胡振鵬

(新疆煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊(duì)，新疆 830000)

1 阜康白楊河礦區(qū)水動(dòng)力條件概況

1.1 地形地貌

阜康白楊河礦區(qū)地處準(zhǔn)噶爾盆地東南緣之博格達(dá)山北麓低山～丘陵地帶,地表植被稀疏，為典型的階地狀地形，南高北低，西高東低，中部高東西低，礦區(qū)內(nèi)海拔一般為1000～1100m，最高約1244.50m，最低約1045m，相對(duì)高差一般100m，最大200m。地形切割中等。

1.2 水源補(bǔ)給

白楊河由南向北從白楊河礦區(qū)東部穿越，該河發(fā)源于博格達(dá)山主峰的冰川區(qū)，河水流量隨季節(jié)而變化，主要由融化的雪水與泉水補(bǔ)給，最大流量在7～8月份，入冬后流量顯著降低。平均流量2.504m3/s，最大洪流量44m3/s，最大流速4.80m/s，歷年最大洪峰流量為150m3/s。白楊河水在流經(jīng)本區(qū)過(guò)程中有一定的漏失量，漏失量中有一部分通過(guò)滲透補(bǔ)給地下含水層，因此本區(qū)河流是地下水含水層的主要補(bǔ)給來(lái)源。

1.3 主力煤層及徑流方向

白楊河礦區(qū)煤系地層為侏羅系八道灣組中段(J1b2)至侏羅系八道灣組下段(J1b3)，含35～36、37、39、40、41、42、43和44等主力煤層。其上覆地層(34號(hào)煤層上部地層，該層平均厚244.60m)和下伏地層(44號(hào)煤層下部地層，該層厚120.50～162.70m)均為巨厚隔水層，煤系地層與上下含水層之間不具水力聯(lián)系或水力聯(lián)系弱。

煤系地層內(nèi)部含水層巖性以中、粗砂巖、砂礫巖及煤層為主，含水層和隔水層以互層形式組成，煤層之間由粉砂巖、泥巖等隔水層隔離。根據(jù)本區(qū)抽水孔可知鉆孔單位涌水量0.0021～0.020L/m·s，滲透系數(shù)0.00032～0.001m/d，由此可知含水層組富水性弱，透水性差，為弱含水層組，對(duì)煤層氣的富集和逸散作用很小。

煤系地層地下水水平方向總體表現(xiàn)為由南向北、由東西兩側(cè)向泉水溝徑流，淺部煤層分布燒變巖裂隙，以條帶狀橫貫東西，因燒變巖中裂隙極其發(fā)育，徑流較快，攜帶煤層氣向大氣中逸散，是煤層氣淺、中部逸散的主要?jiǎng)恿Α?/p>

2 阜康白楊河礦區(qū)水動(dòng)力條件對(duì)煤層氣富集的影響

2.1 水動(dòng)力條件對(duì)煤層氣富集影響機(jī)理

煤層中的水主要包括基質(zhì)孔隙中的束縛水、游離水和裂隙系統(tǒng)中的游離水。束縛水難以流動(dòng)，游離水始終處在不斷的交替循環(huán)之中，煤基質(zhì)中的煤層氣處于吸附態(tài)與游離態(tài)動(dòng)態(tài)平衡之中，在濃度梯度差的作用下由煤基質(zhì)的微孔隙擴(kuò)散運(yùn)移至裂隙系統(tǒng)，然后隨地下水流動(dòng)，發(fā)生運(yùn)移、逸散(或再吸附)。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史過(guò)程中，這種長(zhǎng)時(shí)間的水動(dòng)力作用，對(duì)煤層氣的富集將產(chǎn)生較大的影響。

2.2 白楊河礦區(qū)水動(dòng)力強(qiáng)弱的判斷

地下水的水化學(xué)場(chǎng)可以反映地下水流場(chǎng)特征和活躍度。當(dāng)?shù)叵滤牡V化度比較高時(shí)，說(shuō)明該區(qū)域水流動(dòng)緩慢，屬于滯流區(qū)，利于煤層氣的富集。當(dāng)?shù)叵滤牡V化度較低時(shí)，說(shuō)明水流動(dòng)活躍，煤層氣容易隨水流動(dòng)，煤層含氣量通常較低。

根據(jù)采樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，白楊河礦區(qū)北部礦化度較低，隨著煤層埋深的增加，沿煤層傾向向南礦化度增加；特別是煤層埋深沿傾向由北向南增加至700m以后，礦化度顯著增高(見(jiàn)表1)。這反映了礦區(qū)北部煤層徑流交替條件好，南部區(qū)域煤層徑流緩慢甚至呈滯流狀態(tài)。

表1 白楊河礦區(qū)不同區(qū)域水質(zhì)化驗(yàn)主要離子統(tǒng)計(jì)值

2.3 水動(dòng)力條件對(duì)白楊河礦區(qū)煤層氣富集的影響

白楊河礦區(qū)無(wú)斷裂、陷落柱等構(gòu)造影響，煤系地層頂?shù)装鍨榫藓窀羲畬?，?chǔ)層含水層中的水流動(dòng)主要在重力驅(qū)動(dòng)下由南向北、由東西兩側(cè)向泉水溝流動(dòng)。水在運(yùn)移過(guò)程中，將溶于水的煤層氣帶走，是煤層中含氣量降低的重要原因，其降低量與地下水的流量、流速及作用時(shí)間有關(guān)，白楊河礦區(qū)北部徑流速度快，屬于礦區(qū)由東西兩側(cè)向泉水溝徑流區(qū)，含氣量明顯偏低。

礦區(qū)南側(cè)煤儲(chǔ)層埋深較深，處于地下水的滯流區(qū)，與地下水聯(lián)系不緊密，有利于煤層氣的保存，煤層含氣量高。主要原因有兩個(gè)：第一，水的承壓作用，致使煤儲(chǔ)層處于較高的壓力狀態(tài)，煤層不易發(fā)生解吸；第二，由于地下水的循環(huán)交流作用較弱，水溶解帶走的煤層氣量較少。

礦區(qū)內(nèi)水動(dòng)力條件特征決定了煤層含氣性特征，主力煤層含氣量由北向南，從4m3/t緩慢增加至22.78m3/t。

3 結(jié)論

(1)阜康白楊河礦區(qū)水動(dòng)力條件對(duì)礦區(qū)煤層氣富集起到了較大的影響，是阜康煤層含氣量的主控因素之一。

(2)礦區(qū)北部區(qū)域礦化度低、水動(dòng)力條件強(qiáng)，煤儲(chǔ)層含氣量低；礦區(qū)南部區(qū)域礦化度高、水動(dòng)力條件弱，煤儲(chǔ)層含氣量高。