煤系地層中瓦斯富集規律研究

李少勇

摘 要：在我國煤系地層中的煤層氣的研究起步較晚，研究的程度也較淺和較片面。其主要是從煤層氣資源的勘探開發、利用方面進行研究，很少系統地對煤系地層中煤層氣（瓦斯）富集規律、瓦斯富集區域、瓦斯的分區和瓦斯的富集區域煤炭開采中瓦斯事故的預防進行研究。文章主要是從地質構造、煤的結構構造、變質程度等方面探討煤系地層中瓦斯的分布規律，為煤炭資源的綜合開發利用和預防提供科學依據。

關鍵詞：煤系地層；瓦斯；研究

1 前沿

煤層瓦斯是我國開發和利用的主要能源之一，在我國，瓦斯資源的開發和利用占國民資源開發和利用的比例雖然不高，但它的利用價值卻非常可觀（楊孟達，2000）。理論上說，大量的煤炭資源，必然會產生大量的瓦斯資源。同時在煤炭資源開采過程中，常常會因為瓦斯的含量過高而引起許多的瓦斯事故，不但造成人類生命財產的損失，同時也造成大量的資源浪費。因此，對于瓦斯的研究就成了當今我國研究領域的一個比較熱門的研究點（張新民，2002）。

2 煤層的變質程度與瓦斯的關系

在煤層的形成演化過程中，當煤進入長煙煤時就開始熱解生氣作用，從肥煤-瘦煤階段，煤層生成瓦斯的能力相對較低，而且煤儲存瓦斯的能力也相對較低，在這個階段，煤層瓦斯的生成和富集能力都比較低，在這些地區很難形成煤層氣藏富集區。從貧煤-無煙煤階段，煤的變質程度都相對較高，煤層生成瓦斯的能力達到峰值（張洪林，2004），煤層儲存瓦斯的能力也相應增加。在這個階段，煤層瓦斯的生成和富集能力都很高，在這些地區就很容易形成高瓦斯富集區。從煤層的變質程度分析，在我國許多地區的煤質都較有利于瓦斯的儲存，這為瓦斯的大量富集提供有利的儲存空間。

煤層的生氣量和儲氣量能力都受煤變質程度的控制，所有煤層的變質程度對煤層氣藏的形成具有重要的作用。其表現主要有兩個方面：第一個方面，煤的變質過程太低，不利于煤層氣藏的形成。對于未變質階段（Rmax>0.5%）的褐煤，為生物化學生氣階段，熱解氣即將開始生成，因此煤層的含氣量不高。同時由于褐煤層和圍巖的固結程度較差，透氣性能較好，封閉能力差，致使含量很低的煤層氣大量逸散。因此褐煤很難形成有價值的煤層氣藏。但是，當煤層埋藏較深，厚度很大時，褐煤也可以形成煤層氣藏。第一個方面，煤變質程度較高，煤層已經失去儲氣能力，同樣不能形成煤層氣藏。超高變質（Rmax>6%）的超無煙煤，對甲烷基本上不吸附，空隙度也很低。因而儲氣能力十分有限，同樣也不屬于儲集層范疇，所以不能形成煤層氣藏。由上述可知，低、中、高變質的煙煤和無煙煤可以形成煤氣藏；未變質的褐煤一般不利于形成有價值的煤層氣藏；而超高變質的超高無煙煤也不屬于儲集層，所以不能形成煤層氣藏。不同的煤質對瓦斯的吸附能力是不同的，其吸附能力如圖1所示（張新民，2002）。

從圖2可以看出，隨著煤層的變質程度的增加，煤層的吸附能力不斷增強，但當其Rmax=5%左右的時候，其吸附能力達到最大值，隨后隨著Rmax的值增加而迅速下降達到零吸附。

