18 废弃矿井煤层气来源及赋存状态.PDFVIP

维普资讯 科技情报开发与经济 SCI—TECHINFORMATIONDEVELOPMENT＆ECONOMY 08年 第 l8卷 第 16期 文章编号：1005—6033(2008)16-0119—03 收稿 日期：2008—03—21 废 弃矿 井煤 层 气 来 源 及赋 存 状 态 魏庆喜，刘丽民 (河南理工大学，河南焦作，454000) 摘 要：废弃矿井中赋存的煤层气作为一种资源逐渐成为人们关注的焦点。其赋存状 态与原始状态煤层 中煤层气的赋存状态相同，由游离态、吸附态和溶解态构成，游离态 占主体，吸附气次之，溶解气最少。分析 了废弃矿井煤层气的来源，指出其主要来源有4 个：煤柱及残留煤体，临近未采煤层，围岩中的游离气和吸附气，生物成因煤层气；并提 出不 同地质背景、不 同煤阶、不 同采煤方法和煤层发育特征决定了废弃矿井煤层气的 主要来源和富集程度 。 关键词 ：废弃矿井；煤层气；生物成因煤层气；赋存状态 中图分类号：TD163．1 文献标识码：A 温室效应是21世纪人类面临的最大规模全球性环境问题之一。CH 采率为40％60％，地方煤矿的矿井回采率不到40％，乡镇煤矿仅为 10％～ 是较强烈的温室气体，其 100年的全球增温潜势(GWP)为 21，而CO：仅 15％，有些小煤矿在8％以下，全国综合煤炭资源的矿井回采率约为30％ [4． 为 1_1]．随着煤矿生产，煤层气将不断从这些废弃矿井逸出到大气 巾，不 。 因此 ，在废弃矿井中残留有大量的煤炭资源，这些煤体在矿井废弃后 仅浪费资源，还会污染大气环境。 依然保存井释放着煤层气。残留的煤柱和残煤巾吸附有煤层气，当矿井 据不完全统汁．截止到 2001年底全 国报废矿井有 258个，涉及 80 被废弃封闭后，一部分吸附气将发生解吸并运移到孑L裂隙中成为游离态 个矿务局。这批报废矿井 中报废能力最大达到 2200000t／a。有低沼矿井 或溶解态：一部分仍被吸附在煤基质孑L隙表面，一旦压力降低这部分吸 也有高沼矿井 (中国煤矿安全监察局资料，2001年)[21o中国煤炭信息研 附态煤层气将发生解吸进入煤裂隙系统成为游离态，或溶解于采空区水 究院在全国调查的82个国有重点矿务局中有报废矿井的矿务局 占 体中成为溶解态。这部分煤层气理论上可根据废弃矿井因积水引起的静 69％，报废矿井有 150处以上，主要分布在东北地区和西南地区，如鸡两、 水压力和兰氏方程以及扩散速率进行定量计算，但 目前还没有建立起计 鹤岗、辽源、北票、水城、永荣、天府等矿区。其中约 70％为高煤层气矿井。 算的方法体系。 目前，全国有 148处以上的衰老矿井资源濒近枯竭 ，面临关井 。 1．2 采空区临近未采煤层 英国从 20世纪 50年代开始在北威尔士郡进行大规模的煤层气抽 因采动影响，煤岩层原始的应力状态遭受破坏 ，受采动影响范围内 放与利用 。据估计 ，英国报废矿井煤层气储量约为2．13x10nIn，其 中 的煤储层原始应力得以释放，使得储层压力刁、◆降低，煤层 中的cH4源 1．07xl0“In为可开采煤层气储量。报废矿井煤层气抽放方式大体有两 源不断地解吸出来。以 三“带理论”为辅，残余瓦斯压力理论为主，通常获 种 ：没有充填的废弃矿井或平硐抽放煤层气；向废弃矿井采空区或井下 得的采动影响经验