36.0Mt/a，二期41.0Mt/a。礦區(qū)“十五”期間已建成亭南礦井、大佛寺礦井，隨著西安平涼鐵路的開工建設，小莊、孟村、胡家河、雅店礦井及同步建設的馬屋電廠、亭口水庫等礦區(qū)重大建設項目正陸續(xù)建設，將最終把彬長礦區(qū)建設成為安全、高效，集煤、電、

3、路、化工、水利一體化的國內一流、國際領先的現(xiàn)代化礦區(qū)。2、地層特征彬長礦區(qū)地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)鄂爾多斯盆地分區(qū)，從東南向西北沿溝谷依次出露三疊系上統(tǒng)胡家村組（T3h）、侏羅系下統(tǒng)富縣組（J1f）、侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）、直羅組（J2z）、安定組（J2a），白堊系下統(tǒng)宜君組（K1y）、洛河組（K1l）、華池組（K1h）。第三系及第四系覆蓋其上。3、構造特征彬長礦區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部的渭北隆起北緣的彬縣黃陵坳褶帶?？傮w構造形態(tài)為中生界構成的NW緩傾的單斜構造，在此單斜上展布一些寬緩而不連續(xù)的次級褶皺構造。礦區(qū)發(fā)育背斜從南到北有太峪背斜，彬縣背斜，路家小靈臺背斜及礦區(qū)北部的七里鋪西坡背斜（圖）

4、。礦區(qū)構造綱要圖這些褶皺構造兩翼多不對稱，南緩北陡，南翼1-3º，北翼4-8º，它對礦區(qū)煤層分布起著一定的控制作用，背斜軸部常缺失含煤地層及煤層。斷層地表未發(fā)現(xiàn)，在礦區(qū)的水簾礦、火石嘴礦、下溝礦、蔣家河礦生產的礦井中見少量斷距在1.26m的小斷層。4、煤層氣來源1）、彬長礦區(qū)4煤層可采范圍內大面積樣點以氮氣、沼氣為主，甲烷濃度高，含量大，甲烷成分最高值80%以上，最高含量5.4ml/g daf，頂板瓦斯含量與該煤層瓦斯含量基本相同。2）、彬長礦區(qū)的延安組含煤地層，地表無出露，屬于一套生油含煤內陸碎屑河、湖沼相沉積。說明彬長礦區(qū)范圍為一煤炭、石油、天然氣共生區(qū)，瓦斯來源較多，

5、在蔣家河礦井地質報告中將該礦的煤定性為富油不粘煤，說明彬長礦區(qū)煤層中可能含有油成瓦斯。5、封存特征煤層氣的多少取決于保存條件的好壞，主要因素是煤層儲氣條件，區(qū)域地質構造和采礦活動。1）、圍巖透氣性：彬長礦區(qū)4煤層頂、底板均為一厚度較大、透氣性較差的泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖等，頂板厚度12m20m，底板4m10m。其孔隙度低、滲透性差、排驅壓力大，表現(xiàn)為隔氣層性質，對煤層氣起到很好的保存作用。2）、彬長礦區(qū)主要受一系列近東西向寬緩褶皺控制，地層傾角平緩，在同一埋深及條件相同的情況下，煤層傾角越小，煤層氣的含量就越高，同時褶曲構造屬于彈塑性變形，可保留一定范圍的原始應力狀態(tài)，在褶皺的軸部位形成

6、相對的高壓區(qū)和高煤層氣區(qū)，成為煤層氣賦存的良好部位。3）、整個彬長礦區(qū)在中新生代未受到大的構造運動改造，地層完整性好，未發(fā)現(xiàn)有大的斷裂帶和斷層發(fā)育，導致中生代侏羅紀形成的延安組煤層中煤層氣沒有得到有效釋放，附著在煤體內部，致使整個礦區(qū)的煤層氣含量高，具有可觀的儲量。6、平面分布特征彬長礦區(qū)含煤地層主要為侏羅紀延安組地層，總體受印支期形成的一系列褶皺的控制，從南向北依次為太峪背斜，彬縣背斜，大佛寺向斜，路家一小靈臺背斜，含煤地層具明顯的區(qū)塊分布特征。區(qū)內延安組地層含煤8層，其中4#煤為主采煤層，資源量約占彬長礦區(qū)煤炭總資源量的90以上，煤炭資源主要分布在彬縣長武縣境內。由于沉積過程受構造控制的原