3 地質構造發展對煤層氣藏的影響

3.1 褶皺

在褶皺隆起的背景下，煤層常以向斜或背斜的構造形態賦存，因此背斜和向斜都可以形成煤層氣藏。但以背斜和向斜儲存的煤層氣藏的儲存條件是完全不一樣的。當煤盆地或礦區為單一的向斜構造時，在同一水平上，煤層的含氣量在褶皺的轉折端減少；同時在向斜的內部，如果沒有繼續生氣的條件，向斜軸部埋深最大處的含氣量有時會低于埋藏較淺的翼部。造成這種現象的原因可能是軸部位置巖層變形最大，應力最集中，多以生成張力裂隙和軸面劈理所消耗，從而為煤中的氣體運移提供了良好的通道，有利于軸部地區的煤層去氣作用的進行。

3.2 斷裂

斷裂對煤層氣藏的形成的影響比較復雜，歸結起來有兩種不同性質的影響：一種是斷裂促使氣體沿著斷裂向地表運移，造成煤層脫氣，從而降低了煤層及其臨近的地帶的含氣性，不利于煤層氣藏的形成，這種斷層屬于導氣斷層。另一種是致密地層組成的斷層阻礙煤中氣體的運移，成了氣體向地表或別的圈閉中運移路途上的不滲透遮擋，從而提高了煤層及其鄰近地帶的含氣性，這種斷層屬于阻氣斷層。同時，斷裂作用使煤層裂縫和節理發育，有利于吸附在煤層上的瓦斯解吸，形成高煤層。

一般說來，規模較大的張性斷裂屬于導氣斷層，它降低煤層的含氣性，不利于煤層氣藏的形成和保存。擠壓作用形成的逆斷層多屬于阻氣斷層，這種斷層所產生的裂隙通常處于閉合狀態，斷層面兩側的巖層被緊壓；另一方面，斷層的位移往往使致密的泥質巖層與煤層的斷頭相接觸，從而阻斷了氣體沿煤層至下而上的運移。這兩種作用結合起來在很大程度上使煤層保存了較高的含氣量（郭斌武，2001）。

4 地下水的活動與瓦斯的關系

煤層氣吸附于煤的空隙表面或游離于孔隙中，由煤層裂隙網絡中的地下水將其封存，在一般情況下，煤層氣與地下水之間是處于動態平衡，只有在一定壓力差下，氣體才能流動。所以地下水活動對瓦斯的富集影響也是很大的，有許多的礦井，根據煤質、煤層厚度、構造等因素分析，瓦斯的含量應該很高，但是實測礦井瓦斯數據卻與預期的結果要低，其結果可能是因為研究區的地下水活動影響造成的結果（張建博，2000）。

5 含煤地層的巖性特征與瓦斯的關系

煤層之上存在具有一定封閉能力的巖層，可以阻擋和減緩煤層氣滲透、擴散、水溶流失等方式發生逸散，所有煤層頂底板巖性特征決定了其封閉能力。煤層頂底板巖性對煤層氣的封閉能力主要取決于毛細管力，毛細管力封閉是由于蓋層具有較高的毛細管阻力而阻止氣體逸散，毛細管力的大小取決于毛細管半徑的大小及其分布，而毛細管發育狀況主要受蓋層巖性、粒度、密度、致密程度等因素的影響。從對煤層氣封閉能力大小的角度分析，先將其封閉能力大小順序排列如下：油頁巖-泥巖-砂泥巖-石灰巖-砂巖。油頁巖封閉性能極為良好，其分布穩定，延伸范圍大，巖性致密堅硬。其孔隙度為3.09-6.37%，但含水和含油率比較高，水和油充滿了空隙空間，致使巖層滲透率很低，對下覆煤層中的甲烷起到了很好的封閉作用。泥巖是煤層中最常見的一種圍巖，它通常具有很好的封閉性能，具有較高的壓力，在裂縫不發育的條件下，泥質含量大于40%的泥巖或泥質粉砂巖的巖體滲透率變化范圍為107～109um2，具有較好的封閉性；煤系中出現的灰巖一般主要是生物碎屑泥晶灰巖、含生物碎屑灰巖及泥灰巖，其孔隙度大多數小于1%，滲透率一般小于0.01×103um2，但是具有裂縫的灰巖其空隙度可達4%，滲透率可達2×103um2-。因此對于灰巖型圍巖進一步又可以分為兩類：第一類是指在構造運動不強烈的地區的灰巖，其裂縫溶洞均不發育，具有一定的封閉能力。第二類灰巖的裂隙和巖溶較發育，導致其封閉能力大大降低。砂巖型圍巖在橫向上最不穩定，往往很快相變為砂泥巖和泥巖，該類型的圍巖對煤層的封閉能力很差，往往和煤層一起構成儲氣層。

