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沁水盆地煤层气地质条件评价60935096

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沁水 盆地 煤层气 地质 条件 评价 60935096
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© 1994   涛 (1967 - ) , 男 , 高 级 工 程 师 , 煤 田 地 质 勘 探 专 业 毕 业 , 现 在 太 原 煤 炭 气 化 (集 团 ) 公 司 从 事 煤 矿生 产 管 理 与 技 术 工 作 。沁 水 盆 地 煤 层 气 地 质 条 件 评 价冀   涛 1 , 杨 德 义 2(11太 原 煤 炭 气 化 (集 团 )有 限 责 任 公 司 , 山 西 太 原   030024;21太 原 理 工 大 学 矿 业 工 程 学 院 , 山 西 太 原   030024)摘   要 : 沁 水 盆 地 煤 变 质 程 度 高 , 煤 层 厚 度 大 , 煤 层 埋 深 适 度 , 构 造 简 单 , 从 煤 层 气 形 成 的条 件 来 看 , 是 我 国 煤 层 气 勘 探 开 发 最 有 利 的 地 区 之 一 。 开 发 利 用 沁 水 盆 地 的 煤 层 气 资 源 , 对 于 改善 中 国 的 能 源 结 构 , 加 快 地 区 经 济 发 展 , 都 具 有 重 要 的 意 义 。关 键 词 : 沁 水 盆 地 ; 煤 层 气 ; 评 价中 图 分 类 号 :   文 献 标 识 码 : B    文 章 编 号 : 1671 - 0959 (2007) 10200832041  地 质 概 况沁 水 盆 地 位 于 山 西 省 东 南 部 , 含 煤 面 积 29500 煤炭 储 量 5100亿 t, 为 特 大 型 含 煤 盆 地 。 自 上 元 古 代 山 西 陆台 形 成 , 到 古 生 代 广 泛 海 侵 , 本 区 沉 积 了 前 寒 武 系 、 寒 武系 , 加 里 东 运 动 本 区 隆 起 , 缺 失 上 奥 陶 统 、 志 留 系 、 泥 盆系 、 下 石 炭 统 地 层 。华 夏 系 拗 陷 控 制 了 中 上 石 炭 世 的 沉 积 , 海 陆 交 互 相 含煤 岩 系 本 溪 组 、 太 原 组 平 行 不 整 合 于 中 奥 陶 统 之 上 。 二 叠纪 阴 山 构 造 带 隆 起 , 海 水 退 出 , 转 化 为 过 度 相 的 山 西 组 含煤 沉 积 。 煤 系 平 均 总 厚 200m。 二 叠 系 石 盒 子 组 、 石 千 峰 组为 煤 系 主 要 盖 层 , 厚 500~ 1500m。造 密 集 发 育 , 主 要 为 大 型 断 裂 的 两 侧 或 临 近 地 区 , 岩 石 力学 性 质 处 于 中 等 强 度 。 10煤 主 要 位 于 研 究 区 东 南 部 、 西 南部 地 区 。 岩 性 以 粉 砂 岩 为 主 , 构 造 属 中 等 发 育 区 , 局 部 小构 造 密 集 发 育 , 主 要 为 大 型 断 裂 的 两 侧 或 临 近 地 区 , 岩 石力 学 性 质 处 于 中 等 强 度 。3) 稳 定 顶 板 分 布 区 : 2煤 主 要 位 于 研 究 区 的 西 部 , 岩性 以 细 砂 岩 、 粉 砂 岩 为 主 , 构 造 发 育 中 等 , 岩 石 力 学 强 度较 高 。 10煤 主 要 位 于 研 究 区 的 中 部 、 北 部 , 岩 性 以 细 砂 岩 、粉 砂 岩 为 主 , 构 造 发 育 中 等 , 岩 石 力 学 强 度 较 高 。4) 非 常 稳 定 顶 板 分 布 区 : 2煤 主 要 位 于 研 究 区 的 西部 , 从 沉 积 、 构 造 、 岩 石 力 学 等 方 面 分 析 , 均 属 于 稳 定 情况 。 岩 性 主 要 以 细 砂 岩 为 主 , 构 造 极 少 发 育 , 岩 石 力 学 强度 高 。 10煤 主 要 位 于 研 究 区 的 西 南 部 、 北 部 地 区 , 从 沉 积 、构 造 、 岩 石 力 学 等 方 面 分 析 , 均 属 于 稳 定 情 况 。 