淺議水文地質條件對煤層氣賦存的控制

吳建輝

摘要：1978年我國開始實行對外開放的基本國策，對外打開市場，從國際上引進了先進的生產技術和管理經驗，這大大的推動了我國的經濟建設和發(fā)展，提高了人們的物質文化生活水平。2001年，我國再一次加大對外開放的程度，加入了世界貿易組織，在國際舞臺上的地位更加穩(wěn)固，這一系列措施都推動了我國各行各業(yè)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。作為資源強國，長久以來我國在各種能源額儲備和開發(fā)方面都存在著優(yōu)勢，特別是煤炭資源，其相關的煤層氣等資源是寶貴的能源，其開采和利用過程有許多影響因素，我國政府為此對其投入了大量的人力、物力和財力資源。本文主要對當下水文地質條件對煤層氣賦存的控制進行研究和分析，并提出若干建議，僅供大家參考。

關鍵詞：水文地質；煤層氣；賦存條件；控制因素

隨著我國社會主義市場經濟的持續(xù)快速發(fā)展，對于能源的需求也在與日俱增，特別是煤層氣能源，其作為一種產生于煤層中的非常寶貴的天然氣原料，是非常優(yōu)質的礦生資源，在對其進行開發(fā)和利用的過程中會受到周圍水文地質條件的嚴重影響，因此，如何對水文地質條件進行合理的把控，保證煤層氣資源的可開發(fā)成為現階段有關部門考慮的重點問題。

一、水利運移逸散作用

對于煤層氣來說，水利運移逸散對其賦存的控制作用是十分明顯的，其主要在煤礦層界面導水性能相對較強的地方，在斷層面會出現很多的裂縫和裂痕，通過這些裂痕和裂縫將每層和地下水緊密的聯系在一起，通過一系列的運轉和活動，地下水滲透到煤層中，隨之在其中發(fā)生運移和逸散。本文通過對相關文獻資料的查閱和實地考察，發(fā)現這種水利運移逸散對煤層氣賦存的控制形式在我國大多數地區(qū)都可以實現。

（一）下伏灰?guī)r巖溶裂含水徑流對于煤層氣賦存的控制作用

在我國的華北地區(qū)，煤炭資源較為豐富，煤層氣資源也比較廣泛。但是在很多氣候較為干旱的地區(qū)，煤炭資源和煤層氣資源較少，因此在煤炭的開發(fā)過程中經常會出現干裂和斷裂現象，下浮灰?guī)r巖溶裂現象經常出現在華北地區(qū)煤炭相對比較貧乏的地區(qū)，比較典型的地區(qū)有山東西南部、西北部和山西西部等等，較為典型的煤礦就是位于河北省境內的峰峰煤礦。

峰峰煤礦位于斷裂構造的發(fā)育地帶，加之氣候較為干旱，因此在其開發(fā)過程中，地下水逐漸和斷裂區(qū)的走向平衡，造成其水流過強，下伏灰?guī)r巖溶裂含水徑流對煤層氣產生了非常強大的水利作用，隨著進行強烈的運移活動，造成煤層氣的大量逸散，最終導致峰峰煤礦的整體煤層氣含量減少。

（二）中灰?guī)r巖溶裂含水徑流對煤層氣賦存的控制作用

中灰?guī)r巖溶裂含水徑流對于煤層氣賦存的控制作用也是十分明顯的，其主要體現在高度的水動力系統通過煤礦中的斷裂面對煤層發(fā)生強烈的運移活動，最終造成煤層氣的含量減少。這一情況大多出現在我國的西北地區(qū)，最為顯著的就是位于山西的韓城煤礦，其在開采的過程中，由于強烈的水文地質運動，造成該地區(qū)煤層氣通過煤層之間的裂痕不斷逸散，整體煤層氣含量較低。

（三）上覆新生界含水徑流對煤層氣賦存的控制作用

對于煤層氣產生的上覆新生界地區(qū)，其會產生非常多的松散氣孔，地下水通過這些氣孔深入到煤層氣中，逐漸在其中進行運移和逸散。由于上覆新生界區(qū)域中產生的氣孔中所含地下水的厚度可以達到600米左右，加之其透氣性和擴散性較好，造成運移活動劇烈，煤層氣含量逐漸降低。

二、水利封閉控氣對于煤層氣的控制作用

所謂的水利封閉控氣作用就是指在煤礦資源中，有很多斷裂地區(qū)并不能導水，它們大多數是斷裂發(fā)育較為寬緩的單斜地區(qū)或者是向斜地區(qū)，在這些地區(qū)中，由于其含水量和水紋運動較為輕緩，因此整體水利運移和逸散活動較少，地下水的水流較小，大多數只能以重力驅動和凈水擠壓的形式運動，這些都在很大程度上對煤層氣進行了保護，因此在這些地區(qū)，煤層氣的資源比較豐富。就目前我國煤炭資源的分布情況來看，煤層氣較為豐富的地區(qū)在山西晉城和其周圍的華北地區(qū)，本文主要以山西晉城的潘莊井田煤礦為例，對此情況進行介紹。

潘莊井田煤礦地處在地質結構比較簡單的區(qū)域，其地貌呈現出一種單斜的形式，煤層氣資源較為豐富，地下水資源相對匱乏，水文地質活動相對較少，煤礦的地質裂縫和裂痕也相對較少，落差最大的地區(qū)也不過10米左右，這些都為煤層氣的廣泛存在和發(fā)展創(chuàng)造了有力的條件。

（一）含水層和煤層分布與現狀

在這些煤層氣較為豐富的地區(qū)，地下水的流向與煤層氣的運動方向是相反的，因此在水文地質運動的過程中，會對煤層氣造成一定的攔截作用，這使得煤層氣資源難以流失，非常有利于煤層氣的保存，本文主要以開灤礦區(qū)為例，來對此種情況進行說明。開灤煤礦的地質條件有利于煤層氣的保存和發(fā)展，其處在一種開平向斜不對稱的地區(qū)，地下水通過東西走向的角度互相補充，與其煤礦中所存儲的煤層氣的運動方向恰恰相反，保證了煤層氣的質量和含量。

（二）煤系上覆含水層

另外一種煤層氣含量較為豐富的煤礦礦區(qū)就是指那些新生界含水流區(qū)域比較封閉狀態(tài)的地區(qū)，在這些區(qū)域，地下水和含水層在活動的過程中會對煤層氣的流失造成一定的攔截作用，很好的保證煤層氣的含量。

結語：

我國國土面積960萬平方千米，各類自然資源都十分豐富，煤礦資源作為我國重要的能源之一，長久以來黨和政府在對其本身和相關產品的開發(fā)方面注入了很多的經費、投入了很大的精力，煤層氣作為煤礦地區(qū)存在的十分寶貴的資源，應該更加合理的對其進行保護和開發(fā)，促進其可持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻：

[1]吳鮮，廖沖，葉玉娟，竇蓮.水文地質條件對煤層氣富集的影響[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2011（05）

[2]秦勝飛，宋巖，唐修義，洪峰.水動力條件對煤層氣含量的影響——煤層氣滯留水控氣論[J].天然氣地球科學，2005（02）

[3]陳振宏，賈承造，宋巖，王紅巖.構造抬升對高、低煤階煤層氣藏儲集層物性的影響[J].石油勘探與開發(fā)，2007（04）endprint