瓦斯在煤層中要受到一定的外應力，在外應力的作用下驅使瓦斯不斷的運移和排放，其運移和排放的速度與煤層頂底板巖性的滲透性密切相關。如果煤層頂底板巖性的滲透性大，則瓦斯就不易保存，如果煤層頂底板巖性的滲透性小，則瓦斯就容易保存。煤層中瓦斯高低還與煤層滲透性有關，煤層大量的微裂隙發育，加大了瓦斯的儲存空間，同時就增加了瓦斯的儲存量，就容易形成高瓦斯煤層。如果煤層頂底板巖性的滲透性雖小，但由于煤層滲透性差，煤層的儲存空間小，生成的瓦斯被吸附在煤層內部，瓦斯很難排放出來，也形成不了高瓦斯煤層。

6 結束語

（1）瓦斯的生成量與煤層的變質程度是成正相關，低、中、高變質的煙煤和無煙煤可以形成煤氣藏；未變質的褐煤一般不利于形成有價值的煤層氣藏；而超高變質的超高無煙煤也不屬于儲集層，不能形成煤層氣藏。

（2）煤層頂底板的巖性幾乎都是泥巖、頁巖及粘土巖，巖性的結構特征都比較有利于瓦斯的保存；在研究區有很多的地區夾有砂巖層，砂巖也是瓦斯儲存的有利空間，其中很有可能找到適合工業開采的煤成氣資源。

（3）構造應力作用比較強的地區，煤層微裂隙系統發育，為吸附在煤層中的瓦斯提供了很好的運移通道，也是導致煤層中高瓦斯的重要原因。

（4）地下水對瓦斯的富集有一定的外界影響。

參考文獻

[1]楊孟達，劉新華，王瑛，等.煤礦地質學[M].北京：煤炭工業出版社，2000.

[2]張新民，莊軍，張遂安. 中國煤層氣地質與資源評價[M].北京： 科學出版社， 2002，1～10.

[3]劉洪林，李貴中，李雋.煤層氣儲量計算方法及應用[J].天然氣工業，2004，24（7） ： 26～28.

[4]張建博， 等. 煤層氣高產富集主控因素及預測方法[J].中國地質大學，石油井測試，2000.

[5]郭斌武.構造煤特征及其與二氧化碳突出的地質分析[J].煤田地質與勘探，2001，29（1）.

摘 要：在我國煤系地層中的煤層氣的研究起步較晚，研究的程度也較淺和較片面。其主要是從煤層氣資源的勘探開發、利用方面進行研究，很少系統地對煤系地層中煤層氣（瓦斯）富集規律、瓦斯富集區域、瓦斯的分區和瓦斯的富集區域煤炭開采中瓦斯事故的預防進行研究。文章主要是從地質構造、煤的結構構造、變質程度等方面探討煤系地層中瓦斯的分布規律，為煤炭資源的綜合開發利用和預防提供科學依據。

關鍵詞：煤系地層；瓦斯；研究

1 前沿

煤層瓦斯是我國開發和利用的主要能源之一，在我國，瓦斯資源的開發和利用占國民資源開發和利用的比例雖然不高，但它的利用價值卻非常可觀（楊孟達，2000）。理論上說，大量的煤炭資源，必然會產生大量的瓦斯資源。同時在煤炭資源開采過程中，常常會因為瓦斯的含量過高而引起許多的瓦斯事故，不但造成人類生命財產的損失，同時也造成大量的資源浪費。因此，對于瓦斯的研究就成了當今我國研究領域的一個比較熱門的研究點（張新民，2002）。

