某矿井煤层气综合性评价研究

某矿井煤层气综合性评价研究

张松松

安徽省煤田地质局第三勘探队 ， 安徽 宿州 ， 234000

摘要：本文以华北某煤矿为工程研究背景，使用可靠的测试样品，在实验室内进行破碎脱气和分析，依据《煤层气资源储量规范》得出煤层气估算结果，并充分结合周边矿井煤层气抽采实验结果，得出该矿井范围内煤层气资源不具备地面规模化抽采价值。

关键词：煤层气 抽采 资源

0引言

国家曾经在两个五年计划中都规划了煤层气产量^[1]，并随着国民经济对清洁能源需求量持续增加，有必要对矿井煤层气产量做综合性评价研究，以探究矿井煤层气资源开采利用价值的大小，具有十分重要的现实意义。煤层气是赋存在煤层中以甲烷为主要成分，以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。本文煤层气数据（CH_4,ad及C₂～C₈）是由干燥无灰基的瓦斯含量换算得出的。

1样品采集和测试

该矿在勘查过程中按设计采集煤层瓦斯样本区样品测试，首先对瓦斯煤样利用野外瓦斯解吸仪进行现场脱气，而后将瓦斯煤样在室内进行破碎脱气和分析，脱气采用FH-4型脱气仪，气体利用SP-2305型气相色谱仪进行分析，凡因瓦斯罐进水、漏气混入杂质超灰者作为不合格样品不予利用^[2]，测试资料可靠。

2煤层气资源量估算

2.1估算煤层气资源量的煤层

根据《煤层气资源储量规范》（DZ/T0216-2010）气煤～瘦煤煤层气含量下限为4m³/t。该矿3₂、4₂、5₁、5₂、5₃煤层空气干燥基的煤层气含量（CH_4,ad及C₂～C₈）仅有少量钻孔达到4cm³/g，且多零星分布,如图1所示，不能成片者不估算资源量。7₂、8₂煤层空气干燥基的煤层气含量（CH_4,ad及C₂～C₈）有部分钻孔达到4cm³/g，本次估算7₂、8₂煤层煤层气潜在资源量。

2.2 估算范围

在煤层底板等高线图上，依煤层含气量下限、煤层可采边界和勘查区边界范围内，圈定煤层气资源估算范围，故本次对7₂、8₂等2层估算了煤层气资源量。

2.3工业指标

2.3.1煤层厚度

依据《煤泥炭地质勘查规范》(D2/T0215-2002)最低可采厚度0.70m;

2.3.2煤层含气量

依据《煤层气资源/储量规范》(DZ/T0216-2010)气煤-瘦煤(R₀max0.7～1.9%)空气干燥基含气量下限4m³/t。

图1 3₂煤层瓦斯含量大于4 cm3/g钻孔分布图

2.4估算方法

2.4.1 估算公式

依据《煤层气资源/储量规范》采用体积法，在煤层底板等高线图上，依可采边界和含气量下限圈出估算范围，按下列公式估算：

Gi =0.01AhDCad

式中：Gi-煤层气地质储量 单位为亿立方米(10⁸m³);A－煤层气含气面积 单位为平方千米(km²);h- 煤层净厚度(m);D- 煤的空气干燥基质量密度(煤的视密度)(t/m³)；Cad- 煤的空气干燥基含气量(m³/t)。

2.4.2块段的划分

对同一煤层根据勘查区边界、各煤层内插可采厚度边界、煤层埋藏深度界线（标高-1200m 、-1500m）、气含量下限（4.0m³/t）等值线划分基本块段^[3]，并对个块段进行编号。

2.5估算参数的确定

2.5.1煤层厚度

按煤层资源量估算确定的煤层厚度及可采边界。

2.5.2含气量

按达含气量下限钻孔与未达下限钻孔之间用内插法求其边界，并按煤层气赋存特征予以修正。

2.5.3视密度

按煤层资源量估算采用的各煤层视密度，即7₂、8₂煤层均为1.37 t/m³。

2.6资源量估算结果

煤层气资源量估算结果见表1。经过综合分析获得煤层气潜在资源量为1.2213×10⁸m³，储量丰度为0.23×10⁸m³/km²，属低类，埋深在-1000m以深，埋藏深度属深类。

表1煤层气资源量估算结果表

3相邻矿井煤矿瓦斯抽采及利用情况

该矿的相邻矿井地面建有独立的永久抽采系统，新老系统共安设了 4 台瓦斯抽采泵，额定流量640m³/min。总抽采能力1980m³/min，主要抽采底（顶）板巷穿层钻孔、顺层钻孔、工作面高位钻孔等。井下移动瓦斯抽采系统共装备8台水环式真空泵，额定流量80 m³/min，总抽采能力640 m³/min，主要抽采高位钻孔和老塘埋管等。2015年瓦斯抽采量为496万m³，矿井瓦斯抽放率39.47%；2016年瓦斯抽采量为457万m³，矿井瓦斯抽放率50.47%；矿井2017年1～11月份累计抽采瓦斯547万m³；由于矿井瓦斯分布不均衡，瓦斯压力大但瓦斯含量不高，稳定气源不足，抽出瓦斯浓度不均衡，无法利用。

4综合评价

本区获得煤层气潜在资源量为1.2213×10⁸m³，储量丰度为0.23×10⁸m³/km²，属低类，埋深在-1000m以深，埋藏深度属深类。

据相邻的煤矿井下瓦斯抽放利用情况可知，瓦斯分布不均衡，瓦斯压力大但瓦斯含量不高，稳定气源不足，抽出瓦斯浓度不均衡，无法利用。根据该矿井煤层气潜在资源量及相邻矿井的抽放情况，综合评价初步认为：该矿井煤层气资源不具备地面规模化抽采条件。

孔令峰，栾向阳，杜敏，商树林，孔梓拯．典型区块煤层气地面开饭项目经济分析及国内煤层气可持续发展政策探讨[J].天然气工业，2017,27(3).

郑得文．煤层气资源量评估方法与理论研究[D],浙江大学，2007,5.

仲红军，梁冰，张秀慧．煤层气资源储量的预测方法[J].煤炭技术，2008,27(8).

作者简介：张松松(1988-)，女，本科，2011年毕业于安徽理工大学地质工程专业，现任职于安徽省煤田地质局第三勘探队，主要从事煤田地质勘探等方面的工作。