黃陵礦區(qū)圍巖氣體成因及致災(zāi)機理研究

鄭凱歌，孫四清，趙繼展，陳冬冬

(1.中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710054；2.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001)

0 引 言

鄂爾多斯盆地是多旋回發(fā)育的中生代克拉通盆地，是我國陸上最大的煤、油氣沉積盆地之一[1-2]。黃陵礦區(qū)位于鄂爾多斯盆地南緣，自晚三疊系后,經(jīng)歷了“發(fā)生-發(fā)展-消亡”的沉積演化，形成了完整的湖泊-三角洲相沉積演化旋回，發(fā)育多套煤、油氣儲蓋層組合[3-4]。煤田勘查過程中有近150個鉆孔直接揭露礦區(qū)內(nèi)油氣，其中，多個鉆孔出現(xiàn)氣體大量噴出或逸出，氣體噴出高度達10～30 m，常伴隨有油帶出。近年來，隨著開采深度的不斷增加，黃陵一礦、蘆村一號井及黃陵二礦等多個礦井在采掘過程中發(fā)生了數(shù)十次圍巖氣體異常涌出，造成工作面停采停掘。該圍巖氣以游離狀態(tài)為主，賦存于煤層頂?shù)装鍑鷰r中，來源多樣化，儲集層本身、煤層及油氣產(chǎn)氣層均可為其生氣來源[5]。該圍巖氣異常涌出具有突發(fā)性、隱蔽性(異常涌出前無明顯征兆)、涌出集中(24 h累計涌出量約6.4萬m3)和涌出量大(最大涌出21萬m3)等特點，在黃陵礦區(qū)尚屬首次發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)外也極為罕見，對煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴重威脅。因?qū)ζ涑梢蝾愋停瑏碓囱芯坎幻鳎瑸?zāi)害誘導(dǎo)原理認識不清，無法精確針對性開展災(zāi)害治理。多通過“廣撒網(wǎng)，密布鉆”的治理方式，大范圍施工抽采鉆孔進行圍巖氣抽采。該治理方式工程量大、成本高、針對性差，延長了施工周期，降低了回采效率。因而查明該異常涌出圍巖氣的成因機制及致災(zāi)機理是精確采取預(yù)抽和防治措施的關(guān)鍵。……