黔西大坝煤矿瓦斯地质特征浅析.pdf

2023 年第 8 期2023 年 8 月黔西大坝煤矿预留矿区位于贵州省黔西市，行政区划属黔西市素朴镇，矿区总体构造形态为单斜构造，预留矿区范围内构造复杂程度为中等，含煤地层为龙潭组1。影响煤层瓦斯赋存的主要因素是煤层特征和煤层含气性。大坝煤矿是高瓦斯矿井，通过对大坝煤矿煤层瓦斯赋存因素的分析，探讨煤层瓦斯的分布规律，为煤矿开采方式的选择及煤矿安全生产提供依据。1研究区概况研究区大地构造位于扬子陆块（一级构造单元）黔北隆起（二级构造单元）遵义断拱（三级构造单元）所属的毕节北东向构造变形区2老熊坡背斜的南东翼。区内出露的地层自下而上有二叠系中统茅口组，二叠系上统龙潭组、长兴组，三叠系下统夜郎组、茅草铺组以及第四系。研究区内发育北东向褶曲 2 条（庙脚向斜和唐家寨背斜）。地层总体走向北东向，矿区中部、北东部及东部受褶曲影响。褶曲两翼地层倾向发生一定的变化，地层倾角 14毅35毅，平均倾角 20毅，自西（浅部）到东（深部）倾角变小3。2煤层特征2.1含煤性及厚度分布研究区内含煤地层为龙潭组，为一套海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩含煤沉积。岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤层及灰岩、泥灰岩。研究区内含煤层 713 层，煤层总厚度 2.2010.14 m，平均 6.01 m，含煤系数 4.7%。含主要可采煤层 2 层，分别为 9 号、13 号。2 层主要可采煤层总平均厚度 3.10 m，占煤层总厚度的 52%，稳定程度为较稳定类型3-4。在横向上，煤层数量呈规律性变化，在 303 孔附近最多，超过 12 层，往四周煤层数量逐渐减少，局部略有变化。含煤层 713 层，平均 9 层左右。龙潭组煤层总厚度变化不大，大部分在 410 m 之间，在矿区中西部 402 孔附近区域最厚，达 10 m 以上，往四周逐渐减薄；矿区北西部 302 孔一带最薄，小于 4 m。可采煤层总厚度范围 2.538.78 m，平均 4.48 m，一般 3.004.00 m，变化趋势与龙潭组煤层总厚度变化趋势大体一致，在 402 孔附近区域最厚，达 8 m 以上。在垂向上，分龙潭组下段（P3l1）和龙潭组上段（P3l2）进行描述。龙潭组下段（P3l1）地层厚度 63.11100.02 m，平均 75.62 m；含煤层 15 层，一般 3 层，煤层总厚度收稿日期：2023-02-03作者简介：原晓珠袁 1985 年生袁 女袁 陕西渭南人袁 硕士袁 工程师袁主要从事煤田地质勘探工作遥黔西大坝煤矿瓦斯地质特征浅析原晓珠（贵州省煤田地质局地质勘察研究院，贵州 贵阳 550008）摘要：根据贵州省黔西市大坝煤矿煤层样品化验测试结果并结合煤炭勘查数据对瓦斯地质特征进行分析遥 研究结果表明院 区内各煤层均属于贫甲烷煤层曰 在平面上袁 煤层受断层影响区域袁 煤层倾角陡袁 瓦斯含量相对不稳定袁 规律性不明显遥 研究区 9 号和 13 号煤层的空气干燥基含气量 渊Cad冤 均约8 m3/t袁 未达到算量标准遥 研究区位于黔西市内袁 为国家划定突出矿区遥关键词：大坝煤矿曰 煤层特征曰 瓦斯压力曰 煤层含气性中图分类号：TD712文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0036-03Gas Geological Characteristics of Daba Coal Mine in QianxiYUAN Xiaozhu(Geology Survey Research Institute of Guizhou Coal Geological Bureau,Guiyang 550008,Guizhou,China)Abstract:According to the test results of coal seam samples from the Daba Coal Mine in Qianxi of Guizhou Province,andcombined with the coal exploration data,the gas geological characteristics were analyzed.The research results show that all coalseams in the area belong to methane poor coal seams;on the plane,in the area affected by the fault,the angle of the coal seam issteep,the gas content is relatively unstable,and the regularity is