2 煤層的變質程度與瓦斯的關系

在煤層的形成演化過程中，當煤進入長煙煤時就開始熱解生氣作用，從肥煤-瘦煤階段，煤層生成瓦斯的能力相對較低，而且煤儲存瓦斯的能力也相對較低，在這個階段，煤層瓦斯的生成和富集能力都比較低，在這些地區很難形成煤層氣藏富集區。從貧煤-無煙煤階段，煤的變質程度都相對較高，煤層生成瓦斯的能力達到峰值（張洪林，2004），煤層儲存瓦斯的能力也相應增加。在這個階段，煤層瓦斯的生成和富集能力都很高，在這些地區就很容易形成高瓦斯富集區。從煤層的變質程度分析，在我國許多地區的煤質都較有利于瓦斯的儲存，這為瓦斯的大量富集提供有利的儲存空間。

煤層的生氣量和儲氣量能力都受煤變質程度的控制，所有煤層的變質程度對煤層氣藏的形成具有重要的作用。其表現主要有兩個方面：第一個方面，煤的變質過程太低，不利于煤層氣藏的形成。對于未變質階段（Rmax>0.5%）的褐煤，為生物化學生氣階段，熱解氣即將開始生成，因此煤層的含氣量不高。同時由于褐煤層和圍巖的固結程度較差，透氣性能較好，封閉能力差，致使含量很低的煤層氣大量逸散。因此褐煤很難形成有價值的煤層氣藏。但是，當煤層埋藏較深，厚度很大時，褐煤也可以形成煤層氣藏。第一個方面，煤變質程度較高，煤層已經失去儲氣能力，同樣不能形成煤層氣藏。超高變質（Rmax>6%）的超無煙煤，對甲烷基本上不吸附，空隙度也很低。因而儲氣能力十分有限，同樣也不屬于儲集層范疇，所以不能形成煤層氣藏。由上述可知，低、中、高變質的煙煤和無煙煤可以形成煤氣藏；未變質的褐煤一般不利于形成有價值的煤層氣藏；而超高變質的超高無煙煤也不屬于儲集層，所以不能形成煤層氣藏。不同的煤質對瓦斯的吸附能力是不同的，其吸附能力如圖1所示（張新民，2002）。

從圖2可以看出，隨著煤層的變質程度的增加，煤層的吸附能力不斷增強，但當其Rmax=5%左右的時候，其吸附能力達到最大值，隨后隨著Rmax的值增加而迅速下降達到零吸附。

3 地質構造發展對煤層氣藏的影響

3.1 褶皺

在褶皺隆起的背景下，煤層常以向斜或背斜的構造形態賦存，因此背斜和向斜都可以形成煤層氣藏。但以背斜和向斜儲存的煤層氣藏的儲存條件是完全不一樣的。當煤盆地或礦區為單一的向斜構造時，在同一水平上，煤層的含氣量在褶皺的轉折端減少；同時在向斜的內部，如果沒有繼續生氣的條件，向斜軸部埋深最大處的含氣量有時會低于埋藏較淺的翼部。造成這種現象的原因可能是軸部位置巖層變形最大，應力最集中，多以生成張力裂隙和軸面劈理所消耗，從而為煤中的氣體運移提供了良好的通道，有利于軸部地區的煤層去氣作用的進行。

3.2 斷裂

斷裂對煤層氣藏的形成的影響比較復雜，歸結起來有兩種不同性質的影響：一種是斷裂促使氣體沿著斷裂向地表運移，造成煤層脫氣，從而降低了煤層及其臨近的地帶的含氣性，不利于煤層氣藏的形成，這種斷層屬于導氣斷層。另一種是致密地層組成的斷層阻礙煤中氣體的運移，成了氣體向地表或別的圈閉中運移路途上的不滲透遮擋，從而提高了煤層及其鄰近地帶的含氣性，這種斷層屬于阻氣斷層。同時，斷裂作用使煤層裂縫和節理發育，有利于吸附在煤層上的瓦斯解吸，形成高煤層。

