彬长矿区煤层气赋存特征及开采前景分析

彬长矿区煤层气赋存特征及开采前景分析
彬长矿区煤层气赋存特征及开采前景分析
1、矿区基本概况
彬长矿区位于黄陇侏罗纪煤田中部，地处咸阳市彬县、长武县境内。

矿区规划面积577.39km2，地质储量78.91亿t；区内主采煤层为4号煤层，平均厚度19.39m。

煤层赋存稳定，地质构造简单，煤质优良，灰分小于12％，含硫小于0.5％，属低硫、低磷、低灰、高热值的优质动力煤。

开采条件优越，适宜大规模机械化开采，是建设大型现代化矿井的理想之地。

1997年8月原国家计划委员会以计交能[1997]1351号文下达了《国家计委关于陕西彬长矿区总体规划的批复》，批复矿区新建矿井9对，分别为大佛寺矿井 (其中一期3.0Mt/a，二期8.0Mt/a)、孟村矿井（6.0Mt/a）、胡家河矿（4.0Mt/a）、小庄矿井（8.0Mt/a）、亭南矿井（3.0Mt/a）、下沟矿井（3.0Mt/a ）、官牌矿井（1.2Mt/a）、蒋家河矿井（0.9Mt/a）、水帘洞煤矿（0.90Mt/a），矿区总规模41.0Mt/a，其中一期36.0Mt/a，二期41.0Mt/a。

矿区“十五”期间已建成亭南矿井、大佛寺矿井，随着西〔安〕～平〔凉〕铁路的开工建设，小庄、孟村、胡家河、雅店矿井及同步建设的马屋电厂、亭口水库等矿区重大建设项目正陆续建设，将最终把彬长矿区建设成为安全、高效，集煤、电、路、化工、水利一体化的国内一流、国际领先的现代化矿区。

2、地层特征
彬长矿区地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区，从东南向西北沿沟谷依次出露三叠系上统胡家村组（T3h）、侏罗系下统富县组（J1f）、侏罗系中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统宜君组（K1y）、洛河组（K1l）、华池组（K1h）。

第三系及第四系覆盖其上。

3、构造特征
彬长矿区位于鄂尔多斯盆地南部的渭北隆起北缘的彬县～黄陵坳褶带。

总体构造形态为中生界构成的NW缓倾的单斜构造，在此单斜上展布一些宽缓而不连续的次级褶皱构造。

矿区发育背斜从南到北有太峪背斜，彬县背斜，路家—小灵台背斜及矿区北部的七里铺—西坡背斜（图）。

矿区构造纲要图
这些褶皱构造两翼多不对称，南缓北陡，南翼1-3º，北翼4-8º，它对矿区煤层分布起着一定的控制作用，背斜轴部常缺失含煤地层及煤层。

断层地表未发现，在矿区的水帘矿、火石嘴矿、下沟矿、蒋家河矿生产的矿井中见少量断距在1.2～6m的小断层。

4、煤层气来源
1）、彬长矿区4煤层可采范围内大面积样点以氮气、沼气为主，甲烷浓度高，含量大，甲烷成分最高值80%以上，最高含量5.4ml/g daf，顶板瓦斯含量与该煤层瓦斯含量基本相同。

2）、彬长矿区的延安组含煤地层，地表无出露，属于一套生油含煤内陆
碎屑河、湖沼相沉积。

说明彬长矿区范围为一煤炭、石油、天然气共生区，瓦斯来源较多，在蒋家河矿井地质报告中将该矿的煤定性为富油不粘煤，说明彬长矿区煤层中可能含有油成瓦斯。

5、封存特征
煤层气的多少取决于保存条件的好坏，主要因素是煤层储气条件，区域地质构造和采矿活动。

1）、围岩透气性：彬长矿区4煤层顶、底板均为一厚度较大、透气性较差的泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等，顶板厚度12m～20m，底板4m～10m。

其孔隙度低、渗透性差、排驱压力大，表现为隔气层性质，对煤层气起到很好的保存作用。

2）、彬长矿区主要受一系列近东西向宽缓褶皱控制，地层倾角平缓，在同一埋深及条件相同的情况下，煤层倾角越小，煤层气的含量就越高，同时褶曲构造属于弹塑性变形，可保留一定范围的原始应力状态，在褶皱的轴部位形成相对的高压区和高煤层气区，成为煤层气赋存的良好部位。

3）、整个彬长矿区在中新生代未受到大的构造运动改造，地层完整性好，未发现有大的断裂带和断层发育，导致中生代侏罗纪形成的延安组煤层中煤层气没有得到有效释放，附着在煤体内部，致使整个矿区的煤层气含量高，具有可观的储量。

