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沁水煤田南部煤层气赋存及开发_图文

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沁水 煤田 南部 煤层气 开发 图文
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第23卷第3期 2西煤炭 01.23 003 沁水煤田南部煤层气赋存及开发 李德 (山西煤田地质局,山西太原030摘要:通过对沁水煤田南部地质构造的分析,总结了赋气构造类型,同时揭示了沁水煤田南 部煤层气的开发前景。 关键词:沁水煤田;南部;煤层气;开发 中国分类号:3 文献标识码:A 沁水煤田为我国煤炭工业的重要基地之一,这 里煤层气资源丰富,构造条件有利于煤层气的生成 和富集,因此,研究这里煤层气赋存的构造条件对煤 层气的开发具有重要的作用。 1 沁水盆地南部煤层气赋存构造条件 区域构造背景决定煤盆地的大地构造位置和形 成时代、煤层的沉积作用类型和厚度、煤层构造变形 程度和埋藏深度。区块构造型式决定了煤层气赋存 的构造部位、煤储层的裂隙发育程度、煤层气藏类型 和保存条件。因此区域构造背景和区块构造型式是 决定煤层气赋存的重要因素。下面从区域构造背 景、区块构造型式和赋气构造类型3个方面进行分 析,以探讨沁水盆地南部煤层气赋存的构造条件。 1.1沁水盆地区域构造背景 沁水煤田位于吕梁一五台隆褶带的东南侧,为 晋东南坳褶带沁水坳限的范围,是山西境内唯一没 有被断裂切割保留完整的煤盆地,构造变形较弱,主 要含煤地层为山西组和太原组,其中山西组为一套 河流三角洲相含煤沉积,太原组为一套滨海平原环 境下形成的海陆交互相含煤沉积。聚煤期古构造环 境主要表现为:板内构造稳定,板缘受古蒙古洋演化 的控制。晚古生代末,随着古蒙古洋的闭合,海水向 南退出,华北板块内部转化成大型的内陆湖泊沉积 环境。至晚三叠世,华北东部隆起,西部鄂尔多斯盆 地仍维持湖泊沉积环境。早侏罗世末期,随着太平 洋板块向西移动,并向华北板块之下俯冲,在华北中 部主压应力方向为东西向,构造变动在形态上主要 为大型开阔褶皱,形成了太行山复背斜、沁水复向 斜、霍山背斜等。晚侏罗世至早白垩世,随着太平洋 板块活动性的加强,主压应力方向转变为北西西一 南东东方向,在华北中部形成了太行山北北东向线 性挤压带,沁水盆地东缘的获鹿一晋城断褶带为其 组成部分,同时沁水复向斜北部轴向向东偏转成北 北东向。晚白垩世至新生代,主压应力方向转为北 东—南西向,相应的构造变动以改造先期变形为主, 构造类型以断裂为主,褶皱次之。在沁水盆地南缘 形成了近东西向,向南凸出的弧形伸展断裂系,沁水 盆地西侧叠加了汾河断陷伸展构造系。总之,早中 侏罗世形成的沁水盆地的后期构造变形比较微弱, 基本上保留了其原型盆地的构造面貌(见图1),在盆 圈1沁水盆地区域构造背量田 地周缘,煤层埋深小于300 m,处甲烷风化带,向盆 地腹部,煤层埋深达2 000 利于煤层气开 发。在盆地环状斜坡带,煤层埋深300 m~1 500 m, 这里煤层厚度大,分布连续稳定,热演化条件适中, 构造变动轻微,地层倾角小,有利于煤层气的生成和 收稿日期:25 作者简介:李德(1969一),男,山西平陆县人,工程师,主要从事煤田地质技术工作。 维普资讯 。 1.2沁水盆地南端构造型式 沁水盆地南端的潘庄井田、大宁井田东部、寺河 井田西北部、成庄井田东部所在的区块,山西组3号 煤层含气量高达15 m3/t~30 m3/t,太原组15号煤 层含气量一般为5 m3/t~10 m3/t,甲烷浓度平均在 96%以上,为煤层气富集区。该块总的构造形式呈 向北倾的单斜。