双鸭山煤田煤层气赋存规律

张长文 张文平

摘 要：文章通过对双鸭山煤田的地层、构造特征及煤层煤质的研究，全面分析总结了整个煤田的煤层气平面赋存规律、垂向赋存规律以及煤层气赋存规律与构造的关系，并对全区煤层气资源量进行了预测。

关键词：煤田；煤层气；赋存规律；资源量

中图分类号：P618.11 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）19-0077-02

Abstract： Based on the study of strata， structural characteristics and coal seam quality of Shuangyashan Coalfield， this paper comprehensively analyzes and summarizes the plane occurrence law， vertical occurrence law of coalbed methane and the relationship between coalbed methane occurrence law and structure in the whole coalfield. The amount of coalbed methane resources in the whole region is predicted.

Keywords： coalfield； coalbed methane； occurrence law； resource quantity

1 地质概况

1.1 位置

双鸭山煤田位于黑龙江省东部双鸭山市，部分跨宝清县，为一长轴近东西向的弧形盆地。东西长五十公里左右，南北宽六至十五公里，煤田面积约六百平方公里。煤田自1949年开始建矿至今，已建有八个生产矿井。

1.2 地层

双鸭山煤田地层按其组合关系、建造特征可分为中生代以前的基底及以后的盖层。基底主要由下元古界麻山群组成，盖层由晚中生界和新生界沉积组成，上侏罗统鸡西群据其岩性、沉积旋回、含煤性和其化石特征，自下而上划分为东荣组、城子河组及穆棱组。以平行不整合关系覆于鸡西群之上者为下白垩统东山组地层，其上为第三系玄武岩和第四系。

1.3 构造特征及岩浆活动

双鸭山盆地总体似一靴形盆地，其走向随基底的变化而发生变化，即由东部的近东西而转化为西部的南北向，其北部基本是南倾、平缓的单斜状态，并与基底呈不整合接触。南侧被双鸭山-宝富逆冲断裂所切割。含煤盆地内部构造较复杂，其规模以小型褶皱及一般断裂为主。褶皱构造仅在中西部或西南部表现相对较为突出。一般断裂甚为发育。西部地带以北东向的张断裂、北西向压性断裂为主。东部则发育有北西向的张性断裂及少见的北东向的压性断裂。

煤田的岩浆活动频繁，多为火成岩侵入，其中西部双鸭山～秃顶山一带表现尤为强烈，侵入体大面积分布，而东部的新安、七星、双阳则表现相对较弱。由于火成岩侵入频繁，使其周围的地热值升高，致使西部地区的煤阶普遍升高，这也是西部煤变质程度较高的原因之一。另外，在侵入岩周围的煤质表现出环带状分布，即围绕侵入岩的煤层直接接触可变为天然焦，依次为无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤、肥焦煤、肥气煤等，虽然这种环带状分布范围不大，但变化很明显。据统计，由于岩浆活动的影响，对煤层的破坏占全煤田总储量的九分之一，其破坏量高达1亿多吨。因此，本煤田的岩浆热变质作用是重要的变质因素之一。

1.4 煤层、煤类、煤质特征

双鸭山煤田共含煤层80余层，煤层间距小，厚度薄，一般为中厚煤层。分布在城子河组和穆棱组中，主要可采煤层均分布于城子河组，穆棱组不含可采煤层。

煤类包括从长焰煤-无烟煤不同牌号的煤，但以氣煤为主，长焰煤、焦煤次之，瘦煤、贫煤、无烟煤、弱粘煤较少。

煤质特征属于低硫、低磷、低-中灰份（以中灰份为主），发热量较高，粘结性较好，为配焦用煤。

2 煤层气赋存规律

2.1 煤层气平面赋存规律

（1）煤层：煤层在平面上的分布特征有以下两点：在纵向上，含煤性呈现出由弱到强，又由强到弱的变化，即中部地带含煤性较强。在横向上，由西向东遵循弱-较强-强的变化趋势，即煤层在东部发育较好。所以，从煤层分布上来看，东部的煤层气应高于西部。

（2）各矿区瓦斯相对涌出量：从各矿收集的开采煤层时瓦斯相对涌出量来看，最大涌出量四方台四井为33.62m3/t，除中西部四方台、宝山、东保卫三个矿井瓦斯涌出量相对较高外，东部的新安、双阳、七星三个矿井涌出量相对较低。

（3）煤质：本煤田的煤变质类型属区域变质，但火成岩侵入而形成的接触变质具有局部意义，也是重要的变质因素之一。尤其是在平面上，使煤的变质程度呈现出一定的规律性，即水平方向上呈带状分布，垂向上分带不明显。由于火成岩侵入在西部强烈，使得西部煤变质程度较高，在水平方向上自西向东煤的变质程度降低。煤的变质作用强弱对甲烷含量有直接影响，根据其煤化作用过程可划分为三个阶段：a.褐煤-长焰煤阶段、贫煤阶段，CO2含量较高，烃类气体含量较少，且以CH4为主，主要以生物化学为主。b.长焰煤-焦煤阶段，CO2含量减少，烃类气体增加，重烃类气体含量明显增加，并可能有部分液态烃。c.瘦煤-无烟煤阶段，CO2消失，烃类气体上升为主导地位，CH4含量高达97%～99.5%。从本煤田来看，由西向东变质程度逐渐降低，岭东、岭西以肥煤为主，有部分肥焦煤、贫煤和无烟煤。向东到四方台、宝山区以气煤2号为主，深部有少量的肥气煤。再向东至双阳、新安则以长烟煤为主。所以本煤田由东向西产气率增高，其甲烷含量也逐渐增大。