not obvious.The air dry basis gas content(Cad)of the 9#and 13#coal seams in the study area is less than 8 m3/t,which does not meet the calculation standard.The study area is located in Qianxi,which is designated as a prominent mining area by China.Key words:Daba Coal Mine;characteristics of coal seam;gas pressure;coal seam gas content（总第 215 期）能源产业362023 年 8 月2023 年第 8 期0.303.34 m，平均 1.99 m。仅底部含 1 层 13 号可采煤层，厚度 0.242.75 m，平均 0.94 m，该煤层横向连续性一般，厚度有一定的变化，不稳定，局部可采。龙潭组上段（P3l2）为 9 号煤层底板至长兴组（P3c）底界，由灰至深灰色薄至中厚层状粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩以及薄-中厚层状灰岩组成，含煤层 58 层，一般 5 层。厚度变化范围 3.339.05 m，平均5.38 m。含可采煤层 1 层，为 9 号煤层。可采煤层厚度0.817.40 m，平均 2.58 m。2.2煤层的物质组成及孔隙结构主要可采煤层宏观煤岩成分以亮煤为主，镜煤及暗煤次之；煤岩类型以半亮型为主。根据 GB/T 155892013 显微煤岩类型分类 判定可采煤层显微煤岩类型为微镜惰煤。可采煤层镜煤最大反射率（Rmax）为 1.35%2.54%，平均 1.99%，显微硬度为 40.6042.70 N/mm2，平均 41.65 N/mm2，煤的变质阶段为阶段至阶段。根据煤质化验指标，9 号和 13 号可采煤层煤类划分为无烟煤三号（WY3）。煤层的孔隙率是衡量煤层储气能力的标志之一，基于视密度和真密度之间的关系，可算出煤层的孔隙率。区内取各煤层有效化验结果的真、视密度换算得出孔隙率统计值。非常规样孔隙率全区平均为 5.07%，煤心样孔隙率全区平均为 5.01%，说明该区煤层孔隙度属于无烟煤的孔隙度范围，且煤岩成分以镜煤和亮煤为主，而镜煤和亮煤中孔隙以微孔和小孔为主，有利于煤对 CH4的吸附，因此初步判定该区煤层是对煤层气储存较好的煤层。2.3瓦斯增项测试研究区可采煤层瓦斯增测采样 7 件，增测了煤的坚固性系数（f）、瓦斯放散初速度（驻p）、吸附等温曲线试验（等温吸附常数）、煤的孔隙率等项目，测试结果如表 1 所示。对研究区可采煤层 5 个钻孔进行了钻孔煤层瓦斯压力测试工作，测试结果如表 2 所示。突出煤层鉴定的单项指标临界值如表 3 所示。由表 1 和表 2 可知：701 号孔的瓦斯放散初速度未大于 10 mL/s，701-3 号样的坚固性系数大于临界值0.5，煤层的破坏类型多为-类或类，这几项煤层突出危险性指标均未达到表 3 指标，即煤层突出危险性指标未完全达到表 3 指标，该矿区煤层突出危险性暂不能确定，应由鉴定机构根据实际情况确定。但依据 关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见（黔安监管办 2007 345 号），该矿区位于黔西县内，为国家划定突出矿区，建议在今后矿井建井及生产过程中，编制防突专项设计，加强矿井通风或矿井瓦斯预抽放处理，防止发生瓦斯突出事故。表 2钻孔瓦斯压力测定结果表表 3突出煤层鉴定的单项指标临界值3煤层含气性3.1自然瓦斯成分9 号煤层自然瓦斯成分中，CH4体积分数为 097.69%，平均 66.79%；N2体积分数为 0.16%98.23%，平均 31.34%；其他成分 CO2、重烃和 CO 体积分数均较小。13 号煤层自然瓦斯成分中，N2体积分数较高，为0.15%89.85%，平均 58.61%；CH4体积分数为 8.97%99.46%，平均 40.51%；其他成分 CO2、重烃和 CO 体积分数较小。煤层瓦斯分析成果如表 4 所示。3.2瓦斯含量及其变化规律全区可采煤层瓦斯含量为 06.60mL/g，全区平均含量 3.16 mL/g。其中 9 号煤层瓦斯含量为 06.60 mL/g，平均 3.45 mL/g，13 号煤层瓦斯含量为 03.99 mL/g，平均 2.51 mL/g。无号煤层瓦斯含量为 0.1216.47 mL/g，平均 5.74 mL/g。尽管区内可采煤层瓦斯含量小于8.00 mL/g，但 101 号、501 号、502 号、701 号和 702 号钻孔自然瓦斯体积分数超过 80%，因此区内可采煤层仍为高瓦斯煤层。以 9 号煤层为例分析瓦斯平面变化规律，如图 1所示。