淺議水文地質(zhì)條件對煤層氣賦存的控制

吳建輝

摘要：1978年我國開始實(shí)行對外開放的基本國策，對外打開市場，從國際上引進(jìn)了先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，這大大的推動了我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展，提高了人們的物質(zhì)文化生活水平。2001年，我國再一次加大對外開放的程度，加入了世界貿(mào)易組織，在國際舞臺上的地位更加穩(wěn)固，這一系列措施都推動了我國各行各業(yè)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。作為資源強(qiáng)國，長久以來我國在各種能源額儲備和開發(fā)方面都存在著優(yōu)勢，特別是煤炭資源，其相關(guān)的煤層氣等資源是寶貴的能源，其開采和利用過程有許多影響因素，我國政府為此對其投入了大量的人力、物力和財力資源。本文主要對當(dāng)下水文地質(zhì)條件對煤層氣賦存的控制進(jìn)行研究和分析，并提出若干建議，僅供大家參考。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；煤層氣；賦存條件；控制因素

隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，對于能源的需求也在與日俱增，特別是煤層氣能源，其作為一種產(chǎn)生于煤層中的非常寶貴的天然氣原料，是非常優(yōu)質(zhì)的礦生資源，在對其進(jìn)行開發(fā)和利用的過程中會受到周圍水文地質(zhì)條件的嚴(yán)重影響，因此，如何對水文地質(zhì)條件進(jìn)行合理的把控，保證煤層氣資源的可開發(fā)成為現(xiàn)階段有關(guān)部門考慮的重點(diǎn)問題。

一、水利運(yùn)移逸散作用

對于煤層氣來說，水利運(yùn)移逸散對其賦存的控制作用是十分明顯的，其主要在煤礦層界面導(dǎo)水性能相對較強(qiáng)的地方，在斷層面會出現(xiàn)很多的裂縫和裂痕，通過這些裂痕和裂縫將每層和地下水緊密的聯(lián)系在一起，通過一系列的運(yùn)轉(zhuǎn)和活動，地下水滲透到煤層中，隨之在其中發(fā)生運(yùn)移和逸散。本文通過對相關(guān)文獻(xiàn)資料的查閱和實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)這種水利運(yùn)移逸散對煤層氣賦存的控制形式在我國大多數(shù)地區(qū)都可以實(shí)現(xiàn)。

（一）下伏灰?guī)r巖溶裂含水徑流對于煤層氣賦存的控制作用

在我國的華北地區(qū)，煤炭資源較為豐富，煤層氣資源也比較廣泛。但是在很多氣候較為干旱的地區(qū)，煤炭資源和煤層氣資源較少，因此在煤炭的開發(fā)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)干裂和斷裂現(xiàn)象，下浮灰?guī)r巖溶裂現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在華北地區(qū)煤炭相對比較貧乏的地區(qū)，比較典型的地區(qū)有山東西南部、西北部和山西西部等等，較為典型的煤礦就是位于河北省境內(nèi)的峰峰煤礦。

峰峰煤礦位于斷裂構(gòu)造的發(fā)育地帶，加之氣候較為干旱，因此在其開發(fā)過程中，地下水逐漸和斷裂區(qū)的走向平衡，造成其水流過強(qiáng)，下伏灰?guī)r巖溶裂含水徑流對煤層氣產(chǎn)生了非常強(qiáng)大的水利作用，隨著進(jìn)行強(qiáng)烈的運(yùn)移活動，造成煤層氣的大量逸散，最終導(dǎo)致峰峰煤礦的整體煤層氣含量減少。

（二）中灰?guī)r巖溶裂含水徑流對煤層氣賦存的控制作用

中灰?guī)r巖溶裂含水徑流對于煤層氣賦存的控制作用也是十分明顯的，其主要體現(xiàn)在高度的水動力系統(tǒng)通過煤礦中的斷裂面對煤層發(fā)生強(qiáng)烈的運(yùn)移活動，最終造成煤層氣的含量減少。這一情況大多出現(xiàn)在我國的西北地區(qū)，最為顯著的就是位于山西的韓城煤礦，其在開采的過程中，由于強(qiáng)烈的水文地質(zhì)運(yùn)動，造成該地區(qū)煤層氣通過煤層之間的裂痕不斷逸散，整體煤層氣含量較低。