岩 性 主 要以 细 砂 岩 为 主 , 构 造 极 少 发 育 , 岩 石 力 学 强 度 高 。3  结   语木 城 涧 矿 区 2、 10号 煤 层 顶 板 的 岩 性 均 以 粉 砂 岩 、 细砂 岩 为 主 , 局 部 见 泥 岩 ; 岩 性 组 合 以 粉 砂 - 细 砂 岩 组 合 为主 ; 受 断 裂 影 响 , 顶 板 岩 体 裂 隙 较 发 育 , 顶 板 较 破 碎 。 以稳 定 和 中 等 稳 定 型 为 主 。 根 据 已 开 采 的 部 分 区 域 来 看 , 评价 的 结 果 是 比 较 合 理 的 , 对 该 矿 在 顶 板 管 理 、 维 护 等 方 面具 有 一 定 的 指 导 作 用 。 综 合 指 数 法 , 是 一 种 新 型 的 评 价 方法 , 它 丰 富 了 对 客 观 事 物 的 分 析 研 究 手 段 , 在 木 城 涧 矿 的应 用 结 果 与 实 际 情 况 基 本 一 致 , 该 方 法 值 得 推 广 。参 考 文 献 :[ 1 ]   葛 道 凯 . 平 顶 山 矿 区 综 采 面 顶 板 稳 定 性 的 沉 积 模 式 [ J ] 学 报 , 1994, (2).[ 2 ]   彭 苏 萍 . 复 合 型 三 角 洲 的 沉 积 特 征 与 沉 积 模 式 [ J ]. 煤 炭学 报 , 1994, 19 (1).[ 3 ]   孟 召 平 . 煤 层 顶 板 沉 积 岩 体 结 构 及 其 对 顶 板 稳 定 性 的 影 响[D ]. 北 京 : 中 国 矿 业 大 学 , 199915.[ 4 ]   李 增 学 , 马 兴 祥 . 实 用 矿 井 地 质 研 究 一 方 法 与 进 展 [M ] : 地 质 出 版 社 , 199311.[ 5 ]   于 双 忠 . 煤 矿 工 程 地 质 研 究 [M ]. 徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出版 社 , 1994: 130~ 140.[ 6 ]   彭 向 峰 , 等 . 煤 层 顶 板 工 程 地 质 分 类 方 案 初 步 研 究 [ J ] 地 质 与 勘 探 , 1997, (6) : 34~ 36.[ 7 ]   王 生 全 , 夏 玉 成 , 等 . 邢 台 显 德 汪 井 田 煤 层 顶 板 稳 定 性 评 价与 预 测 [ J ]. 西 北 地 质 , 1997 (4).[ 8 ]   孟 召 平 . 煤 层 顶 板 沉 积 岩 体 结 构 及 其 对 顶 板 稳 定 性 的 影 响[博 士 学 位 论 文 ] [D ]. 北 京 : 中 国 矿 业 大 学 , 1999.[ 9 ]   刘 海 燕 , 伍 法 权 , 等 . 兖 州 煤 田 主 采 煤 层 顶 板 稳 定 性 特 征 分析 [ J ]. 岩 石 力 学 与 工 程 学 报 , 2006, (7).(责 任 编 辑   章 新 敏 )382007年 第 10期                   煤   炭   工   程                   研 究 探 讨  © 1994 , 燕 山 中 期 成 生 了 太 行 山 、 太岳 山 经 向 构 造 体 系 , 与 南 北 端 的 降 县 - 驾 岭 、 阳 曲 - 盂 县纬 向 构 造 带 联 合 控 制 , 形 成 当 今 的 沁 水 盆 地 。喜 山 期 上 新 世 成 生 晋 中 、 临 汾 盆 地 , 第 三 系 红 土 和 第四 系 黄 土 角 度 不 整 合 于 晚 古 生 代 各 地 层 之 上 , 最 厚 可 达4000m[ 1 ]。沁 水 盆 地 现 今 构 造 面 貌 为 一 近 南 北 向 的 大 型 复 式 向 斜 ,次 级 褶 曲 发 育 。 南 部 和 北 部 以 近 南 北 向 褶 曲 为 主 , 局 部 为近 东 西 、 北 东 和 弧 形 走 向 的 褶 皱 ; 中 部 则 以 北 北 东 向 褶 皱发 育 为 特 点 。 