在平面上，煤层受断层影响区域，煤层倾角陡，瓦斯含量相对不稳定，规律性不明显。9 号煤层 502号、701 号和 702 号孔瓦斯体积分数均大于 80%，但处于断层附近，瓦斯发生运移，使煤层含气减少，瓦斯含量偏低。该次勘探瓦斯采样点较少，瓦斯分布规律不明显，建议以后加密采样，找出瓦斯分布规律，采取有效措施，防止瓦斯事故的发生。煤层钻孔采样等温吸附常数驻p/（mL s-1）f孔隙率/%a/（cm3 g-1）b/MPa-19 号404 号 404-2 号25.5310.92711.1300.425.33701 号 701-1 号19.5280.9779.1280.365.49701 号 701-3 号26.1630.9558.7800.624.7913 号101 号 101-1 号21.6030.99511.5540.274.88301 号 301-1 号22.1160.90712.2400.304.55303 号 303-3 号20.7051.00711.6190.365.14404 号 404-3 号23.2061.04510.2810.245.29表 1瓦斯增测项目检验报告汇总表钻孔煤层煤层深度/mP/MPa303 号5 号544.43 545.430.9713 号626.93 628.021.03404 号9 号594.76 596.710.8313 号637.23 638.780.85501 号5 号175.99 178.091.939 号212.59 214.541.49701 号13 号295.61 297.461.09602 号9 号195.20 197.760.92煤层破坏类型驻p/（mL s-1）fP/MPa芋，郁，吁逸10臆0.5逸0.74注：P为煤层瓦斯压力。原晓珠：黔西大坝煤矿瓦斯地质特征浅析372023 年第 8 期2023 年 8 月图 19 号煤层瓦斯分带图表 4煤层瓦斯分析成果汇总表3.3煤层气资源量研究区 9 号和 13 号煤层的空气干燥基含气量（Cad）均 8 m3/t，未达到算量标准，且 CH4采收率低，预测研究区属于 CH4难抽采区。4结束语根据以上现有资料分析，煤层气未达到算量标准，且 CH4采收率低，预测研究区属于 CH4难抽采区。建议今后加强煤层 CH4分布规律和抽采利用的研究工作，进一步了解该区煤层 CH4资源潜力和气采的可能性，制定预防瓦斯突出的措施。在平面上，煤层受断层影响区域，煤层倾角陡，瓦斯含量相对不稳定，规律性不明显。该次勘探瓦斯采样点较少，获取的瓦斯分布规律不明显，建议在以后的矿井建设和安全生产中，加密采样，找出瓦斯分布规律，从而采取有效措施，防止瓦斯事故的发生。研究区位于黔西市，为国家划定突出矿区，建议在今后矿井建井及生产过程中，编制防突专项设计，加强矿井通风或矿井瓦斯预抽放处理，防止发生瓦斯突出事故。参考文献：1王盼盼.水城矿区小牛煤矿煤层瓦斯赋存条件分析 J.能源技术与管理，2020，45(5)：33-35.2贵州省地矿局.贵州省区域地质志 M.北京：地质出版社，1987.3展文，黄婉.贵州省黔西大坝煤矿勘查区构造特征分析 J.资源信息与工程，2018(2)：45-47.4展文，陈晓明，原晓珠，等.贵州浙商矿业集团有限公司黔西县铁石乡大坝煤矿（预留）资源储量核实及勘探报告 R.贵阳：贵州省煤田地质局地质勘察研究院，2016.（编辑：高志凤）煤层自然瓦斯成分体积分数/%干燥无灰基瓦斯含量/（mL g-1）N2CO2CH4重烃（C2H6+C3H8）N2CO2CH4重烃（C2H6+C3H8）可燃气体9 号0.16 98.2331.340.13 3.741.210 97.6966.790 1.760.670.61 9.832.960.01 0.250.090 6.473.410 0.130.040 6.603.4513 号0.15 89.8558.610.11 0.780.298.97 99.4640.510 0.920.410.76 3.102.220.01 0.080.030.79 3.942.490 0.050.030 3.992.51全区0.15 98.2338.640.11 3.740.930 99.4659.810 1.760.590.61 9.832.770.01 0.250.070 6.473.130 0.130.030 6.603.16煤层露头线及风化带；断层及编号；向斜；背斜；矿界；CH4带；N2-CH4带；瓦斯分带等值线。孔号瓦斯体积分数/%底板深度/m瓦斯含量/（mL g-1）70190.49%7026.4788.94%179.10333.814.75F702F70150199.45%97.19%5022.60214.54420.303.614023.0545.46%434.02斜向脚庙斜斜斜背背寨家唐寨F1向家唐脚庙F34044.4272.1%596.61F238