張長文 張文平

摘 要：文章通過對雙鴨山煤田的地層、構(gòu)造特征及煤層煤質(zhì)的研究，全面分析總結(jié)了整個煤田的煤層氣平面賦存規(guī)律、垂向賦存規(guī)律以及煤層氣賦存規(guī)律與構(gòu)造的關(guān)系，并對全區(qū)煤層氣資源量進(jìn)行了預(yù)測。

關(guān)鍵詞：煤田；煤層氣；賦存規(guī)律；資源量

中圖分類號：P618.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）19-0077-02

Abstract： Based on the study of strata， structural characteristics and coal seam quality of Shuangyashan Coalfield， this paper comprehensively analyzes and summarizes the plane occurrence law， vertical occurrence law of coalbed methane and the relationship between coalbed methane occurrence law and structure in the whole coalfield. The amount of coalbed methane resources in the whole region is predicted.

Keywords： coalfield； coalbed methane； occurrence law； resource quantity

1 地質(zhì)概況

1.1 位置

雙鴨山煤田位于黑龍江省東部雙鴨山市，部分跨寶清縣，為一長軸近東西向的弧形盆地。東西長五十公里左右，南北寬六至十五公里，煤田面積約六百平方公里。煤田自1949年開始建礦至今，已建有八個生產(chǎn)礦井。

1.2 地層

雙鴨山煤田地層按其組合關(guān)系、建造特征可分為中生代以前的基底及以后的蓋層?；字饕上略沤缏樯饺航M成，蓋層由晚中生界和新生界沉積組成，上侏羅統(tǒng)雞西群據(jù)其巖性、沉積旋回、含煤性和其化石特征，自下而上劃分為東榮組、城子河組及穆棱組。以平行不整合關(guān)系覆于雞西群之上者為下白堊統(tǒng)東山組地層，其上為第三系玄武巖和第四系。

1.3 構(gòu)造特征及巖漿活動

雙鴨山盆地總體似一靴形盆地，其走向隨基底的變化而發(fā)生變化，即由東部的近東西而轉(zhuǎn)化為西部的南北向，其北部基本是南傾、平緩的單斜狀態(tài)，并與基底呈不整合接觸。南側(cè)被雙鴨山-寶富逆沖斷裂所切割。含煤盆地內(nèi)部構(gòu)造較復(fù)雜，其規(guī)模以小型褶皺及一般斷裂為主。褶皺構(gòu)造僅在中西部或西南部表現(xiàn)相對較為突出。一般斷裂甚為發(fā)育。西部地帶以北東向的張斷裂、北西向壓性斷裂為主。東部則發(fā)育有北西向的張性斷裂及少見的北東向的壓性斷裂。

煤田的巖漿活動頻繁，多為火成巖侵入，其中西部雙鴨山～禿頂山一帶表現(xiàn)尤為強(qiáng)烈，侵入體大面積分布，而東部的新安、七星、雙陽則表現(xiàn)相對較弱。由于火成巖侵入頻繁，使其周圍的地?zé)嶂瞪撸率刮鞑康貐^(qū)的煤階普遍升高，這也是西部煤變質(zhì)程度較高的原因之一。另外，在侵入巖周圍的煤質(zhì)表現(xiàn)出環(huán)帶狀分布，即圍繞侵入巖的煤層直接接觸可變?yōu)樘烊唤梗来螢闊o煙煤、貧煤、瘦煤、焦煤、肥焦煤、肥氣煤等，雖然這種環(huán)帶狀分布范圍不大，但變化很明顯。據(jù)統(tǒng)計，由于巖漿活動的影響，對煤層的破壞占全煤田總儲量的九分之一，其破壞量高達(dá)1億多噸。因此，本煤田的巖漿熱變質(zhì)作用是重要的變質(zhì)因素之一。