断 裂 以 北 东 、 北 北 东 和 北 东 东 向 高 角 度 正 断层 为 主 , 集 中 分 布 于 盆 地 西 北 部 、 西 南 部 及 东 南 部 边 缘 。2  煤 层 气 地 质 条 件 评 价211  煤 层 埋 深 及 其 分 布煤 层 埋 深 或 者 上 覆 地 层 有 效 厚 度 是 控 制 沁 水 盆 地 煤 层含 气 量 的 主 要 因 素 之 一 , 其 控 制 作 用 表 现 为 随 上 覆 有 效 厚度 增 大 , 含 气 量 增 高 [ 2 ]。区 内 太 原 组 、 山 西 组 煤 层 埋 深 受 环 形 向 斜 构 造 盆 地 和局 部 新 生 代 断 陷 控 制 , 埋 深 由 边 缘 露 头 向 盆 地 中 部 增 大 ,石 炭 系 底 埋 深 0~ 5000余 米 。 其 中 西 北 部 平 遥 、 祁 县 、 太谷 一 带 的 晋 中 断 陷 , 煤 层 埋 深 达 2000~ 5000余 米 , 是 埋 深最 大 的 地 区 ; 沁 县 一 带 是 向 斜 轴 部 , 煤 层 埋 深 约 2000m。埋 深 小 于 1000m 区 域 分 布 于 盆 地 边 部 , 分 布 面 积14750 占 总 含 煤 面 积 的 52% , 以 太 原 ~ 阳 泉 、 襄 垣 ~长 治 、 沁 水 ~ 阳 城 和 沁 源 ~ 安 泽 四 个 地 区 面 积 较 大 。 埋 深1000~ 2000m 含 煤 带 呈 环 带 状 分 布 于 前 两 者 之 间 , 面 积9950 占 总 含 煤 面 积 的 35% , 以 中 南 部 和 东 北 部 分 布 面积 较 大 。212  煤 层 厚 度 及 其 分 布石 炭 系 太 原 组 和 二 叠 系 山 西 组 是 沁 水 盆 地 的 含 煤 组 段 ,共 含 煤 6~ 其 中 , 单 层 厚 度 大 于 015m、 稳 定 分 布 的煤 层 , 太 原 组 为 8号 、 9号 、 15号 煤 层 , 累 厚 3~ 10m, 总体 变 化 北 部 阳 泉 、 昔 阳 、 太 原 西 山 、 榆 次 及 东 部 和 顺 、 左权 一 带 最 厚 , 累 厚 一 般 大 于 7m, 中 部 及 南 部 一 般 5 。山 西 组 为 2号 、 3号 煤 层 , 累 厚 2~ 6m, 分 布 特 征 是 东 南 部潞 安 、 安 泽 、 高 平 、 屯 留 和 北 部 清 徐 、 太 原 西 山 厚 度 较 大 ,一 般 4~ 6m, 其 它 地 区 较 薄 , 厚 2~ 4m。 其 中 太 原 组 15号和 山 西 组 3号 煤 层 是 沁 水 盆 地 分 布 最 稳 定 、 单 层 厚 度 最 大的 煤 层 , 是 煤 层 气 勘 探 开 发 的 主 要 目 标 煤 层 。山 西 组 主 要 可 采 煤 层 厚 度 变 化 于 0~ 715 , 总 体变 化 趋 势 为 由 南 向 北 , 煤 层 厚 度 变 薄 , 不 同 地 区 厚 度 差 异较 大 。 太 原 组 主 要 可 采 煤 层 厚 度 变 化 于 0~ 8 , 总 体变 化 趋 势 为 北 厚 南 薄 , 与 山 西 组 主 煤 层 变 化 趋 势 相 反 。213  煤 级 变 化 特 征煤 的 变 质 程 度 控 制 煤 层 含 气 性 的 分 布 , 表 现 为 随 煤 级升 高 含 气 量 增 加 。区 内 石 炭 系 太 原 组 和 二 叠 系 山 西 组 煤 层 除 在 西 山 和 中部 东 西 两 侧 狭 窄 地 带 为 肥 、 焦 、 瘦 煤 外 , 其 余 绝 大 部 分 地区 均 为 高 煤 级 的 贫 煤 和 无 烟 煤 (413% )。 其 中 ,山 西 组 的 无 烟 煤 分 布 面 积 较 小 , 仅 在 北 部 的 阳 泉 和 南 部 晋城 ~ 阳 城 一 带 分 布 , 太 原 组 无 烟 煤 分 布 面 积 较 山 西 组 明 显扩 大 , 但 仍 分 布 于 盆 地 南 北 两 端 。 煤 变 质 程 度 高 , 高 煤 级分 布 面 积 广 是 本 区 最 明 显 的 特 征 。214  构 造 形 迹 及 展 布21411  褶 曲褶 曲 控 制 煤 层 的 埋 深 。 