（三）上覆新生界含水徑流對煤層氣賦存的控制作用

對于煤層氣產(chǎn)生的上覆新生界地區(qū)，其會產(chǎn)生非常多的松散氣孔，地下水通過這些氣孔深入到煤層氣中，逐漸在其中進(jìn)行運(yùn)移和逸散。由于上覆新生界區(qū)域中產(chǎn)生的氣孔中所含地下水的厚度可以達(dá)到600米左右，加之其透氣性和擴(kuò)散性較好，造成運(yùn)移活動劇烈，煤層氣含量逐漸降低。

二、水利封閉控氣對于煤層氣的控制作用

所謂的水利封閉控氣作用就是指在煤礦資源中，有很多斷裂地區(qū)并不能導(dǎo)水，它們大多數(shù)是斷裂發(fā)育較為寬緩的單斜地區(qū)或者是向斜地區(qū)，在這些地區(qū)中，由于其含水量和水紋運(yùn)動較為輕緩，因此整體水利運(yùn)移和逸散活動較少，地下水的水流較小，大多數(shù)只能以重力驅(qū)動和凈水?dāng)D壓的形式運(yùn)動，這些都在很大程度上對煤層氣進(jìn)行了保護(hù)，因此在這些地區(qū)，煤層氣的資源比較豐富。就目前我國煤炭資源的分布情況來看，煤層氣較為豐富的地區(qū)在山西晉城和其周圍的華北地區(qū)，本文主要以山西晉城的潘莊井田煤礦為例，對此情況進(jìn)行介紹。

潘莊井田煤礦地處在地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡單的區(qū)域，其地貌呈現(xiàn)出一種單斜的形式，煤層氣資源較為豐富，地下水資源相對匱乏，水文地質(zhì)活動相對較少，煤礦的地質(zhì)裂縫和裂痕也相對較少，落差最大的地區(qū)也不過10米左右，這些都為煤層氣的廣泛存在和發(fā)展創(chuàng)造了有力的條件。

（一）含水層和煤層分布與現(xiàn)狀

在這些煤層氣較為豐富的地區(qū)，地下水的流向與煤層氣的運(yùn)動方向是相反的，因此在水文地質(zhì)運(yùn)動的過程中，會對煤層氣造成一定的攔截作用，這使得煤層氣資源難以流失，非常有利于煤層氣的保存，本文主要以開灤礦區(qū)為例，來對此種情況進(jìn)行說明。開灤煤礦的地質(zhì)條件有利于煤層氣的保存和發(fā)展，其處在一種開平向斜不對稱的地區(qū)，地下水通過東西走向的角度互相補(bǔ)充，與其煤礦中所存儲的煤層氣的運(yùn)動方向恰恰相反，保證了煤層氣的質(zhì)量和含量。

（二）煤系上覆含水層

另外一種煤層氣含量較為豐富的煤礦礦區(qū)就是指那些新生界含水流區(qū)域比較封閉狀態(tài)的地區(qū)，在這些區(qū)域，地下水和含水層在活動的過程中會對煤層氣的流失造成一定的攔截作用，很好的保證煤層氣的含量。

結(jié)語：

我國國土面積960萬平方千米，各類自然資源都十分豐富，煤礦資源作為我國重要的能源之一，長久以來黨和政府在對其本身和相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)方面注入了很多的經(jīng)費(fèi)、投入了很大的精力，煤層氣作為煤礦地區(qū)存在的十分寶貴的資源，應(yīng)該更加合理的對其進(jìn)行保護(hù)和開發(fā)，促進(jìn)其可持續(xù)健康發(fā)展。

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