黔西水城矿区煤层气赋存主控因素分析
(1.中国煤炭科工集团重庆研究院重庆400037；2.瓦斯灾害监测与应急技术国家重点实验室重庆400037)
摘要:煤层气利用是促进煤矿安全、清洁、经济发展的必然要求，是减少环境污染的重要措施，也是增加能源供应的有效措施。主要介绍了黔西水城矿区的区域地质背景及特征，分析了水城矿区煤层气的赋存规律及主控因素。研究表明，水城矿区煤层气的赋存主要受区内向斜构造、层内沉积环境和层序体系域的影响，煤层气的具体赋存主要受小构造、盖层、煤层赋存和煤质的控制。研究结果可为贵州西部煤层气的开发利用提供参考。
关键词:煤层气赋存规律，构造盖层影响因素
基金项目:国家科技重大专项34“国家煤矿煤层气(瓦斯)开发信息平台”(2011zx 05040-005-011)。
作者简介:董国伟，1981出生，男，山西运城人，工程师，博士生，主要从事煤岩瓦斯动力灾害及瓦斯赋存规律研究，中国煤炭科技集团重庆研究院，重庆市沙坪坝区上桥三村55号，400037。联系电话:15923355967，电子邮箱:leng285@ tom。com
迁西水城矿区煤层气赋存的主要因素分析
董祁祥秦木光黄
( 1.中国煤炭技术工程集团公司重庆研究院气体与火灾研究所，重庆400037；2.瓦斯灾害监测、预防与应急控制国家重点实验室，重庆400037
文摘:煤层气利用是促进煤矿安全发展的必然要求，是减少环境污染的重要措施和增加能源供应的有效措施。摘要:文章主要介绍了黔西水城矿区区域地质背景及特征、黔西水城矿区含煤地层。对黔西水城矿区煤层气成藏规律及控制因素进行了分析研究，研究表明，在区域上，煤层气成藏主要受黔西水城矿区向斜构造的影响；在平面上，煤层气成藏主要受沉积环境和层序体系域的影响，煤层气成藏主要受当地矿井构造、盖层、煤等因素的控制。对煤层气储层参数特征进行了测量和分析。介绍了目前煤层气开发利用技术。研究成果可供黔西地区煤层气开发时参考。
关键词:煤层；CBM积累法则；结构；封面；影响因素
1黔西地区水城矿区概况
贵州水城矿业(集团)有限责任公司(以下简称“水城矿区”)位于六盘水煤田西北段。水城矿区主要从事煤炭开采。矿区煤系地层为上二叠统龙潭组(宣威组)。根据地质构造和开采条件，矿区自西北向东南划分为7个独立矿井(多建于70年代初):①盛源煤矿；②大湾煤矿；(3)那罗寨煤矿；④王家寨煤矿；⑤冈川部煤矿；6红旗井；⑦老鹰山煤矿。
盛源煤矿和大湾煤矿位于二塘向斜，红旗煤矿、大川部煤矿、王家寨煤矿和那罗寨煤矿位于大川部向斜，老鹰山煤矿位于小河向斜。水城矿区构造轮廓见图1。
图1水城矿区构造轮廓图
水城矿区出露的地层有:上二叠统峨眉山玄武岩(P12)、上二叠统龙潭组(P22)、下三叠统飞仙关组(T1)、中三叠统嘉陵江灰岩(T2)和第四系表土(Q)。主要煤层1，2，4，7，8，9，1，13。
2贵州西部水城矿区区域地质背景
水城位于扬子陆块西南缘。它不仅受扬子板块构造演化的控制，还受水城断陷带演化的控制。本区主要有北西向构造、北东向构造和近东西向构造[1] ~ [4]。
盘县-六盘水断裂、水城断裂和师宗-桂阳断裂控制了水城矿区龙潭组煤层和煤层气的赋存。晚二叠世晚期含煤地层中的燕山运动使含煤地层中出现大面积褶皱，奠定了后期控煤构造的轮廓。喜马拉雅运动造成了含煤地层中的裂缝，对煤层气的富集产生了一定的影响[2]。参见图2。
北北东向同沉积断裂对贵州晚二叠世沉积格局起主导控制作用，而近东西向和NEE向同沉积断裂的差异沉降叠加使沉积格局进一步复杂化，形成“东西分带、南北分带”的沉积聚煤格局。这导致了贵州西部水城矿区三角洲潮坪环境和泥质潮下环境的出现[2]。参见图3。