构 成 盆 地 主 体 构 造 的 沁 水 向 斜为 一 轴 向 式 向 斜 , 其 两 翼 不 对 称 , 西 翼 地 层 倾 角相 对 稍 陡 , 一 般 为 100° ~ 200° , 东 翼 相 对 平 缓 , 一 般 100°左 右 。 在 复 式 向 斜 的 两 翼 发 育 有 一 系 列 次 一 级 褶 曲 , 褶 曲轴 走 向 以 主 , 局 部 地 区 受 后 期 构 造 运 动的 改 造 , 轴 向 改 变 , 如 阳 泉 ~ 寿 阳 一 带 褶 曲 轴 走 向 近 西 山 煤 田 的 西 山 向 斜 轴 呈 “ S” 型 。 从 褶 曲 分 布 的 密 度 看 ,在 盆 地 中 部 的 左 权 ~ 来 远 以 南 、 襄 垣 ~ 沁 源 以 北 地 区 、 南部 的 安 泽 以 南 地 区 相 对 较 高 。 一 般 说 来 , 褶 曲 规 模 较 小 ,延 伸 范 围 有 限 。21412  断 裂断 裂 的 发 育 程 度 及 力 学 性 质 在 局 部 地 区 影 响 煤 层 的 含气 性 。断 裂 性 质 以 正 断 层 居 多 , 断 层 走 向 长 从 几 百 米 到 数 十公 里 不 等 , 断 距 从 几 米 到 4000余 米 , 有 的 可 能 是 导 致 岩 浆上 升 的 通 道 , 断 层 延 伸 方 向 以 主 , 局 部 呈 近 伸 。 断 层 主 要 分 布 在 盆 地 西 北 部 的 西 山 ~ 汾 西~ 霍 州 一 带 和 盆 地 东 南 边 缘 的 襄 垣 ~ 长 治 ~ 高 平 一 带 。 从物 探 资 料 看 , 向 深 部 似 乎 有 断 层 减 少 , 断 距 变 小 的 趋 势 。从 井 下 采 煤 所 观 察 到 的 情 况 看 , 断 层 的 密 度 比 较 稀 少 。 位于 晋 中 断 陷 西 侧 的 断 裂 可 能 是 太 原 期 就 己 存 在 的 同 沉 积 断层 , 它 的 存 在 导 致 西 山 煤 田 与 周 边 地 区 的 地 层 、 岩 性 、 岩相 和 含 煤 性 的 差 异 。 晋 中 断 陷 与 临 汾 断 陷 为 两 个 新 生 代 形成 的 断 陷 盆 地 , 新 生 代 地 层 厚 度 逾 千 米 , 石 炭 二 叠 纪 煤 系埋 藏 深 度 在 数 千 米 , 断 陷 盆 地 周 边 的 断 层 的 断 距 一 般 较 大 。21413  岩 浆 岩 及 陷 落 柱岩 浆 岩 对 其 附 近 的 煤 层 煤 级 影 响 较 大 。 已 有 资 料 证 实 ,在 太 原 西 山 煤 田 西 部 和 临 汾 到 侯 马 一 带 有 二 长 斑 岩 和 闪 长岩 类 出 露 , 物 探 资 料 推 测 在 太 谷 ~ 平 遥 间 有 一 闪 长 岩 侵 入体 , 昔 阳 地 区 有 玄 武 岩 出 露 。 这 些 燕 山 期 和 喜 山 期 的 产 物 ,对 石 炭 二 叠 纪 煤 系 的 影 响 各 异 。 在 沁 水 盆 地 北 部 的 清 徐 、榆 次 、 阳 泉 等 地 存 在 正 磁 异 常 , 南 部 阳 城 、 高 平 、 陵 川 、晋 城 等 地 也 有 正 磁 异 常 分 布 , 这 预 示 着 在 这 两 个 地 区 可 能存 在 隐 伏 体 , 可 能 具 有 岩 基 规 模 。 与 吕 梁 山 己 知 花 岗 岩 异常 对 比 , 推 测 北 部 隐 伏 体 的 埋 藏 深 度 在 2500~ 3000m, 南部 隐 伏 体 的 深 度 在 500~ 1500m 。 另 据 煤 田 勘 探 资 料 , 清 徐施 工 的 中 奥 陶 统 峰 峰 组 灰 岩 中 打 到 花 岗 闪 长 斑 岩 ;阳 泉 二 矿 2 - 69号 孔 在 9号 煤 顶 板 见 到 蚀 变 闪 长 岩 脉 。 这也 为 推 侧 隐 伏 体 的 存 在 提 供 了 有 利 的 佐 证 。48研 究 探 讨                   煤   炭   工   程                   2007年 第 10期  © 1994 、 运 移 和 聚 集 起 着 一 定 制 约 作用 。 陷 落 柱 主 要 在 西 山 、 汾 西 地 区 及 阳 泉 、 寿 阳 地 区 比 较发 育 , 南 部 地 区 也 有 发 现 。 