山西神州煤业灰岩瓦斯成因及富集区预测
发布时间：2022-01-01 09:31
鄂尔多斯盆地东缘神州煤业太原组8号煤层顶板L1灰岩瓦斯富集,给煤矿安全生产带来严重威胁。利用灰岩和煤层瓦斯CH4碳氢同位素和CO2碳同位素测试,并引入微生物高通量测序技术,对瓦斯成因进行综合判识。通过灰色关联分析,对瓦斯富集区进行预测,为煤矿瓦斯治理提供理论依据。神州煤业煤层瓦斯及灰岩瓦斯δ13C值偏轻、二氧化碳δ13C值偏重,经判识为次生生物气,且经过扩散—运移效应;选取顶板标高、空隙厚度、灰岩钻取率和煤层埋深作为瓦斯富集影响参数,预测井田南部区域以及B2钻孔附近瓦斯富集可能性相对较大。
【文章来源】：能源与环保. 2020,42(12)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
8号煤层顶板等高线及含煤地层综合柱状
在神州煤业8102、8103工作面采集8号、10号煤层瓦斯及L1灰岩瓦斯进行气体组分和碳氢同位素测定。气样采集分2种方式进行,采集气样期间8103、8102工作面正在进行顶板瓦斯抽放钻孔的施工,施工过程中通过钻杆中空空间会涌出浓度较高的瓦斯气体。因此,部分灰岩气体样品通过钻杆中空空间采集;剩余气样(包括煤层气样品及灰岩气样品)均通过现打直径为38 mm的钻孔进行气体采集。由于气样采集过程中难免会有回风流空气的混入,导致部分样品甲烷浓度较低。煤层、灰岩瓦斯碳氢同位素判识如图2所示。神州煤业煤层、灰岩瓦斯δ13C值分布范围为-74.4‰～-57.4‰,平均-65.14‰;瓦斯δD值分布范围为-258.8‰～-180.2‰,平均-238.84‰;二氧化碳δ13C值分布范围为-23.2‰～-16.4‰,平均-20.33‰。煤层瓦斯和L1灰岩甲烷同位素值差异不明显,根据δ13C1-δD和δ13C1-δ13C(CO2)成因判识模板结合的方式可以识别瓦斯成因[8-9](图2)。根据判识结果,研究区瓦斯中甲烷主要为生物成因,并经历了扩散—运移效应,导致甲烷δ13C值偏轻。煤系气中二氧化碳δ13C值偏重,为明显的有机成因,同时也说明二氧化碳经历过微生物的还原作用。
对8103运输巷δ-变形菌纲细菌进行分析,检测出脱硫菌目(Desulfobacterales)(硫酸盐还原菌),证实了前述对于硫酸盐还原菌存在的推测(图4)。但是,在古菌检测中并未检出产甲烷菌的存在,分析主要有以下原因:①矿井水样采集量有限,导致真空抽滤出的产甲烷菌数目极微,PCR扩增过程中无法将其大量扩增出来;②产甲烷菌活跃产气过程在地质历史时期早已结束,目前矿井水中缺少产甲烷菌利用的底物,导致未检出;③水样采集来自顶板灰岩瓦斯抽放钻孔,排水抽放时间较长,还原环境已经破坏,产甲烷菌等厌氧微生物大量死亡;④硫酸盐还原作用的产物硫化物对产甲烷菌有抑制作用,导致产甲烷菌含量极少。此次高通量测序未检出产甲烷菌,但硫酸盐还原菌同样只能在严格的厌氧条件下才能生存,说明L1灰岩水处在封闭缺氧的环境,间接证实了水力封堵效应对于瓦斯富集的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气成因类型及其地球化学研究进展[J]. 琚宜文,李清光,颜志丰,孙盈,鲍园. 煤炭学报. 2014(05)
硕士论文
[1]回采工作面瓦斯涌出量预测方法研究[D]. 张牧.安徽理工大学 2019
[2]淮北任楼煤矿灰岩异常水质的菌群，气体成因分析[D]. 潘政.合肥工业大学 2017
[3]永川煤矿深部砂岩顶板瓦斯赋存及水力压裂治理瓦斯研究[D]. 王书琪.重庆大学 2015
