贵州煤层气不易抽采的原因探讨

高立森

摘  要：煤层气是威胁贵州煤矿安全的重要因素之一，同时煤层气又是清洁能源，大量高浓度的抽采出煤层气具有十分重要的意义。探讨贵州煤矿煤层气不易抽采的原因，为找到适合贵州抽采煤层气的有效方法提供依据。

关键词：贵州煤层气;抽采

0 引言

贵州煤层含煤层气量大。煤层开采过程中大量瓦斯涌入采掘作业空间对矿井安全造成巨大威胁，突出事故频繁发生，没有从根本上消除瓦斯对煤矿安全生产的威胁。贵州矿区多数煤层的煤层气属难抽煤层，为此有必要对贵州煤层气的成因和难抽原因进行探讨。

1 瓦斯生成环境

1.1 岩浆热变质

区域岩浆热变质区古地温较高，煤储层物性较好，含气量高且可解吸率高。黔西地区煤田煤变质作用是在生成煤变质作用的基础上，又叠加了区域岩浆热液变质作用，加深了煤层的煤化作用，形成了高煤化阶段的烟煤和无烟煤。煤岩孔隙中小孔和微孔一般占75%以上，因而煤的内表面巨大。

沿盘州断裂有不同类型和期次的火成岩侵入体，通过断裂带沟通热源通道，旧普安向斜、水城格目底向斜均存在着煤变质程度的突变和反常现象。这都是由于黔西地区存在着燕山期花岗岩和辉绿岩，正是这些岩浆热液活动的叠加作用，加深了煤层的煤变质作用。

1.2 煤层气含量高

黔西地区的各式向斜的主采煤层气含量高，煤层气含量随埋深而增加，黔西地区煤样的吸附试验表明，埋深至800～1000m，煤层气量得以稳定。埋深500m的主采煤层，其煤层气含量大多大于15m3/t（图1六盘水煤层气含量等值线图）。

2 瓦斯储存条件

2.1 煤层透气性差

贵州位于我国东部滨西太平洋构造域和西部特提斯构造域的接合部。出露地层自中元古代晚期的梵净山群（四堡群）至第四系，厚近40000m。在长达1400Ma的地史时期内，历经武陵、雪峰、加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅等构造运动形成了现今区域构造和地形的复杂格局。贵州煤层气主要赋存于海陆过渡相煤层中，其特点是沉积过程反复发生，形成了数组近距离煤层群，以盘关向斜为例，煤系地层含煤40至60余层，煤层总厚度为20-40m，其中可采、局部可采煤层12-22层。

黔西地区煤层分布面积大于200km2的重要聚煤—煤层气盆地（复向斜）有近20个。多数盆地（复向斜）中主谋层呈稳定—较稳定的层状，分布连续、面积广，煤层集中（图2所示）。

2.2 上覆岩层条件

黔西各向斜均为下三叠系飞仙关组、夜郎组所覆盖，向斜轴部往往还盖有中三叠系关岭组。下三叠系底部为黄绿、黄灰色粉砂质泥岩、钙质泥页岩，厚度数十至数百米，为良好的区域性盖层。而上二疊统煤系地层各主采煤层间泥岩发育，煤层直接盖层往往为泥岩或粉砂质泥岩，厚度常大于10m。实测盖层孔隙度为2%左右，渗透率10-8～10-9μm2，突破压力一般大于3MPa，对煤层气具有良好的封闭性（图3所示）。

2.3 处于滞流带承压水封堵区

黔西地区各式向斜中，不少区带煤层水水体弹性能量较高。煤系下伏玄武岩是一隔水层，煤系上覆飞仙关组泥岩、粉砂质泥岩也是含水性很弱的隔水层。在横向上与向斜、地层扭曲、封闭性质断层等非渗透性质边界组合，构成了不同程度的遮挡，使地下水活动受阻，形成滞流带承压水封堵环境，气藏得以保存和富集（图4）。

3 瓦斯抽采影响因素

3.1 煤层割理发育、构造裂纹适中

煤层气流的主要运移通道是割理系统，割理渗透性往往是决定煤层气勘探开发项目成功与否的最重要的储层特征。

3.2 影响抽采效果的钻孔围岩因素

煤层较为松软，煤层易塌孔，喷孔。顶底板多有泥岩软岩，高岭土岩等，钻孔壁遇水易膨胀，发生堵孔。

4 结论

贵州煤层气不易抽采的原因是多方面的，沉积过程复杂、煤层群发育。煤层厚、埋藏深、透气性差，致使钻孔抽采效果差。塌孔、堵孔、孔被水封导致钻孔不发挥作用。以上诸多因素导致抽采效果差。贵州煤矿煤层气的抽采对策是研究原始应力条件和改变原始应力条件下矿井煤层气的赋存和涌出规律。在此基础上研究强化抽采技术，提高矿井煤层气的抽采浓度和抽采量。

参考文献

[1] 于不凡，王佑安。煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册，煤炭工业出版社.

[2] 徐彬彬，何明德。贵州煤田地质，中国矿业大学出版社.

[3] 中华人民共和国煤炭工业部，《防治煤与瓦斯突出细则》，北京：煤炭工业出版社，2019.

[4] 何学秋等编著，《安全工程学》，中国矿业大学出版社，2002.