如 阳 泉 三 矿 生 产 中 已 揭 露 出 258个 , 五 矿 90个 , 西 山 杜 儿 坪 矿 己 发 现 573个 , 局 部 地 区 陷落 柱 密 度 可 达 28个 /15  顶 底 板 岩 性受 成 煤 环 境 控 制 , 沁 水 盆 地 石 炭 、 二 叠 纪 煤 层 顶 、 底板 岩 性 基 本 是 稳 定 的 。 太 原 组 主 要 可 采 煤 层 和 局 部 可 采 煤层 的 顶 板 岩 性 多 为 灰 岩 , 这 是 由 于 整 个 聚 煤 作 用 均 发 生 在海 退 期 , 海 侵 作 用 才 导 致 了 成 煤 作 用 的 结 束 。 局 部 地 区 煤层 顶 板 相 变 为 泥 岩 或 粉 砂 质 泥 岩 。 从 钻 孔 统 计 资 料 分 析 ,顶 板 为 生 物 灰 岩 的 占 大 部 分 , 为 泥 岩 的 较 少 , 灰 岩 多 呈 连续 分 布 , 而 泥 岩 呈 零 散 分 布 。 太 原 组 主 煤 层 底 板 岩 性 有95%的 钻 孔 揭 示 为 根 土 泥 岩 或 粉 砂 质 泥 岩 , 分 布 比 较 稳 定 ,厚 度 一 般 3~ 5m, 局 部 地 区 底 板 泥 岩 含 铝 质 较 高 , 可 达 30% , 对 煤 层 气 保 存 十 分 有 利 。山 西 组 主 煤 层 直 接 顶 板 为 泥 岩 、 粉 砂 岩 的 钻 孔 占 统 计钻 孔 总 数 的 65% ; 为 砂 岩 的 钻 孔 占 35% , 其 中 顶 板 为 砂 岩的 钻 孔 主 要 分 布 于 汾 西 — 襄 垣 一 线 以 北 地 区 , 这 是 因 为 该区 古 地 理 环 境 为 上 三 角 洲 平 原 , 分 流 河 道 发 育 , 局 部 煤 层受 冲 刷 , 形 成 砂 岩 为 煤 层 的 直 接 顶 , 这 一 现 象 在 阳 泉 和 西山 地 区 出 现 的 几 率 高 于 其 它 地 区 。盆 地 南 部 为 三 角 洲 前 缘 环 境 , 冲 刷 作 用 发 生 的 较 少 ,所 以 煤 层 顶 板 多 为 泥 岩 或 粉 砂 岩 , 煤 层 直 接 底 板 为 根 土 岩的 占 92% , 砂 岩 占 8%。 泥 岩 厚 度 一 般 在 3~ 5m, 泥 岩 底 板对 气 体 的 保 存 较 为 有 利 。216  煤 储 层 特 征21611  煤 的 孔 隙 度据 西 安 煤 科 院 的 研 究 成 果 , 沁 水 盆 地 石 炭 ~ 二 叠 系 主要 煤 层 的 有 效 孔 隙 度 变 化 在 1115% ~ 7169%间 , 一 般 多 在5%以 下 。 煤 的 孔 隙 发 育 情 况 与 煤 化 程 度 有 关 , 其 中 肥 煤 、焦 煤 的 孔 隙 度 最 低 , 瘦 煤 以 后 又 有 所 增 高 。 从 其 它 一 些 盆地 的 孔 隙 度 测 试 资 料 看 , 低 煤 阶 煤 有 更 高 的 孔 隙 度 。 综 合这 些 结 果 可 以 得 出 , 沁 水 盆 地 煤 的 孔 隙 度 随 煤 化 程 度 的 增高 , 呈 现 出 两 头 高 、 中 间 低 的 特 点 。 此 外 , 煤 孔 隙 的 大 小多 参 差 不 齐 , 不 同 煤 化 程 度 的 煤 , 孔 隙 体 积 分 布 有 差 别 ,各 种 煤 微 孔 都 很 发 育 。 相 对 而 言 , 中 等 变 质 程 度 煤 的 大 孔和 中 孔 比 较 发 育 , 高 变 质 煤 的 过 渡 孔 较 多 。21612  煤 的 渗 透 率煤 层 渗 透 率 的 大 小 决 定 于 煤 层 孔 隙 和 裂 缝 (包 括 内 、 外生 裂 缝 )的 发 育 程 度 , 虽 然 沁 水 盆 地 石 炭 、 二 叠 系 煤 层 演 化程 度 较 深 , 以 高 变 质 的 贫 煤 ~ 无 烟 煤 为 主 , 但 煤 层 中 的 割理 并 没 有 完 全 闭 合 , 加 之 构 造 裂 缝 的 叠 加 , 使 部 分 地 区 煤层 的 裂 缝 系 统 十 分 发 育 , 从 而 预 示 着 煤 层 有 较 高 的 渗 透 性 。