一般說來，規模較大的張性斷裂屬于導氣斷層，它降低煤層的含氣性，不利于煤層氣藏的形成和保存。擠壓作用形成的逆斷層多屬于阻氣斷層，這種斷層所產生的裂隙通常處于閉合狀態，斷層面兩側的巖層被緊壓；另一方面，斷層的位移往往使致密的泥質巖層與煤層的斷頭相接觸，從而阻斷了氣體沿煤層至下而上的運移。這兩種作用結合起來在很大程度上使煤層保存了較高的含氣量（郭斌武，2001）。

4 地下水的活動與瓦斯的關系

煤層氣吸附于煤的空隙表面或游離于孔隙中，由煤層裂隙網絡中的地下水將其封存，在一般情況下，煤層氣與地下水之間是處于動態平衡，只有在一定壓力差下，氣體才能流動。所以地下水活動對瓦斯的富集影響也是很大的，有許多的礦井，根據煤質、煤層厚度、構造等因素分析，瓦斯的含量應該很高，但是實測礦井瓦斯數據卻與預期的結果要低，其結果可能是因為研究區的地下水活動影響造成的結果（張建博，2000）。

5 含煤地層的巖性特征與瓦斯的關系

煤層之上存在具有一定封閉能力的巖層，可以阻擋和減緩煤層氣滲透、擴散、水溶流失等方式發生逸散，所有煤層頂底板巖性特征決定了其封閉能力。煤層頂底板巖性對煤層氣的封閉能力主要取決于毛細管力，毛細管力封閉是由于蓋層具有較高的毛細管阻力而阻止氣體逸散，毛細管力的大小取決于毛細管半徑的大小及其分布，而毛細管發育狀況主要受蓋層巖性、粒度、密度、致密程度等因素的影響。從對煤層氣封閉能力大小的角度分析，先將其封閉能力大小順序排列如下：油頁巖-泥巖-砂泥巖-石灰巖-砂巖。油頁巖封閉性能極為良好，其分布穩定，延伸范圍大，巖性致密堅硬。其孔隙度為3.09-6.37%，但含水和含油率比較高，水和油充滿了空隙空間，致使巖層滲透率很低，對下覆煤層中的甲烷起到了很好的封閉作用。泥巖是煤層中最常見的一種圍巖，它通常具有很好的封閉性能，具有較高的壓力，在裂縫不發育的條件下，泥質含量大于40%的泥巖或泥質粉砂巖的巖體滲透率變化范圍為107～109um2，具有較好的封閉性；煤系中出現的灰巖一般主要是生物碎屑泥晶灰巖、含生物碎屑灰巖及泥灰巖，其孔隙度大多數小于1%，滲透率一般小于0.01×103um2，但是具有裂縫的灰巖其空隙度可達4%，滲透率可達2×103um2-。因此對于灰巖型圍巖進一步又可以分為兩類：第一類是指在構造運動不強烈的地區的灰巖，其裂縫溶洞均不發育，具有一定的封閉能力。第二類灰巖的裂隙和巖溶較發育，導致其封閉能力大大降低。砂巖型圍巖在橫向上最不穩定，往往很快相變為砂泥巖和泥巖，該類型的圍巖對煤層的封閉能力很差，往往和煤層一起構成儲氣層。

瓦斯在煤層中要受到一定的外應力，在外應力的作用下驅使瓦斯不斷的運移和排放，其運移和排放的速度與煤層頂底板巖性的滲透性密切相關。如果煤層頂底板巖性的滲透性大，則瓦斯就不易保存，如果煤層頂底板巖性的滲透性小，則瓦斯就容易保存。煤層中瓦斯高低還與煤層滲透性有關，煤層大量的微裂隙發育，加大了瓦斯的儲存空間，同時就增加了瓦斯的儲存量，就容易形成高瓦斯煤層。如果煤層頂底板巖性的滲透性雖小，但由于煤層滲透性差，煤層的儲存空間小，生成的瓦斯被吸附在煤層內部，瓦斯很難排放出來，也形成不了高瓦斯煤層。