1.4 煤層、煤類、煤質(zhì)特征

雙鴨山煤田共含煤層80余層，煤層間距小，厚度薄，一般為中厚煤層。分布在城子河組和穆棱組中，主要可采煤層均分布于城子河組，穆棱組不含可采煤層。

煤類包括從長焰煤-無煙煤不同牌號的煤，但以氣煤為主，長焰煤、焦煤次之，瘦煤、貧煤、無煙煤、弱粘煤較少。

煤質(zhì)特征屬于低硫、低磷、低-中灰份（以中灰份為主），發(fā)熱量較高，粘結(jié)性較好，為配焦用煤。

2 煤層氣賦存規(guī)律

2.1 煤層氣平面賦存規(guī)律

（1）煤層：煤層在平面上的分布特征有以下兩點(diǎn)：在縱向上，含煤性呈現(xiàn)出由弱到強(qiáng)，又由強(qiáng)到弱的變化，即中部地帶含煤性較強(qiáng)。在橫向上，由西向東遵循弱-較強(qiáng)-強(qiáng)的變化趨勢，即煤層在東部發(fā)育較好。所以，從煤層分布上來看，東部的煤層氣應(yīng)高于西部。

（2）各礦區(qū)瓦斯相對涌出量：從各礦收集的開采煤層時瓦斯相對涌出量來看，最大涌出量四方臺四井為33.62m3/t，除中西部四方臺、寶山、東保衛(wèi)三個礦井瓦斯涌出量相對較高外，東部的新安、雙陽、七星三個礦井涌出量相對較低。

（3）煤質(zhì)：本煤田的煤變質(zhì)類型屬區(qū)域變質(zhì)，但火成巖侵入而形成的接觸變質(zhì)具有局部意義，也是重要的變質(zhì)因素之一。尤其是在平面上，使煤的變質(zhì)程度呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，即水平方向上呈帶狀分布，垂向上分帶不明顯。由于火成巖侵入在西部強(qiáng)烈，使得西部煤變質(zhì)程度較高，在水平方向上自西向東煤的變質(zhì)程度降低。煤的變質(zhì)作用強(qiáng)弱對甲烷含量有直接影響，根據(jù)其煤化作用過程可劃分為三個階段：a.褐煤-長焰煤階段、貧煤階段，CO2含量較高，烴類氣體含量較少，且以CH4為主，主要以生物化學(xué)為主。b.長焰煤-焦煤階段，CO2含量減少，烴類氣體增加，重?zé)N類氣體含量明顯增加，并可能有部分液態(tài)烴。c.瘦煤-無煙煤階段，CO2消失，烴類氣體上升為主導(dǎo)地位，CH4含量高達(dá)97%～99.5%。從本煤田來看，由西向東變質(zhì)程度逐漸降低，嶺東、嶺西以肥煤為主，有部分肥焦煤、貧煤和無煙煤。向東到四方臺、寶山區(qū)以氣煤2號為主，深部有少量的肥氣煤。再向東至雙陽、新安則以長煙煤為主。所以本煤田由東向西產(chǎn)氣率增高，其甲烷含量也逐漸增大。

2.2 煤層氣垂向賦存規(guī)律

（1）煤層厚度：煤層厚度大小直接決定生成煤層氣的量，一般來講，厚度越大生成的甲烷量越大。雙鴨山煤田城子河組含煤30～70余層，其下段含煤10余層，其中可采3～4層，層間距大，不穩(wěn)定；中段含煤18～26層，其中可采6～8層，主要發(fā)育在東部的七星、雙陽、新安三區(qū)，以中厚煤層為主，上部有厚煤層出現(xiàn)，如新安、雙陽的10號煤層，但厚度不穩(wěn)定；上段含煤16～36層，其中可采4～9層，廣布全區(qū)，但以四方臺、寶山礦發(fā)育較好，煤層較穩(wěn)定，以薄煤層為主，中厚煤層次之，有時亦有厚煤層出現(xiàn)，如七星礦的6號、雙陽、新安的8號，但本段上部煤層減少，煤厚變小，間距擴(kuò)大，開始出現(xiàn)含煤性衰退現(xiàn)象。再向上至穆棱組僅含薄煤層，目前尚未發(fā)現(xiàn)有可采煤層。由此可看出，中厚煤層和厚煤層均在煤田東部發(fā)育，所以東部煤層氣的產(chǎn)氣量應(yīng)高于西部。