图2贵州省晚二叠世主要基底断裂轮廓图
晚三叠世南部，水城地区为大陆剥蚀区。火八冲期的岩相古地理与巴南期基本相似。晚三叠世二桥期，水城地区进入陆相沉积阶段，东部为剥蚀，西部为内陆湖泊环境，发育一套湖相碎屑岩含煤沉积，但仅形成煤线和薄煤层。
图3水城矿区晚二叠世沉积环境图
3贵州西部水城矿区煤层气赋存规律
水城矿区分为三个煤层气地质构造单元，煤层气地质单元1:二塘向斜，包括盛源煤矿和大湾煤矿；煤层气地质单元2: Okawabe向斜。纳入该构造单元的矿井有红旗煤矿、大川部煤矿、王家寨煤矿和那洛寨煤矿。煤层气地质单元3:小河向斜部分，老鹰山煤矿就在这个构造单元内。
影响煤层中煤层气赋存的主要因素是断层、褶皱、盖层、煤层赋存状态和煤质。
3.1构造对煤层气赋存的影响
二塘向斜、大川部向斜和小河向斜控制着煤层气的赋存。小河向斜构造最复杂，煤层倾角大，构造应力集中，容易形成瓦斯突出。大川部向斜从南到北大河边煤矿→王家寨煤矿→那洛寨煤矿构造复杂程度增加，煤层气含量逐渐增加；二塘向斜构造相对简单，向斜轴部埋藏较深，煤层气大于两翼。
图4二塘向斜11煤层煤层气含量与煤层底板泥岩厚度的关系。
3.2盖层对煤层气赋存的影响
盖层受沉积环境和层序体系域控制。水城矿区煤层气含量一般随着煤层顶底板泥岩含量的增加而增加。盖层是影响水城矿区煤层气赋存的原因之一，但影响相对较小。以二塘向斜为例，如图4所示。主煤层11和13形成于海侵体系域晚期，靠近最大洪泛面，主煤层1位于海侵体系域中晚期[5] ~ [7]。
3.3煤层赋存状态(煤厚)和煤质特征对煤层气赋存的影响
煤层中煤层气含量随着煤层厚度的增加而增加，但相关系数不高。
煤层甲烷压力随着煤层底板标高的降低和煤层埋深的增加而增加，相关系数较高。以二塘向斜为例，如图5所示。
向斜中，煤层瓦斯压力随煤层倾角的增大而减小，符合煤层瓦斯压力与煤层倾角的一般规律，但相关性不高。
水城矿区煤质变质程度差异不大，对煤层气赋存影响不大。
3.4含水层对煤层气赋存的影响
水城矿区煤系地层及其上覆岩层的含水层富水性弱，含水层对煤层气赋存影响不大。
图5二塘向斜11煤层煤层气压力与埋深的关系。
3.5水城矿区煤层气赋存规律区，二塘向斜、大川部向斜、小河向斜控制煤层气赋存，小河向斜构造最复杂，煤层倾角大，构造应力集中，易形成瓦斯突出；大川部向斜从南到北大河边煤矿→王家寨煤矿→那洛寨煤矿构造复杂程度增加，煤层气含量逐渐增加；二塘向斜构造相对简单，向斜轴部埋藏较深，煤层气大于两翼。
从地层上看，水城矿区最大水淹面附近整体煤层气以11、13煤层最大，1煤层次之，7、8、9、4、2号煤层次之。
通过对构造、沉积、煤层赋存、煤质等因素的分析，发现同一地质单元内的煤层气储量主要受埋深和高程的控制，相关系数一般大于0。7.煤层中的煤层气含量随着埋深的增加而线性增加，随着海拔的降低而线性增加。局部地区受小构造、顶底板岩性、煤厚、煤质控制，相关系数基本小于0。7.
4主要结论
(1)盘县-六盘水断裂、水城断裂和师宗-桂阳断裂控制了水城矿区龙潭组煤层和煤层气的赋存。
(2)区内二塘向斜、大川部向斜和小河向斜控制着煤层气的赋存，小河向斜、大川部向斜和二塘向斜的轴线大于其两翼。
(3)从地层上看，水城矿区最大水淹面附近11、13煤层整体煤层气最大，1煤层次之，7、8、9、4、2煤层次之。
(4)综合分析构造、沉积作用、煤层赋存状态、煤质等因素，发现在同一地质单元内，同一煤层的煤层气赋存主要受埋深和标高控制，局部受小构造、顶底板岩性、煤厚和煤质控制。
参加考试，贡献力量
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