6、平面分布特征
彬长矿区含煤地层主要为侏罗纪延安组地层，总体受印支期形成的一系列褶皱的控制，从南向北依次为太峪背斜，彬县背斜，大佛寺向斜，路家一小灵台背斜，含煤地层具明显的区块分布特征。

区内延安组地层含煤8层，其中4#煤为主采煤层，资源量约占彬长矿区煤炭总资源量的90％以上，煤炭
资源主要分布在彬县长武县境内。

由于沉积过程受构造控制的原因，煤层赋存条件较好，多为中厚—特厚煤层，矿区内部煤层最厚的可达30m以上。

煤层的分布特点导致瓦斯分布也不均一，具有分区分段性，加之区内断裂发育较少，煤体内部瓦斯不能有效的释放，平面上具有向斜核部两侧煤层气与煤层厚度大的区块煤层气含量较大的特点，所以彬长矿区的腹地以及向斜核部两侧均为有利勘探开发部位。

7、储量估计
根据《煤层气资源/储量规范》(DZ/T0216-2002)，镜质体反射率小于0.7，属Ⅰ-Ⅱ变质阶段之烟煤，即不粘煤-长焰煤范畴，按规范规定其煤层含气量下限为1m3/t,煤厚下限为0.8m，煤层气具有可采性。

以蒋家河煤矿煤层气储量计算为例估算彬长矿区煤层气储量。

蒋家河煤矿在小区域构造上受赵坡向斜控制，其轴部恰好为煤层气聚集区。

煤层属不粘煤，镜质体反射率为0.593～0.648%均小于0.7，煤层气最高含量高达3.13m3/t，最低0.50 m3/t，平均为2.96 m3/t（解吸煤样瓦斯含量平均值），含气区面积不小于9km2（以0.8m煤厚线为下限），煤体容重1.38t/ m3,含气区煤层厚约8m，据此推算煤层煤层气储量2.94×108m3，地质勘查报告对4煤层顶板采样分析结果表明，顶板煤层气含量与4煤层煤层气含量基本相同，以此推算围岩煤层气含量约为2.9×108m3，蒋家河井田煤层气地质储量为5.84×108m3，根据下沟井田煤层气抽放率为30～35%，蒋家河井田煤层气开采储量为1.75×108～2.04108m3。

蒋家河井田4#煤层煤炭储量8503万t，按吨煤煤层气含量可高达
6.87m3/t，彬长矿区煤炭储量78.91亿t，据此推算整个矿区煤层气地质储量
约为542亿m3，开采储量162.6亿m3，具有很大的开采前景。

8、结论及意义
彬长矿区煤层气资源丰富，但是由于矿区规划较晚，勘探程度较低，煤层气的开采还主要处于井下抽采为主的局部开采阶段，地面开采还处于政策规划阶段，如果能够尽快的进入实质性开发开采，将会对区域经济和煤炭开采带来很大的好处。

1）煤层气是一种新型洁净能源，其开发利用可弥补常规能源的不足，在我国无论是工业用气，还是民用气都有着广阔的市场。

彬长矿区丰富的煤层气资源量与广阔的市场是煤层气开发的前提。

2）减灾意义：长期以来煤层气一直是影响煤矿安全生产的主要灾害。

大佛寺煤矿、水帘煤矿、火石嘴煤矿均发生过瓦斯爆炸。

瓦斯爆炸与突出不仅为企业带来了巨大经济损失，而且造成严重人员伤亡和社会影响。

煤层气的地面开采可以预抽出赋存在煤层中的瓦斯，能有效地降低煤层瓦斯赋存量，杜绝煤炭生产过程中瓦斯灾害。

3）环境意义：甲烷是大气中主要的温室气体之一，对红外线的吸收能力极强，其温室效应是二氧化碳的21倍。

彬长矿区煤炭产量24.0Mt/a，相对瓦斯涌出量6m3/t,年排放瓦斯高达1.44亿m3。

过去200～300年来大气中甲烷浓度已增加一倍。

据估算大气中甲烷浓度每增加1×10-6，可导致地球表面温度增加1℃。

仅煤矿开采过程中，甲烷的排放量就占从所有化石燃料中排放甲烷量的一半。

可见煤层气的井下抽放或地面开发利用可有效地降低温室效应。

随着大多数国家对《京都议定书》的签署，温室气体减排逐渐受到人们的重视。

随着发达国家对温室气体减排的承诺诞生的CDM 项目，使得我国煤炭和煤层气企业在对煤层气开发利用的同时，可出售减排碳指标获取效益。