其东部为北北东向展布的伊候山断 褶带,西部为北东一东西向展布的寺头一土沃弧形 断裂系,南部为近东向展布的驾岭一南岭断裂系,北 部为北西向展布的河西断裂系。区块构造类型主要 为一系列轴向北北东向和南北向的宽缓褶皱。地层 倾 一般为5。~15。,两翼基本对称,断层稀少(图 2). 霄辩 向辩 正明 逆鲫 图2沁水盆地南靖构造形式圈 1.2.1寺头一土沃弧形断裂系 寺头一土沃弧形断裂系沿端氏一寺头一土沃一 线分布,在芹池以北,断层走向北东,断层下盘为晚 二叠世,断层上盘为三叠世,在芹池以南,断裂走向 近东西,主要发育在二叠纪地层中。主要断层有寺 头断层、城后腰正断层、土沃正断层及沁水正断层 等。 1.2.2伊候山断褶带 该带发育在陈沟以南的中奥陶世灰岩中,由一 系列强烈挤压的紧密褶皱和断裂组成,褶皱两翼倾 角一般为20。~30‘,东翼较陡,西翼稍缓。断面倾角 多在60。以上。主要褶皱为伊候山背斜;断层主要 为白马寺逆断层、陈沟正断层和伊候山正断层。 陈沟以北、北北东向展布的伊候山断褶带被北 西向展布的河西断裂系截切。地表为大面积第四纪 松散沉积物覆盖,局部有石炭纪、二叠纪地层分布, 构造以开阔不对称的褶皱及地堑为主。断裂主要有 河西正断层和高都正断层,规模都不大。 1.3沁水盆地南端赋气构造类型 沁水盆地南端煤层气富集区,即潘庄井田、大宁 井田、寺河井田西北部,成庄井田西部所在区块,构 造简单、地质平缓且连续完整,东西长40 北 宽20 层气的赋存与褶皱构造密切相关。据 晋城矿务局勘探资料表明,潘庄井田的南沟向斜,磨 掌向斜、前长城岭向斜、窦庄向斜的轴部;潘河向斜 东翼,煤层气含量均大于20 ml/g.r.在这些向斜翼 部的低部位,煤层气含量为15 r~20 ml/g·r, 其中马庄背斜、郑庄背斜、鹿底背斜轴部煤层气含量 小于5 ml/g.r.这说明向斜构造是该区块主要的赋 气构造,背斜翼部是次要的赋气构造,背斜轴部不利 于煤层气的赋存。这是因为在褶皱的不同构造部位 上,小断层的发育程度不同,这些小断层控制着气体 的排放和聚集。在背斜的轴部,由于派生的局部张 应力作用,致使这些区域张性、张扭性小型开放性断 层发育,不利于煤层气聚集,而有利于逸散。在背斜 翼部,由于派生的局部压应力作用,致使张性小断层 不发育,气体顺运移较穿层运移难,有利于煤层气的 聚集与保存。向斜构造在其形式和发展过程中,处 于挤压状态,地应力集中,张性、张扭性的断裂系统 很不发育,具有封闭气体和保持弹性应变能的有利 条件,因此是煤层气赋存的主要构造。 综上所述,沁水盆地南端煤层气赋存的构造条 件为: a.聚煤期构造稳定,后期构造变形微弱,基本上 保留了原型盆地构造面貌的向斜盆地的环状斜坡 带,有利于煤层气的生成和聚集。 b.在向斜盆地的环状斜坡带上,以次级宽缓褶 皱为主,并由走向北东东向、北西向、近东西向和北 东一东西向四组断裂系所围限的区块,是煤层气富 集的有利地区。 中有利 区块内的向斜构造是主要的赋气构造,背斜翼部是 次要的赋气构造,背斜轴部不利于煤层气的赋存。 2 沁水煤田南部煤层气开发前景 2.1开发优势 a.沁水煤田煤炭资源丰富,煤层厚度大,分布稳 定,煤的变质程度普遍较高,煤级均在肥煤以上。本 煤田构造简单,断层稀少,煤层的封盖条件好,有利 于煤层气的保存。 b.近年来的勘探实践证实,沁水煤田煤层气生、 储、盖条件及可采性均较好。过去认为煤层气开发 主要在中变质煤区进行,高变质煤层渗透性差,可采 性不好。实践证明,晋城潘庄施工气(下转第47页) 维普资讯 :改进回采工艺提高煤炭质量 47 将机组割煤前进的速度由原来的1.5 m/改为1.2 m/以使煤靠自身的重力下落,减少 了截齿对煤的破坏。 