Question

煤层的含气性特征

Answer 1

煤层含气性常用甲烷浓度、含气量、资源丰度和含气饱和度四个基本要素加以评述。甲烷浓度和含气量。甲烷浓度即煤层气成分中甲烷的百分含量，一般来说随煤层埋藏深度的增加甲烷含量升高，二氧化碳含量降低，氮含量先升后降，形成煤层气气体组成的垂直分带：①二氧化碳—氮气带，CO₂和N₂浓度为20%～80%；②氮气带，N₂浓度大于80%；③氮气—甲烷带，CO₂浓度小于20%；④甲烷带，CH₄浓度大于80%。前三带统称为煤层气风化带，其下限深度变化较大，一般分布在100～200m之间。

墨黑煤矿煤层气成分及甲烷含量。墨黑煤矿详查区在6个钻孔对C₅煤层采瓦斯样，用解吸法测定瓦斯成分及煤层气含量。煤层气成分：CH₄（含C₂H₆）81.94%～99.39%，平均93.49%；CO₂含量0～1.13%，平均0.54%；N₂含量0.61%～16.93%，平均5.93%。全部超过风化带，风化带垂深小于192.83m，可能为50～100m。甲烷含量：6个样平均甲烷含量为16.69m³/t·可燃煤。采样深度小于250m时，甲烷含量12.32～15.09m³/t·可燃煤，平均13.58m³/t·可燃煤，采样深度大于400m时，甲烷含量17.70～23.89m³/t·可燃煤，平均19.79m³/t·可燃煤，甲烷含量有随埋深增加之趋势（表7-8）。考虑到浅部有一定的风化带，深部甲烷含量有所增加，在风化带未勘查确定之时，用中深部钻孔的瓦斯平均值16.69m³/t·可燃煤，代表矿区的煤层气含量比较可靠。

表7-8 瓦斯测定成果汇总表

镇雄煤矿区煤层气成分及甲烷含量。收集到镇雄矿区南部井田中段（北）详查（1983年提交报告）钻孔瓦斯样11件，北部井田西段精查（1984年提交报告）钻孔瓦斯样35件。因煤层气（瓦斯）的采样方法，1983年以前用集气罐法采集，以后用解吸法采样，可以认为上述瓦斯样基本是用集气罐采集，此法容易发生瓦斯泄漏，准确性稍差，而且收集到的是综合统计数，缺少单样的具体资料。因此，瓦斯成果有以下几种情况：①由于采样过程可能发生瓦斯泄漏，甲烷含量异常低的可靠性差，而含量高的可靠性高；②煤层气成分CH₄比例高，但甲烷含量低时，主要为漏气；③煤层气成分CH₄比例低于70%，甲烷含量又低时，主要为风化样。为了消除瓦斯泄漏及风化带样参与平均，造成瓦斯含量平均值降低的影响，采用6个层次的最大值之平均值13.87m³/t·可燃煤与全区平均值8.10m³/t·可燃煤之和再平均求得10.99m³/t·可燃煤，作为代表镇雄矿区的甲烷含量（表7-9）。

表7-9 镇雄矿区煤层气成分及甲烷含量统计表

据《云南省煤层气资源评价》资料整理

注：①全区甲烷平均值，为各井段平均值按采样点之加权平均值；

②∗均衡平均值，分子为各井段最大值之平均值；分母为各井段最大值之平均值与全区平均值再平均。以减少甲烷含量极低值的影响，为最终使用数。

综上所述，昭通晚二叠世煤矿区的瓦斯含量，在墨黑矿区为中深部采样资料，相当于深部高值和浅部低值之中间值；在镇雄矿区既然风化带和可能为漏气的瓦斯样实测值无法剔除而参加了平均，因而计算煤层气资源量使用的甲烷含量平均值，代表了各矿区煤炭总量的煤层气含量，而无须扣除风化带煤炭资源量（实际因资料所限也无法扣除）。因此，新庄煤矿区（墨黑煤矿详查资料）平均甲烷含量16.69m³/t·可燃煤、镇雄矿区平均甲烷含量10.99m³/t·可燃煤，两区平均甲烷含量13.84m³/t·可燃煤，作为镇雄煤田甲烷含量参加煤层气资源量计算。

昭通盆地褐煤甲烷含量。煤层瓦斯，过去主要被认为是煤矿安全生产的危险因素。昭通盆地褐煤露天开采条件优越，作为露采矿区在勘探时没有采瓦斯样，但在海子井田中部勘探时，有钻孔发生瓦斯喷出，喷发泥浆高达钻塔顶，持续数天。据有关植物成煤物质平衡研究表明，煤在变质过程中能够析出大量气态烃，其中绝大部分是甲烷（70%～96%）。在自然条件下，如果围岩不透气，每吨煤在形成过程中约产生600～700m³的瓦斯。在生成1 t褐煤过程中可产生甲烷68m³，生成1 t肥煤、瘦煤、无烟煤时，分别可产生甲烷230m³、330m³、400m³。因此，正常的褐煤甲烷含量约为无烟煤的68÷400＝0.17，若以镇雄煤田无烟煤平均甲烷含量13.84m³/t·可燃煤计算，褐煤的甲烷含量应为13.84×0.17＝2.35m³/t·可燃煤。另据宜良凤鸣村褐煤矿区钻孔采瓦斯样，甲烷含量2.66m³/t·可燃煤，可供参考。