6 結束語

（1）瓦斯的生成量與煤層的變質程度是成正相關，低、中、高變質的煙煤和無煙煤可以形成煤氣藏；未變質的褐煤一般不利于形成有價值的煤層氣藏；而超高變質的超高無煙煤也不屬于儲集層，不能形成煤層氣藏。

（2）煤層頂底板的巖性幾乎都是泥巖、頁巖及粘土巖，巖性的結構特征都比較有利于瓦斯的保存；在研究區有很多的地區夾有砂巖層，砂巖也是瓦斯儲存的有利空間，其中很有可能找到適合工業開采的煤成氣資源。

（3）構造應力作用比較強的地區，煤層微裂隙系統發育，為吸附在煤層中的瓦斯提供了很好的運移通道，也是導致煤層中高瓦斯的重要原因。

（4）地下水對瓦斯的富集有一定的外界影響。

參考文獻

[1]楊孟達，劉新華，王瑛，等.煤礦地質學[M].北京：煤炭工業出版社，2000.

[2]張新民，莊軍，張遂安. 中國煤層氣地質與資源評價[M].北京： 科學出版社， 2002，1～10.

[3]劉洪林，李貴中，李雋.煤層氣儲量計算方法及應用[J].天然氣工業，2004，24（7） ： 26～28.

[4]張建博， 等. 煤層氣高產富集主控因素及預測方法[J].中國地質大學，石油井測試，2000.

[5]郭斌武.構造煤特征及其與二氧化碳突出的地質分析[J].煤田地質與勘探，2001，29（1）.

摘 要：在我國煤系地層中的煤層氣的研究起步較晚，研究的程度也較淺和較片面。其主要是從煤層氣資源的勘探開發、利用方面進行研究，很少系統地對煤系地層中煤層氣（瓦斯）富集規律、瓦斯富集區域、瓦斯的分區和瓦斯的富集區域煤炭開采中瓦斯事故的預防進行研究。文章主要是從地質構造、煤的結構構造、變質程度等方面探討煤系地層中瓦斯的分布規律，為煤炭資源的綜合開發利用和預防提供科學依據。

關鍵詞：煤系地層；瓦斯；研究

1 前沿

煤層瓦斯是我國開發和利用的主要能源之一，在我國，瓦斯資源的開發和利用占國民資源開發和利用的比例雖然不高，但它的利用價值卻非常可觀（楊孟達，2000）。理論上說，大量的煤炭資源，必然會產生大量的瓦斯資源。同時在煤炭資源開采過程中，常常會因為瓦斯的含量過高而引起許多的瓦斯事故，不但造成人類生命財產的損失，同時也造成大量的資源浪費。因此，對于瓦斯的研究就成了當今我國研究領域的一個比較熱門的研究點（張新民，2002）。

2 煤層的變質程度與瓦斯的關系

在煤層的形成演化過程中，當煤進入長煙煤時就開始熱解生氣作用，從肥煤-瘦煤階段，煤層生成瓦斯的能力相對較低，而且煤儲存瓦斯的能力也相對較低，在這個階段，煤層瓦斯的生成和富集能力都比較低，在這些地區很難形成煤層氣藏富集區。從貧煤-無煙煤階段，煤的變質程度都相對較高，煤層生成瓦斯的能力達到峰值（張洪林，2004），煤層儲存瓦斯的能力也相應增加。在這個階段，煤層瓦斯的生成和富集能力都很高，在這些地區就很容易形成高瓦斯富集區。從煤層的變質程度分析，在我國許多地區的煤質都較有利于瓦斯的儲存，這為瓦斯的大量富集提供有利的儲存空間。