3.3改变放顶煤的方式 15206工作面,煤厚7 组采高2.5 有 4.5 作面约60%的块炭是靠放顶煤 来完成的,如何提高回收率,如何放好煤,就成了提 高块炭率的关键。因此在确定放顶煤方式上,一方 面了解同行的放顶煤方法,另一方面,根据本采区煤 质、煤的硬度、厚度等理论数据,改变放煤方式,将原 来的单向间隔放顶煤改为双向间隔式放顶煤,经过 几个月的试验,该种放顶煤方式提高了回收率,也相 应使块炭率提高约3%. 3.4改进两端头的回采工艺 3.4.1增加工作面放项煤长度 采煤工作面以前两端头各5架不放顶煤,经实 地观察分析,制定措施后,适量放顶煤以减少资源损 失,增加块炭率,为了防止冒顶造成顶板管理难度加 大,见矸后停止放煤。 3.4.2机头回柱放顶 改变过去先切槽子后放密集柱工艺,为先放密 集柱后切槽子,让顺槽溜子在老空区内留1片~2 片,把掉落的煤拉出。 3.4.3采用人工在端头回收块炭 为更好地回收一切资源,两端头人员每班从老 空区用耙子回收约1 3.5减少块炭在转载中的损耗 设专人观察采区煤仓的存煤情况,当发现煤仓 存煤少于1/2时,设法通知装煤人员,停止装煤,减 少块炭进入煤仓时的冲击力,减少了块炭的损耗。 4经济效益分析 通过采取以上措施,块炭率由去年的27.5%提 高到30.7 96.2002年,15206综放面10个月出煤 52.9万t,块炭按10个月加权平均测算,增加了块 煤1.89万t,块炭与混煤差价平均为109元,较 2001年利润增加了206元,较20了250万元,取得可观的经济效益。 45014,of to 本文责任编辑刘新光 (上接第34页)井日采气达3 000 远超过 工业流气下限标准,韩庄H 1号井渗透性达5 此证明,沁水煤田南部煤层气有较好的 开发条件。 c.据现存资料分析,中国东部有大型气田远景 的主要有两个地区,其中之一是沁水煤田,包括阳 泉、潞安、晋城等矿区。在煤田的北翼和南翼可以成 为初期开发地段,将来还可以向东西冀及轴部扩展, 此区位置靠近东部,位于华北盆地中部,向东部输气 条件优越。此区开发如获成功,将成为中国高变质 煤区煤层气开发的新领域,可为东部城市的经济、环 境保护及人民生活带来良好的社会效益。 2.2进一步开发研究方向 沁水煤田的北部端区和南部端区,已施工煤层 气评价孑L 5个~6个,据钻孑以作为山 西省目前最有利的开发区块。但就目前的勘探和研 究程度,对小断层的重视不够,没有查明落差较小的 断层,而落差较小的断层也对煤层气的赋存起控制 作用,今后应加强这方面的研究。 影响煤层气开发的因素很多,但构造条件对煤 层气的分布影响较大,估计是影响煤储层渗透性及 煤层气产量的主要因素。因此,在一个区块部署勘 探工程之前,一定要详细了解该区内的构造情况,在 此基础上全面了解区内的煤层、含气量、水文地质特 征等对煤层气开发至关重要的参数。 (下转第61页) 维普资讯 :小煤矿掘进通风存在的问题及对策 61 煤层,严禁任何两个工作面之间串联通风。此外,还 规定,采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。 有关 规定,方可恢复工作。 2.8推广掘进安全技术装备系列化 在加强瓦斯检查,综合防尘措施,隔爆和自救措 施中,实施掘进安全技术装备系列化,可提高矿井防 灾和抗灾能力,降低矿尘浓度和噪音,改善掘进工作 面的作业环境,尤其是煤巷掘进工作面的安全性得 到很大提高,小煤矿也应该推广。 .T~i 46011of in in to in e 文责任编辑 刘大为 (上接第47页) in I 30006,‰) he in is of is is 。 . . 本文责任编辑刘大为 维普资讯
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