潘青青, 江雨欣

(1.贵州省森林航空护林总站，贵州 贵阳 550004；2.贵州省应急救援中心，贵州 贵阳 550004)

1 矿井概况

麦子沟煤矿位于贵州省盘州市以北西部，行政区隶属于贵州省盘州市柏果镇和滑石乡管辖，位于土城矿与月亮田矿之间。地理坐标为：东经104°29′45″～104°32′43″，北纬25°51′33″～25°54′25″。矿区长约3.35 km，宽约1.00 km，面积1.9753 km2。

2 地质特征

2.1 地层

麦子沟煤矿位于盘县煤田北侧，区域内出露地层由老至新有：古生界石炭系上统马平群(C3mp)、二叠系中统梁山组(P2l)、栖霞组(P2q)和茅口组(P2m)、二叠系上统峨眉山玄武岩组(P3β)和龙潭组(P3l)、中生界三叠系下统飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1yn)、三叠系中统关岭组(T2g)、法郎组(T2f)。

2.2 构造

地层走向NWW-SEE，倾向SSW，倾角20°～60°，局部70°。含煤地层主要为龙潭组(P3l)岩性由灰、深灰色，薄至中厚层状粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩及煤层组成，地层厚度为252.60～309.00 m，平均厚度275.81 m，含煤约50层。可采煤层厚度约12.68 m，可采含煤系数4.60%。煤层由上到下为1、5、6、19、10、12、15、17、18、19共10层。

矿区位于轴线方向北西的照子河向斜西端北东翼和土城向斜西端南西翼之间，属照子河向斜西端北东翼，总体为一向南西倾斜的单斜构造。断层主要由南东—北西向、顺地层走向的逆断层和南西—北东向的正断层断层组成。受断层影响地层产状有一定的变化，但基本地层走向近于东西，倾向南偏西，倾角36°～54°，一般地层倾角为45°，地层倾角由西向东逐渐变大；浅部倾角大，深部倾角变小。矿区浅部构造形态主要受大湾背斜及多组走向不同的断裂控制，深部构造形态主要受拖不科向斜控制，见图1。

图1 麦子沟煤矿勘查区地质纲要图

3 控气因素

3.1 含气性特征

煤层气的化学组分主要包括甲烷、重烃、二氧化碳和氮气，区内共收集可采煤层合格瓦斯样55个，区内可采煤层的可燃气体全区平均含量为7.06 m3/t。见表1。

表1 煤层钻孔煤芯解吸汇总表

3.2 孔隙特征

煤的比表面积由煤的孔隙决定，比表面积是度量煤体孔隙内表面积发育程度的物理量，据收集的相关资料，区内煤的孔隙率测定统计见表2。

表2 可采煤层孔隙率统计表

煤层气大部分以物理形态吸附于煤层孔隙表面，若孔隙的孔越发育，则煤的储气强度越大，比表面积越多，煤的吸附力越明显。孔隙率因煤化程度加大而减少，随煤被破坏程度变大而增大。因勘探区未对孔隙结构分析测试，但煤的内比表面积随煤化程度的变化而变化，一般呈抛物线形。区内煤层孔隙率为0.047%～10.12%，初步判定为解吸能力和吸附能力较强的煤。

3.3 煤岩特征

煤岩的显微组分是影响煤层气含量的另一个因素。由于无机物质表面与气体之间没有亲和力，有机物质空间若被无机物质所代替，导致吸附于比表面积的有机物质减少。区内煤层的煤岩成分大部分暗煤为主，夹亮煤及丝炭线理。煤岩类型以半暗型为主。镜质组以基质镜质体为主，含量平均63.84%。壳质组以厚壁角质体为主，含量平均24.97%，惰质组常见透镜状或不规则丝质体、半丝质体为主，平均含量为11.19%。表明:煤岩鉴定煤层镜质组平均最大反射率(R°max)为0.71%～1.12%，平均为0.84%；煤层的煤化程度为中煤级煤Ⅱ～Ⅲ阶段。

煤岩鉴定结果煤层有机组分含量较高，无机组分较低。区内各煤层的显微煤岩类型均为微三合煤，显微矿化类型为微泥质煤，变质程度相当于气煤变质阶段(Ⅱ变质阶段)。

表3 可采煤层煤岩特征表

图2 煤层煤岩成分含量简图

对比与同一煤阶，无机组分含量低的煤吸附的气大于无机组分含量高的煤。煤中烃类气体的吸附能力与有机质中的镜质组和壳质组含量息息相关，煤中的富氢(镜质组和壳质组)显微组分越多，煤中烃类气体的吸附能力越强。以煤的变质程度R°max<0.65%划分低阶煤，本矿区为高阶煤，瓦斯放散能力强。

3.4 煤层埋深

煤层含气量因煤层埋深程度较显著，结合煤田钻孔资料，在一定范围内，煤层气含量与煤层深度之间存在着正相关性。在一定的埋深范围内，随着煤层埋深增加煤层的含气量增大，煤储层压力、温度逐渐增大，煤吸附能力越强，同时煤层气由游离态转化为吸附态，有利于煤层气的吸附保存，在深度较浅的范围内，含气量随埋深增加呈线性增加，达到一定埋深(临界深度)后，压力正效应减弱，温度负效应增强，含气量随埋深的深度变深而增加量逐渐变慢，以12号煤层为例，其实测煤层气含量与煤层深度关系的拟合见图3，同一煤层含气量随埋深的增多而增加，但具有一定的离散性，反映在类似储层物性条件下，埋深是影响煤层含气量的最主要因素。煤层厚度、地质构造、地形因素及测试误差等原因会造成个别数据点有背离这一主要规律。

图3 12号煤层含气量与埋深关系变化图

由表1作煤层气含气量与煤层层位之间的关系如图4，可知：煤层层位与煤层含气量两者关系表现为平均含气量随煤层层位降低而呈波动式变化，揭示矿区内煤层之间地层流体动力联系较弱，显示出独立叠置含煤层气系统的基本特征。

图4 煤层气含量的层位分布图

4 结束语

本文以贵州省盘县柏果镇麦子沟煤矿为例，研究矿区内煤层气气藏特征，从构造、孔隙、煤岩成分、煤级、煤层埋深等角度分析区内煤层气的控气因素：

(1)孔隙的微孔越发育，比表面积越大，煤的储气能力越强，则煤的吸附能力越高。

(2) 区内煤层有机组分成分以镜质组为主，显示该区煤层具有较强的吸附能力，从而提高了区内煤层气含量。

(3)矿区内各煤层随埋深增加变质程度有逐渐变高的趋势，属中变质程度气煤，具备较强的生气能力。

(4)以区内12号煤层为例，煤层气含量随埋深增大呈线性增加，达到一定埋深后，含气量随埋深的继续增加而增加量逐渐变缓。