[4]潘二煤矿1煤层底板灰岩瓦斯异常涌出原因分析[D]. 单恩.安徽理工大学 2010
[5]坚硬顶板综放工作面采空区瓦斯涌出规律研究[D]. 徐响华.安徽理工大学 2008
本文编号：3562095
【文章来源】：能源与环保. 2020,42(12)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
8号煤层顶板等高线及含煤地层综合柱状
在神州煤业8102、8103工作面采集8号、10号煤层瓦斯及L1灰岩瓦斯进行气体组分和碳氢同位素测定。气样采集分2种方式进行,采集气样期间8103、8102工作面正在进行顶板瓦斯抽放钻孔的施工,施工过程中通过钻杆中空空间会涌出浓度较高的瓦斯气体。因此,部分灰岩气体样品通过钻杆中空空间采集;剩余气样(包括煤层气样品及灰岩气样品)均通过现打直径为38 mm的钻孔进行气体采集。由于气样采集过程中难免会有回风流空气的混入,导致部分样品甲烷浓度较低。煤层、灰岩瓦斯碳氢同位素判识如图2所示。神州煤业煤层、灰岩瓦斯δ13C值分布范围为-74.4‰～-57.4‰,平均-65.14‰;瓦斯δD值分布范围为-258.8‰～-180.2‰,平均-238.84‰;二氧化碳δ13C值分布范围为-23.2‰～-16.4‰,平均-20.33‰。煤层瓦斯和L1灰岩甲烷同位素值差异不明显,根据δ13C1-δD和δ13C1-δ13C(CO2)成因判识模板结合的方式可以识别瓦斯成因[8-9](图2)。根据判识结果,研究区瓦斯中甲烷主要为生物成因,并经历了扩散—运移效应,导致甲烷δ13C值偏轻。煤系气中二氧化碳δ13C值偏重,为明显的有机成因,同时也说明二氧化碳经历过微生物的还原作用。
对8103运输巷δ-变形菌纲细菌进行分析,检测出脱硫菌目(Desulfobacterales)(硫酸盐还原菌),证实了前述对于硫酸盐还原菌存在的推测(图4)。但是,在古菌检测中并未检出产甲烷菌的存在,分析主要有以下原因:①矿井水样采集量有限,导致真空抽滤出的产甲烷菌数目极微,PCR扩增过程中无法将其大量扩增出来;②产甲烷菌活跃产气过程在地质历史时期早已结束,目前矿井水中缺少产甲烷菌利用的底物,导致未检出;③水样采集来自顶板灰岩瓦斯抽放钻孔,排水抽放时间较长,还原环境已经破坏,产甲烷菌等厌氧微生物大量死亡;④硫酸盐还原作用的产物硫化物对产甲烷菌有抑制作用,导致产甲烷菌含量极少。此次高通量测序未检出产甲烷菌,但硫酸盐还原菌同样只能在严格的厌氧条件下才能生存,说明L1灰岩水处在封闭缺氧的环境,间接证实了水力封堵效应对于瓦斯富集的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤层气成因类型及其地球化学研究进展[J]. 琚宜文,李清光,颜志丰,孙盈,鲍园. 煤炭学报. 2014(05)
硕士论文
[1]回采工作面瓦斯涌出量预测方法研究[D]. 张牧.安徽理工大学 2019
[2]淮北任楼煤矿灰岩异常水质的菌群，气体成因分析[D]. 潘政.合肥工业大学 2017
[3]永川煤矿深部砂岩顶板瓦斯赋存及水力压裂治理瓦斯研究[D]. 王书琪.重庆大学 2015
[4]潘二煤矿1煤层底板灰岩瓦斯异常涌出原因分析[D]. 单恩.安徽理工大学 2010
[5]坚硬顶板综放工作面采空区瓦斯涌出规律研究[D]. 徐响华.安徽理工大学 2008
本文编号：3562095
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