本 区 的 煤 层 渗 透 率 具 有 如 下 几 个 现 象 :1) 煤 层 渗 透 率 变 化 范 围 大 , 测 试 最 大 值 为 82184 小 仅 为 01000334) 盆 地 南 北 部 有 差 异 , 总 的 看 , 盆 地 北 部 (寿 阳 地 区 )的 渗 透 率 值 (范 围 值 为 01002~ 82184平 均 19149于 南 部 的 长 治 ~ 晋 城 地 区 (范 围 值 为 01000344~ 2100 均 014683) 盆 地 北 部 太 原 组 煤 层 渗 透 率 (平 均 值 为 341876 于 山 西 组 煤 层 渗 透 率 (平 均 值 01268; 而 盆 地 南 部 的长 治 ~ 晋 城 地 区 则 表 现 为 山 西 组 煤 层 渗 透 率 (平 均 值 为01533 于 太 原 组 (平 均 值 为 0137521613  煤 储 层 压 力沁 水 盆 地 地 层 压 力 在 垂 向 上 和 横 向 上 , 均 有 较 大 差 异 。上 二 叠 统 上 石 盒 子 组 是 区 域 上 的 接 近 正 常 ~ 微 超 压 层 , 地层 压 力 梯 度 在 0101 。 在 钻 井 钻 进 过 程 常 常 出 现涌 水 现 象 , 地 层 水 水 头 常 达 地 表 以 上 数 米 。 二 叠 系 上 石 盒子 组 至 奥 陶 系 马 家 沟 组 , 地 层 压 力 梯 度 逐 渐 降 低 的 趋 势 较明 显 , 据 阳 城 、 阳 泉 和 潞 安 地 区 资 料 计 算 结 果 , 上 石 盒 子组 地 层 压 力 梯 度 平 均 值 为 0100939m, 山 西 组 和 太 原 组为 0100767~ 0100772m, 而 奥 陶 系 峰 峰 组 至 马 家 沟 组仅 0100681m。 地 层 压 力 在 横 向 分 布 上 也 存 在 着 非 均 衡性 , 如 盆 地 南 部 阳 城 ~ 端 氏 地 区 、 盆 地 东 部 长 治 ~ 潞 安 及盆 地 北 部 寿 阳 ~ 阳 泉 地 区 煤 层 气 钻 井 测 试 获 得 的 山 西 组 和太 原 组 煤 层 压 力 梯 度 普 遍 较 低 , 平 均 值 010043 ~010075m, 地 层 欠 压 严 重 。 靠 近 盆 地 中 部 的 沁 参 1井二 叠 系 山 西 组 煤 层 , 深 度 102119m, 地 层 压 力 91635 层 压 力 梯 度 010094m, 表 明 盆 地 中 部 附 近 地 层 属 微欠 压 或 基 本 接 近 正 常 压 力 。21614  煤 的 天 然 裂 隙煤 中 的 天 然 裂 缝 依 据 其 成 因 分 为 割 理 (内 生 裂 隙 )和 外生 裂 隙 两 大 类 [ 3 ]。 割 理 是 煤 变 质 作 用 的 产 物 , 其 发 育 程 度与 地 应 力 的 强 弱 和 变 质 作 用 的 类 型 密 切 相 关 。沁 水 盆 地 燕 山 运 动 的 抬 升 作 用 , 不 仅 使 该 盆 地 侏 罗 纪及 其 之 后 的 沉 积 分 布 局 限 , 而 且 导 致 了 盆 地 绝 大 部 分 地 区煤 系 上 覆 地 层 遭 受 了 至 今 长 达 114亿 年 的 风 化 剥 蚀 作 用 。上 覆 地 层 的 变 薄 , 使 煤 层 所 受 地 应 力 变 弱 , 为 割 理 的 形 成创 造 了 良 好 的 外 在 地 质 环 境 。 同 时 , 燕 山 运 动 导 致 的 区 域岩 浆 热 变 质 作 用 , 使 得 煤 层 上 覆 地 层 不 必 加 厚 , 相 反 在 逐渐 变 薄 的 条 件 下 , 为 煤 层 变 质 程 度 的 加 深 提 供 了 足 够 的 热源 , 为 加 快 沁 水 盆 地 煤 的 热 演 化 进 程 , 促 进 割 理 的 大 量 形成 , 创 造 了 必 要 的 内 在 地 质 条 件 。 起 因 于 燕 山 运 动 的 有 利于 割 理 形 成 的 这 两 种 优 越 的 地 质 条 件 , 使 沁 水 盆 地 高 变 质煤 中 的 割 理 发 育 程 度 并 未 变 差 , 据 盆 地 边 部 煤 矿 煤 样 光 面统 计 , 贫 煤 和 无 烟 煤 的 面 割 理 密 度 为 9~ 16条 /5端 割理 密 度 为 5~ 5割 理 组 合 类 型 以 网 状 为 主 , 次 为孤 立 ~ 网 状 和 孤 立 状 , 开 启 性 较 好 , 偶 见 充 填 。 