煤層的生氣量和儲氣量能力都受煤變質程度的控制，所有煤層的變質程度對煤層氣藏的形成具有重要的作用。其表現主要有兩個方面：第一個方面，煤的變質過程太低，不利于煤層氣藏的形成。對于未變質階段（Rmax>0.5%）的褐煤，為生物化學生氣階段，熱解氣即將開始生成，因此煤層的含氣量不高。同時由于褐煤層和圍巖的固結程度較差，透氣性能較好，封閉能力差，致使含量很低的煤層氣大量逸散。因此褐煤很難形成有價值的煤層氣藏。但是，當煤層埋藏較深，厚度很大時，褐煤也可以形成煤層氣藏。第一個方面，煤變質程度較高，煤層已經失去儲氣能力，同樣不能形成煤層氣藏。超高變質（Rmax>6%）的超無煙煤，對甲烷基本上不吸附，空隙度也很低。因而儲氣能力十分有限，同樣也不屬于儲集層范疇，所以不能形成煤層氣藏。由上述可知，低、中、高變質的煙煤和無煙煤可以形成煤氣藏；未變質的褐煤一般不利于形成有價值的煤層氣藏；而超高變質的超高無煙煤也不屬于儲集層，所以不能形成煤層氣藏。不同的煤質對瓦斯的吸附能力是不同的，其吸附能力如圖1所示（張新民，2002）。

從圖2可以看出，隨著煤層的變質程度的增加，煤層的吸附能力不斷增強，但當其Rmax=5%左右的時候，其吸附能力達到最大值，隨后隨著Rmax的值增加而迅速下降達到零吸附。

3 地質構造發展對煤層氣藏的影響

3.1 褶皺

在褶皺隆起的背景下，煤層常以向斜或背斜的構造形態賦存，因此背斜和向斜都可以形成煤層氣藏。但以背斜和向斜儲存的煤層氣藏的儲存條件是完全不一樣的。當煤盆地或礦區為單一的向斜構造時，在同一水平上，煤層的含氣量在褶皺的轉折端減少；同時在向斜的內部，如果沒有繼續生氣的條件，向斜軸部埋深最大處的含氣量有時會低于埋藏較淺的翼部。造成這種現象的原因可能是軸部位置巖層變形最大，應力最集中，多以生成張力裂隙和軸面劈理所消耗，從而為煤中的氣體運移提供了良好的通道，有利于軸部地區的煤層去氣作用的進行。

3.2 斷裂

斷裂對煤層氣藏的形成的影響比較復雜，歸結起來有兩種不同性質的影響：一種是斷裂促使氣體沿著斷裂向地表運移，造成煤層脫氣，從而降低了煤層及其臨近的地帶的含氣性，不利于煤層氣藏的形成，這種斷層屬于導氣斷層。另一種是致密地層組成的斷層阻礙煤中氣體的運移，成了氣體向地表或別的圈閉中運移路途上的不滲透遮擋，從而提高了煤層及其鄰近地帶的含氣性，這種斷層屬于阻氣斷層。同時，斷裂作用使煤層裂縫和節理發育，有利于吸附在煤層上的瓦斯解吸，形成高煤層。

一般說來，規模較大的張性斷裂屬于導氣斷層，它降低煤層的含氣性，不利于煤層氣藏的形成和保存。擠壓作用形成的逆斷層多屬于阻氣斷層，這種斷層所產生的裂隙通常處于閉合狀態，斷層面兩側的巖層被緊壓；另一方面，斷層的位移往往使致密的泥質巖層與煤層的斷頭相接觸，從而阻斷了氣體沿煤層至下而上的運移。這兩種作用結合起來在很大程度上使煤層保存了較高的含氣量（郭斌武，2001）。

4 地下水的活動與瓦斯的關系

煤層氣吸附于煤的空隙表面或游離于孔隙中，由煤層裂隙網絡中的地下水將其封存，在一般情況下，煤層氣與地下水之間是處于動態平衡，只有在一定壓力差下，氣體才能流動。所以地下水活動對瓦斯的富集影響也是很大的，有許多的礦井，根據煤質、煤層厚度、構造等因素分析，瓦斯的含量應該很高，但是實測礦井瓦斯數據卻與預期的結果要低，其結果可能是因為研究區的地下水活動影響造成的結果（張建博，2000）。