7、因，煤層賦存條件較好，多為中厚特厚煤層，礦區(qū)內部煤層最厚的可達30m以上。煤層的分布特點導致瓦斯分布也不均一，具有分區(qū)分段性，加之區(qū)內斷裂發(fā)育較少，煤體內部瓦斯不能有效的釋放，平面上具有向斜核部兩側煤層氣與煤層厚度大的區(qū)塊煤層氣含量較大的特點，所以彬長礦區(qū)的腹地以及向斜核部兩側均為有利勘探開發(fā)部位。7、儲量估計根據(jù)煤層氣資源/儲量規(guī)范(DZ/T0216-2002)，鏡質體反射率小于0.7，屬-變質階段之煙煤，即不粘煤-長焰煤范疇，按規(guī)范規(guī)定其煤層含氣量下限為1m3/t,煤厚下限為0.8m，煤層氣具有可采性。以蔣家河煤礦煤層氣儲量計算為例估算彬長礦區(qū)煤層氣儲量。蔣家河煤礦在小區(qū)域構造上受趙坡向斜

8、控制，其軸部恰好為煤層氣聚集區(qū)。煤層屬不粘煤，鏡質體反射率為0.5930.648%均小于0.7，煤層氣最高含量高達3.13m3/t，最低0.50 m3/t，平均為2.96 m3/t（解吸煤樣瓦斯含量平均值），含氣區(qū)面積不小于9km2（以0.8m煤厚線為下限），煤體容重1.38t/ m3,含氣區(qū)煤層厚約8m，據(jù)此推算煤層煤層氣儲量2.94×108m3，地質勘查報告對4煤層頂板采樣分析結果表明，頂板煤層氣含量與4煤層煤層氣含量基本相同，以此推算圍巖煤層氣含量約為2.9×108m3，蔣家河井田煤層氣地質儲量為5.84×108m3，根據(jù)下溝井田煤層氣抽放率為3035%，蔣

9、家河井田煤層氣開采儲量為1.75×1082.04108m3。蔣家河井田4#煤層煤炭儲量8503萬t，按噸煤煤層氣含量可高達6.87m3/t，彬長礦區(qū)煤炭儲量78.91億t，據(jù)此推算整個礦區(qū)煤層氣地質儲量約為542億m3，開采儲量162.6億m3，具有很大的開采前景。8、結論及意義彬長礦區(qū)煤層氣資源豐富，但是由于礦區(qū)規(guī)劃較晚，勘探程度較低，煤層氣的開采還主要處于井下抽采為主的局部開采階段，地面開采還處于政策規(guī)劃階段，如果能夠盡快的進入實質性開發(fā)開采，將會對區(qū)域經濟和煤炭開采帶來很大的好處。1）煤層氣是一種新型潔凈能源，其開發(fā)利用可彌補常規(guī)能源的不足，在我國無論是工業(yè)用氣，還是民用氣都有

10、著廣闊的市場。彬長礦區(qū)豐富的煤層氣資源量與廣闊的市場是煤層氣開發(fā)的前提。2）減災意義：長期以來煤層氣一直是影響煤礦安全生產的主要災害。大佛寺煤礦、水簾煤礦、火石嘴煤礦均發(fā)生過瓦斯爆炸。瓦斯爆炸與突出不僅為企業(yè)帶來了巨大經濟損失，而且造成嚴重人員傷亡和社會影響。煤層氣的地面開采可以預抽出賦存在煤層中的瓦斯，能有效地降低煤層瓦斯賦存量，杜絕煤炭生產過程中瓦斯災害。3）環(huán)境意義：甲烷是大氣中主要的溫室氣體之一，對紅外線的吸收能力極強，其溫室效應是二氧化碳的21倍。彬長礦區(qū)煤炭產量24.0Mt/a，相對瓦斯涌出量6m3/t,年排放瓦斯高達1.44億m3。過去200300年來大氣中甲烷濃度已增加一倍。據(jù)估算大氣中甲烷濃度每增加1×10-6，可導致地球表面溫度增加1。