如 此 好 的 、出 乎 人 们 意 料 的 割 理 特 征 , 为 该 盆 地 的 煤 层 背 景 渗 透 性 的改 善 提 供 了 保 障 。外 生 裂 隙 是 经 过 地 应 力 作 用 , 在 煤 层 中 出 现 的 没 有 显著 错 动 或 位 移 的 破 裂 , 它 们 与 褶 皱 构 造 或 断 裂 构 造 等 有 着582007年 第 10期                   煤   炭   工   程                   研 究 探 讨  © 1994 。 一 般 说 来 , 在 地 层 走 向 或 倾 向 急 剧 变 化的 部 位 或 断 裂 两 侧 , 煤 层 外 生 裂 隙 最 为 发 育 , 这 些 部 位 的煤 层 渗 透 性 因 此 得 以 改 善 , 煤 层 气 井 的 产 能 相 应 地 提 高 。沁 水 盆 地 为 一 大 型 复 式 向 斜 , 与 其 内 部 强 烈 发 育 的 次 级 褶皱 相 伴 生 的 外 生 裂 隙 也 十 分 发 育 。 出 露 地 表 的 石 炭 、 二 叠系 中 的 裂 隙 观 察 结 果 表 明 , 大 多 数 地 区 为 两 组 , 在 北 部 阳泉 地 区 和 南 部 沁 水 地 区 为 3或 4组 。 裂 隙 密 度 因 岩 性 或 相同 岩 性 的 厚 度 变 化 而 变 化 , 其 变 化 范 围 为 2~ 20条 /m。 屯留 地 区 地 表 上 二 叠 统 上 石 盒 子 组 和 煤 矿 中 3号 煤 的 外 生 裂隙 测 量 结 果 表 明 , 地 表 外 生 裂 隙 的 组 数 和 走 向 与 煤 层 中 的基 本 一 致 , 只 是 它 们 的 密 度 不 同 。3  含 气 性 及 煤 层 气 资 源 量 预 测沁 水 盆 地 煤 层 含 气 性 变 化 特 征 的 研 究 表 明 , 制 约 该 盆地 的 煤 层 含 气 性 的 主 要 地 质 因 素 为 煤 变 质 程 度 和 煤 层 埋 藏深 度 [ 4 ]。 变 质 程 度 越 高 , 含 气 量 越 高 , 如 屯 留 井 田 、 韩 庄井 田 和 阳 城 矿 区 , 前 两 个 地 区 分 别 为 瘦 煤 ()和贫 煤 ( 214% ) , 阳 城 矿 区 为 无 烟 煤() , 在 煤 层 埋 深 相 同 , 均 为 500m 的 条 件 下 ,最 高 含 气 量 前 两 个 地 区 为 1615~ t, 阳 城 矿 区 为 38t。 煤 层 埋 深 越 大 , 含 气 量 越 高 , 如 韩 庄 井 田 、 屯 留 井 田 和潘 庄 井 田 , 尽 管 这 三 个 地 区 煤 变 质 程 度 明 显 不 同 , 但 均 呈现 出 随 埋 深 增 加 含 气 量 增 加 的 宽 带 状 线 性 关 系 。从 现 代 煤 层 气 商 业 开 发 的 经 验 和 现 状 考 虑 , 沁 水 盆 地的 煤 层 气 资 源 量 仅 计 算 煤 层 埋 深 300~ 2000 内 的 。 其中 300~ 1000 的 煤 层 含 气 量 和 煤 层 厚 度 数 据 多 , 计 算的 煤 层 气 资 源 量 数 据 相 对 可 靠 , 而 1000~ 2000 上 几乎 无 含 气 量 数 据 , 也 缺 乏 可 靠 的 煤 层 厚 度 资 料 , 计 算 的 煤层 气 资 源 数 据 可 靠 性 相 对 较 差 。 该 盆 地 煤 层 气 资 源 总 量 为410737 × 1012 基 本 相 当 于 美 国 圣 胡 安 盆 地 煤 层 气 资 源 总量 (约 212074 × 1012 1988年 估 算 )的 大 约 2倍 。 