5 含煤地層的巖性特征與瓦斯的關系

煤層之上存在具有一定封閉能力的巖層，可以阻擋和減緩煤層氣滲透、擴散、水溶流失等方式發生逸散，所有煤層頂底板巖性特征決定了其封閉能力。煤層頂底板巖性對煤層氣的封閉能力主要取決于毛細管力，毛細管力封閉是由于蓋層具有較高的毛細管阻力而阻止氣體逸散，毛細管力的大小取決于毛細管半徑的大小及其分布，而毛細管發育狀況主要受蓋層巖性、粒度、密度、致密程度等因素的影響。從對煤層氣封閉能力大小的角度分析，先將其封閉能力大小順序排列如下：油頁巖-泥巖-砂泥巖-石灰巖-砂巖。油頁巖封閉性能極為良好，其分布穩定，延伸范圍大，巖性致密堅硬。其孔隙度為3.09-6.37%，但含水和含油率比較高，水和油充滿了空隙空間，致使巖層滲透率很低，對下覆煤層中的甲烷起到了很好的封閉作用。泥巖是煤層中最常見的一種圍巖，它通常具有很好的封閉性能，具有較高的壓力，在裂縫不發育的條件下，泥質含量大于40%的泥巖或泥質粉砂巖的巖體滲透率變化范圍為107～109um2，具有較好的封閉性；煤系中出現的灰巖一般主要是生物碎屑泥晶灰巖、含生物碎屑灰巖及泥灰巖，其孔隙度大多數小于1%，滲透率一般小于0.01×103um2，但是具有裂縫的灰巖其空隙度可達4%，滲透率可達2×103um2-。因此對于灰巖型圍巖進一步又可以分為兩類：第一類是指在構造運動不強烈的地區的灰巖，其裂縫溶洞均不發育，具有一定的封閉能力。第二類灰巖的裂隙和巖溶較發育，導致其封閉能力大大降低。砂巖型圍巖在橫向上最不穩定，往往很快相變為砂泥巖和泥巖，該類型的圍巖對煤層的封閉能力很差，往往和煤層一起構成儲氣層。

瓦斯在煤層中要受到一定的外應力，在外應力的作用下驅使瓦斯不斷的運移和排放，其運移和排放的速度與煤層頂底板巖性的滲透性密切相關。如果煤層頂底板巖性的滲透性大，則瓦斯就不易保存，如果煤層頂底板巖性的滲透性小，則瓦斯就容易保存。煤層中瓦斯高低還與煤層滲透性有關，煤層大量的微裂隙發育，加大了瓦斯的儲存空間，同時就增加了瓦斯的儲存量，就容易形成高瓦斯煤層。如果煤層頂底板巖性的滲透性雖小，但由于煤層滲透性差，煤層的儲存空間小，生成的瓦斯被吸附在煤層內部，瓦斯很難排放出來，也形成不了高瓦斯煤層。

6 結束語

（1）瓦斯的生成量與煤層的變質程度是成正相關，低、中、高變質的煙煤和無煙煤可以形成煤氣藏；未變質的褐煤一般不利于形成有價值的煤層氣藏；而超高變質的超高無煙煤也不屬于儲集層，不能形成煤層氣藏。

（2）煤層頂底板的巖性幾乎都是泥巖、頁巖及粘土巖，巖性的結構特征都比較有利于瓦斯的保存；在研究區有很多的地區夾有砂巖層，砂巖也是瓦斯儲存的有利空間，其中很有可能找到適合工業開采的煤成氣資源。

（3）構造應力作用比較強的地區，煤層微裂隙系統發育，為吸附在煤層中的瓦斯提供了很好的運移通道，也是導致煤層中高瓦斯的重要原因。

（4）地下水對瓦斯的富集有一定的外界影響。

參考文獻

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