李德君

摘 要： 隨著社會主義市場經濟的發(fā)展與改革開放進程的不斷深化，人們對地質條件對煤層氣賦存的控制作用的關注度變得越來越高。水文地質條件對煤層氣的運移與賦存具有很大的影響，因此，將從水文地質條件的角度出發(fā)，對其煤層氣賦存的控制作用進行有效性研究。

關鍵詞： 水文地質條件；煤層氣；賦存；控制作用；研究

中圖分類號： TB

文獻標識碼： A

文章編號： 16723198（2013）06017201

煤層氣在生產過程中主要以吸附的形式賦存在煤層的空隙中，而地下水通過地層的壓力對煤層氣的吸附聚集活動具有一定的控制作用。本文將重點闡述水文地質條件控制煤層氣的作用與效果，為煤層氣的科學賦存尋找良好的控制手段。

1 關于水力封閉控氣對煤層氣賦存的控制作用研究

水利封閉控氣對煤層氣賦存的控制作用的表現(xiàn)是：水力封閉的控氣作用主要發(fā)現(xiàn)在斷裂發(fā)育較弱的寬緩單斜或向斜地帶，且斷裂構造屬于不導水性的斷裂，尤其是邊界的斷層，具有逆掩、擠壓性質，進而形成隔水邊界。上浮新生界的松散空隙所具有的含水層與煤系地層的含水層，下伏灰?guī)r巖溶的裂隙含水層缺少水力聯(lián)系，由于水文地質條件相對簡單，煤層直接充為含水層成為頂板含水層，水動力相對較弱。地下水的徑流速度相對緩慢與停滯，地下水主要以重力驅動或靜水壓力的方式進行流動。含水層主要依賴淺部露頭的大氣降水進行補給，其中水力封閉的控氣作用主要在深部發(fā)生，地下水主要通過壓力傳遞的作用，使得煤層氣盡量吸附在煤中，使得煤層氣集中而不再發(fā)生運移。比如說晉城礦區(qū)中的潘莊井田，區(qū)域斷層為單斜構造，水文地質條件相對簡單，煤系下伏的奧陶系灰?guī)r中的太原組含水層、上下石盒子組、山西組含水層以及新生界的含水層相互獨立，不具有水力聯(lián)系徑流強度較弱，含水性弱，礦化度高、滲透系數(shù)低，深部的地下水徑流速度緩慢，將煤層中所具有的煤層氣逐漸封閉起來。

2 針對水運轉移的逸散作用對煤層氣賦存的影響研究

水運轉移的逸散作用對煤層氣賦存的影響的主要表現(xiàn)是：一是煤系中砂巖裂隙含水層或者灰?guī)r巖溶的含水層徑流控制煤層氣的運移逸散，即當煤系中的砂巖裂隙含水層或者灰?guī)r巖溶的含水層所具有的水動力增強的時候，同導水斷層或者煤層與裂隙之間所產生的水力進行聯(lián)系，極有可能造成煤層氣的含量大量降低，這是因為灰?guī)r巖溶的裂隙含水層的透水性與富水性強，地下水的流動不斷帶動煤層中包含的煤層氣發(fā)生運移，并在斷裂帶與裂隙巖溶的發(fā)育地段出現(xiàn)逸散狀況；二是煤系下伏的灰?guī)r巖溶裂隙的含水層徑流控制煤層氣的運移逸散，即在北方反是因為斷裂發(fā)育，且下伏奧陶系的灰?guī)r巖溶裂隙與煤系的含水量徑流產生水力聯(lián)系的區(qū)域，同時也是煤層氣頻發(fā)的區(qū)域，比如說河北的峰峰礦區(qū)、開灤礦區(qū)、太行山的東麓煤田等，這些區(qū)域屬于張性的斷層發(fā)育，地下水的流動方向與斷裂平行逐步形成地下水強徑流帶，伴隨著儲層的壓力不斷降低，進而導致煤層吸附氣的解吸，從而導致煤層氣的含量降低；三是煤系上覆的新生界松散空隙中的含水層徑流控制煤層氣的運移逸散，即當新生界的松散空隙中的含水層具備水動力條件與富水性時以及完整的徑、補、排條件時，地下水的徑流作用將有助于攜帶煤層氣進行運移逸散。

3 針對水力封堵控制對煤層氣賦存控制作用的研究

水力封堵控制對煤層氣賦存控制作用的表現(xiàn)是：水力封堵控氣主要體現(xiàn)在單斜或不對稱的向斜中，在一定程度的壓力差條件下，煤層氣從高壓力區(qū)逐步向低壓力區(qū)流動，壓力逐步降低使得煤層氣被解吸，進而形成煤層氣逸散帶。一是煤系的上覆含水層，即在一些隱伏的煤田，煤系地層被較大厚度的新生界地層所覆蓋，但由于新生界的松散含水層的徑流速度較緩慢，且處于相對的封閉狀態(tài)，這使得含水層對于順煤層并向上運移的煤層氣擁有封堵的作用，比如說淮南的目標區(qū)，其核心含水層是新生界的松散孔隙的含水層，灰?guī)r裂隙與煤系砂巖的含水層，此區(qū)域為向斜或單斜的構造，煤系地層多與底部的含水層接觸，煤層氣相對富集；二是煤系中的煤層或者含水層，即當?shù)叵滤膹搅鞣较蚝兔簩託獾捻槍舆\移方向呈現(xiàn)出相反現(xiàn)象時，地下水的運動對煤層氣的運移具有完全的封堵作業(yè)，這有助于保存煤層氣，比如說開灤礦區(qū)，開平向斜是不對稱的向斜，東南翼緩，西北翼陡，兩翼的巖層露頭是東南翼低而西北翼高，從而導致地下水是由新生界的松散孔隙含水層向著西北翼進行補給，向著東南翼進行排泄，因而西北翼的地下水徑流的方向和煤層氣的順層運移方向是相反的，由于煤層自身不存在地下水的垂直方向補給，進而有助于保存煤層氣，而東南翼是由于地下水的徑流方向和煤層氣的運移方向是一致的，進而導致煤層氣沿著地下水徑流進行運移逸散。

綜上所述，水文地質條件在控制煤層氣方面具有雙重性的作用，一方面可以有效保存已經聚集的煤層氣，另一方面可以致使煤層氣出現(xiàn)逸散現(xiàn)象。其最為根本的原因是地層含水層的壓力出現(xiàn)變化，在高含水層勢能與高儲層壓力的區(qū)域，同時是煤層氣較為富集的區(qū)域，而在一些含水層勢能與儲層壓力較低的區(qū)域，煤層氣極有可能出現(xiàn)逸散現(xiàn)象。

4 結語

在實際的生產活動中，水文地質條件控制煤層氣的賦存具有雙重性作用，既可以起到保存并聚集煤層氣的效果，同時可以致使煤層氣出現(xiàn)逸散狀況，其中最為根本的原因是含水層的壓力變化。因此，在新時期加強水文地質條件對煤層氣賦存的控制作用的研究，有助于增強區(qū)域煤層氣的生產潛力。

參考文獻

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