其 中 煤层 埋 深 300 ~ 1000m 面 积 内 煤 层 气 资 源 占 总 资 源 量 的4011% , 为 116339 × 1012 1000~ 2000 内 的 资 源 量占 总 资 源 量 的 5919% , 为 214397 × 1012  结   语沁 水 盆 地 煤 层 厚 度 大 , 分 布 面 积 广 , 主 要 煤 层 含 气 量高 , 煤 层 割 理 、 裂 隙 发 育 , 煤 的 原 生 结 构 和 割 理 保 存 好 ,煤 层 气 资 源 量 很 大 , 煤 层 气 产 出 地 质 条 件 良 好 并 已 被 勘 探证 实 具 有 良 好 的 气 产 能 , 具 备 了 进 行 煤 层 气 勘 探 的 基 本 地质 条 件 。 尤 其 是 在 潞 安 矿 务 局 ~ 北 张 店 ~ 线 以 南 , 安 泽 ~沁 水 县 以 东 ; 榆 次 以 东 , 37° 30′纬 线 以 北 , 这 两 个 地 区 煤 层埋 深 均 在 600~ 1200m, 为 最 有 利 区 块 。沁 水 盆 地 煤 田 地 质 条 件 有 一 定 变 化 , 不 同 地 区 煤 层 气富 集 规 律 也 不 尽 相 同 。 只 有 深 入 研 究 全 盆 地 煤 层 气 形 成 的地 质 条 件 , 才 能 客 观 认 识 煤 层 气 赋 存 地 质 规 律 及 高 产 富 集因 素 , 从 中 筛 选 出 一 批 重 点 区 作 为 勘 探 靶 区 , 做 到 有 的 放矢 , 提 高 勘 探 成 功 率 , 以 点 带 面 , 实 施 滚 动 开 发 。参 考 文 献 :[ 1 ]   曹 代 勇 , 吴 国 强 , 等 . 潞 安 矿 区 屯 留 井 田 断 裂 构 造 研 究[ J ]. 中 国 煤 田 地 质 , 1995, (2) : 7~ 10.[ 2 ]   中 国 煤 田 地 质 总 局 . 中 国 煤 层 气 资 源 [M ]. 江 苏 徐 州 : 中国 矿 业 大 学 出 版 社 , 1998.[ 3 ]   张 新 民 , 张 遂 安 , 李 静 , 等 . 中 国 的 煤 层 甲 烷 [M ]. 西 安 :陕 西 科 学 技 术 出 版 社 , 1991.[ 4 ]   秦 勇 , 刘 焕 杰 , 等 . 山 西 南 部 晚 古 生 代 煤 层 的 含 气 性 [ J ] 地 质 与 勘 探 , 1997, (4) : 25~ 30.(责 任 编 辑   章 新 敏 )※ 信 息 资 讯 · 技 术 信 息 ※陕 西 韩 城 发 现 储 量 达 50亿 层 气 田在 韩 城 进 行 煤 层 气 田 勘 探 工 作 的 中 联 煤 层 气 有 限 责 任 公 司 (简 称 中 联 公 司 )近 日 发 现 并 探 明 该 地 区 首 个 煤 层 气 田 , 探 明地 质 储 量 达 50亿 据 介 绍 , 此 次 韩 城 煤 层 气 田 的 发 现 , 是 我 国 继 沁 水 煤 层 气 田 之 后 的 又 一 个 重 要 发 现 。此 次 发 现 的 韩 城 煤 层 气 田 地 质 构 造 比 较 简 单 , 地 层 平 缓 , 煤 层 分 布 相 对 稳 定 , 埋 深 多 在 地 平 面 以 下 300~ 900 ,较 适 合 进 行 煤 层 气 开 发 。 韩 城 煤 层 气 田 的 勘 探 工 作 开 始 于 2001年 , 目 前 , 该 气 田 区 已 钻 13口 煤 层 气 井 , 一 个 由 11口 井 组成 的 试 验 井 组 正 在 进 行 生 产 , 单 井 最 高 产 气 量 达 每 日 3500 单 井 平 均 产 气 量 在 每 日 1800 右 , 显 示 出 了 良 好 的 产 气潜 力 和 开 发 前 景 。据 中 联 公 司 负 责 人 介 绍 , 韩 城 煤 层 气 田 的 技 术 可 采 储 量 为 25105亿 经 济 可 采 储 量 为 22155亿 可 以 建 成 每 年115亿 生 产 能 力 。 并 且 , 随 着 勘 探 、 开 发 工 作 的 进 展 , 该 煤 层 气 田 的 探 明 储 量 还 将 逐 步 增 加 。 韩 城 煤 层 气 田 除 作 为 本地 城 市 燃 气 和 煤 化 工 原 料 外 , 所 生 产 的 煤 层 气 还 可 通 过 管 道 输 送 到 天 然 气 主 要 消 费 地 区 。[本 刊 通
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