许疃煤矿红层下伏煤层瓦斯赋存规律研究

发布时间：2018-03-08 18:18

本文选题：煤层瓦斯赋存　切入点：盖层封闭性　出处：《中国矿业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文以宿临矿区许疃煤矿33采区红层下伏32煤层、83下采区红层下伏82煤层及其上覆的地层为主要研究对象。从岩样的扩散性能及渗透作用两个方面评价煤层上覆煤系地层岩样、红层岩样及第四系松散层岩样对煤层瓦斯的封闭性能。采用吸附势理论分析煤层瓦斯含量随埋藏深度的变化趋势,并预测埋藏深度对应下的煤层瓦斯含量,结合许疃煤矿煤层埋藏史及生气史,得出地质历史时期煤层含气量的变化规律。根据以上研究成果及区域内煤层瓦斯数据分析研究33采区及83下采区红层下伏煤层瓦斯赋存规律,得出以下结论:1)煤层瓦斯通过上覆盖层的散失主要分为扩散散失及渗流散失,为评价上覆盖层对瓦斯的封闭性能,在实验室内对岩样进行扩散系数及渗透率实验。采用钻孔地层数据求取煤系地层的综合扩散系数及平均渗透率,33采区和83下采区煤系地层的综合扩散系数分别为2.49358×10-8 cm2/s、1.74658×10-8 cm2/s,而红层的综合扩散系数为3.06942×10-6 cm2/s,第四纪松散层的渗透率为2.59016×10-6 cm2/s;33采区和83下采区煤系地层的平均渗透率分别为0.0706 mD、0.0490mD,红层的渗透率为0.1454 mD,第四纪松散层的渗透率为0.1609 mD。由以上实测数据可知:红层及松散层对煤层瓦斯的封闭性能较差,煤系地层对煤层瓦斯赋存起到封闭作用。2)在研究吸附势与吸附空间之间的吸附特征曲线时,发现当K=1.5时特征吸附曲线的拟合度最好,达到0.98659。当K=1.5时,反推出的预测量与实际吸附量的平均相对误差较小,为4.4008%、4.6746%。在煤层埋藏最浅时,煤层瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加,其煤层瓦斯吸附量呈现先快速增加后逐渐减小的趋势,在埋藏深度达到1000m作用时,其煤层瓦斯吸附量达到最大值。埋深1000 m以浅,煤层瓦斯吸附量增加的幅度逐渐较小,如深度从200 m加深到300m时,煤层瓦斯吸附量增加了13.638 m3/t;深度从9000 m加深到1000 m时,其煤层瓦斯吸附量仅仅增加了0.216 m3/t。埋深1000 m以深,煤层瓦斯吸附量逐渐较小。3)依据煤层埋藏史及煤层瓦斯吸附量随埋藏深度的关系,研究许疃煤矿煤层气(瓦斯)成藏演化史。从二叠纪中晚期含植物地层沉积,到三叠纪时期煤层埋藏最深,这段时间内煤层受高温高压条件下变质程度开始加深,煤层瓦斯生成量逐渐增大。后期煤系地层开始抬升,到古近纪的早期,部分煤系地层内的煤层遭到剥蚀,煤层开始形成古瓦斯风化带,在这一阶段煤层瓦斯演化分为两部分:煤层埋藏深度在1000 m以下时,煤层瓦斯量随着煤层的抬升而增加;埋藏深度在1000 m以浅时,煤层对瓦斯的吸附能力开始减弱,瓦斯由吸附态转变为游离态,游离态瓦斯开始大量散失,在煤层埋藏最浅时煤层瓦斯量最小。从古近纪时期到至今,期间煤层受到多次构造作用的影响,但煤层埋藏深度一直大于古近纪早期煤层埋藏最浅时的深度,又没有有效气源的补给,后期沉积地层(红层、松散层)对煤层瓦斯的封闭性能较差,煤层瓦斯一直处于散失阶段,煤层内瓦斯含气量会低于含煤盆地沉降前时的含气量。4)许疃煤矿33采区及83下采区红层下伏煤层瓦斯数据显示煤层瓦斯含量与煤层上覆地层有效厚度的关系更为密切:在33采区煤层内瓦斯含量与地层有效厚度的拟合度为0.96455,与标高的拟合度为0.93161;在83下采区煤层内瓦斯含量与煤层上覆地层有效厚度的拟合度为0.89556,与标高的拟合度仅为0.54984。并采用红层下3235及3237工作面瓦斯相对涌出量及33采区非红层下伏煤层瓦斯赋存规律资料进行验证,验证其规律性较好。在此基础上进行红层下采区煤层突出危险性划分,按瓦斯压力安全线法预测危险区域。
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【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD712.2

【参考文献】