2.2 煤层气垂向赋存规律

（1）煤层厚度：煤层厚度大小直接决定生成煤层气的量，一般来讲，厚度越大生成的甲烷量越大。双鸭山煤田城子河组含煤30～70余层，其下段含煤10余层，其中可采3～4层，层间距大，不稳定；中段含煤18～26层，其中可采6～8层，主要发育在东部的七星、双阳、新安三区，以中厚煤层为主，上部有厚煤层出现，如新安、双阳的10号煤层，但厚度不稳定；上段含煤16～36层，其中可采4～9层，广布全区，但以四方台、宝山矿发育较好，煤层较稳定，以薄煤层为主，中厚煤层次之，有时亦有厚煤层出现，如七星矿的6号、双阳、新安的8号，但本段上部煤层减少，煤厚变小，间距扩大，开始出现含煤性衰退现象。再向上至穆棱组仅含薄煤层，目前尚未发现有可采煤层。由此可看出，中厚煤层和厚煤层均在煤田东部发育，所以东部煤层气的产气量应高于西部。

（2）埋藏深度：本煤田仅在新安矿区8个钻孔中进行了瓦斯采样分析实验工作，从新安矿采样点的资料看，甲烷含量最大值为3.24cm3/g，其采样深度为最大563.2米，所以从采样深度及甲烷含量看，二者之间有一定的规律性，即随深度的增加，甲烷含量逐渐增大。另外，随着煤层埋深的加大，煤的变质程度也相应提高，而其甲烷含量也随之增大。

2.3 煤层气赋存规律与构造关系

纵观全煤田，由东向西构造变得复杂，而矿井瓦斯涌出量也随之扩大。在构造复杂地区，由于断裂和裂隙较发育，地层间相互沟通能力加强，使得煤层气便于運移，富集在有利的构造部位（如向斜轴部等）得以储存，从而形成瓦斯涌出量相对较大的部位，在采掘过程中涌出。

现生产矿井揭露的岭东、岭西矿是构造复杂的矿井，每平方公里断层数达40～50条之多，其次是四方台和宝山矿。当遇到半封闭压扭性或压性断裂时，由于瓦斯释放差，在首先掘到该部位的工作面时，瓦斯量高，有的则产生集中喷出。例如岭东三井1962年的瓦斯煤尘爆炸事故就发生在两条逆断裂之间，并被火成岩墙分割包围，形成较好的瓦斯储存条件，当掘进回采时，破坏了地应力平衡，大量瓦斯随应力释放，发生爆炸。

在本矿区的中西部褶皱构造较为发育，次级的背、向斜穿插于断裂之间，对煤层气储存具有不可忽视的控制作用。

向斜由于受到水平挤压力的作用，使岩层向下弯曲，在受到上覆厚岩层静压力和下面地层的阻力，地层内的瓦斯压力相对增高，成为封闭性较好的瓦斯储存构造体。例如1984年岭东6井-420米大巷右翼上山是在向斜轴部掘进，因停电瓦斯积聚，违章放炮时引起瓦斯爆炸事件。

背斜由于上覆岩层厚度薄，静压力较小，瓦斯压力相对减小，加之背斜顶部张裂隙发育，故处于该部的煤层产气相对较小，其对煤层气的封闭性能也相对较差。如宝山矿七井以东宽缓的背斜部位瓦斯涌出量就相对较低。由此看出本矿区西部构造复杂，断裂、褶皱发育，所以西部矿区矿井瓦斯涌出量高于东部。

3 结束语

综上所述，本煤田的中厚～厚煤层均分布在东部，相应的东部的产气量应高于西部，但由于东部的构造比西部简单，且煤层的变质程度比西部弱。经采样分析，中西部矿井瓦斯相对涌出量也比东部大，特别是岭东矿曾发生瓦斯爆炸，所以从理论上分析，西部的煤层气赋存应好于东部。但岭东、岭西矿由于煤炭储量太低（保有储量合计仅有533万吨），已近报废。所以双鸭山煤田的煤层气资源开发前景区应为中部和东部，特别是七星-双阳深部。垂深<2000米煤层气资源丰富达81.3亿立方米，全区煤层气资源量为192.56亿立方米。

参考文献：

[1]东煤公司.黑龙江省东部煤油气资源远景评价研究[Z].1990.

[2]中国煤田地质总局.黑龙江省三江盆地煤层气资源评价[Z].1998.