（2）埋藏深度：本煤田僅在新安礦區(qū)8個鉆孔中進(jìn)行了瓦斯采樣分析實(shí)驗工作，從新安礦采樣點(diǎn)的資料看，甲烷含量最大值為3.24cm3/g，其采樣深度為最大563.2米，所以從采樣深度及甲烷含量看，二者之間有一定的規(guī)律性，即隨深度的增加，甲烷含量逐漸增大。另外，隨著煤層埋深的加大，煤的變質(zhì)程度也相應(yīng)提高，而其甲烷含量也隨之增大。

2.3 煤層氣賦存規(guī)律與構(gòu)造關(guān)系

縱觀全煤田，由東向西構(gòu)造變得復(fù)雜，而礦井瓦斯涌出量也隨之?dāng)U大。在構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)，由于斷裂和裂隙較發(fā)育，地層間相互溝通能力加強(qiáng)，使得煤層氣便于運(yùn)移，富集在有利的構(gòu)造部位（如向斜軸部等）得以儲存，從而形成瓦斯涌出量相對較大的部位，在采掘過程中涌出。

現(xiàn)生產(chǎn)礦井揭露的嶺東、嶺西礦是構(gòu)造復(fù)雜的礦井，每平方公里斷層數(shù)達(dá)40～50條之多，其次是四方臺和寶山礦。當(dāng)遇到半封閉壓扭性或壓性斷裂時，由于瓦斯釋放差，在首先掘到該部位的工作面時，瓦斯量高，有的則產(chǎn)生集中噴出。例如嶺東三井1962年的瓦斯煤塵爆炸事故就發(fā)生在兩條逆斷裂之間，并被火成巖墻分割包圍，形成較好的瓦斯儲存條件，當(dāng)掘進(jìn)回采時，破壞了地應(yīng)力平衡，大量瓦斯隨應(yīng)力釋放，發(fā)生爆炸。

在本礦區(qū)的中西部褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，次級的背、向斜穿插于斷裂之間，對煤層氣儲存具有不可忽視的控制作用。

向斜由于受到水平擠壓力的作用，使巖層向下彎曲，在受到上覆厚巖層靜壓力和下面地層的阻力，地層內(nèi)的瓦斯壓力相對增高，成為封閉性較好的瓦斯儲存構(gòu)造體。例如1984年嶺東6井-420米大巷右翼上山是在向斜軸部掘進(jìn)，因停電瓦斯積聚，違章放炮時引起瓦斯爆炸事件。

背斜由于上覆巖層厚度薄，靜壓力較小，瓦斯壓力相對減小，加之背斜頂部張裂隙發(fā)育，故處于該部的煤層產(chǎn)氣相對較小，其對煤層氣的封閉性能也相對較差。如寶山礦七井以東寬緩的背斜部位瓦斯涌出量就相對較低。由此看出本礦區(qū)西部構(gòu)造復(fù)雜，斷裂、褶皺發(fā)育，所以西部礦區(qū)礦井瓦斯涌出量高于東部。

3 結(jié)束語

綜上所述，本煤田的中厚～厚煤層均分布在東部，相應(yīng)的東部的產(chǎn)氣量應(yīng)高于西部，但由于東部的構(gòu)造比西部簡單，且煤層的變質(zhì)程度比西部弱。經(jīng)采樣分析，中西部礦井瓦斯相對涌出量也比東部大，特別是嶺東礦曾發(fā)生瓦斯爆炸，所以從理論上分析，西部的煤層氣賦存應(yīng)好于東部。但嶺東、嶺西礦由于煤炭儲量太低（保有儲量合計僅有533萬噸），已近報廢。所以雙鴨山煤田的煤層氣資源開發(fā)前景區(qū)應(yīng)為中部和東部，特別是七星-雙陽深部。垂深<2000米煤層氣資源豐富達(dá)81.3億立方米，全區(qū)煤層氣資源量為192.56億立方米。

參考文獻(xiàn)：

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