红阳煤田徐往子煤层气开发评价

赵国军，郑昊鹏，迟君竹

(东北煤田地质局103勘探队，辽宁 辽阳 111000)

红阳煤田作为沈南地区较大型的煤矿，而规划的辽阳铁西工业集中区压覆了红阳煤田徐往子及其周边井田的地下煤炭资源，使赋存的煤炭资源暂不能开采利用，造成辽阳市煤炭及其伴生资源的损失。因此对红阳煤田徐往子及其周边井田压覆煤层的煤层气进行资源化开发，具有现实的经济与环境意义。

1 研究区概况

研究区位于辽宁省太子河区祁家镇，行政区划属太子河区管辖，与红阳煤田尖台子南、尖台子北煤田勘查区部分重叠。勘查区南北长16.0 km，东西宽14 km，面积35.23 km2。煤矿内煤种单—，主要可采煤层有12煤、13煤，皆为无烟煤三号。勘查区范围内无生产小煤矿、老窑采空区。

2 煤层气开发的必要性

煤炭不仅关系到当地的产业和经济发展，还涉及到社会和民生问题。压覆煤炭资源(残留煤、边角煤、薄煤难采层)的回收利用问题是煤炭可持续发展的一个重要部分，现阶段应予以考虑，并得到充分的研究利用。

1)煤层气开发利用是节能减排和减少煤矿瓦斯重特大事故的重要举措，是国家优先扶持的新能源开发领域。煤层气资源勘查得到国家和辽宁省的高度重视。

2)煤层气是与煤伴生的洁净新能源，属非常规天然气。天然气是我国的短缺能源，辽宁省对天然气的需求也很旺盛，特别是勘查区周边城市沈阳、辽阳、鞍山等对天然气都有强烈需求。项目实施将有利于促进辽宁省煤层气资源的开发利用，满足辽阳及周边城市对天然气的需求。

3)项目勘查区位于辽阳市规划区，城市压煤已成现实，地下煤炭资源暂不能开采利用，但煤层气资源开发利用不受城市建设的限制，煤层气开发利用可减少自然资源的损失。辽阳市政府希望加快勘查区范围内的煤层气勘探开发工作，合理开发利用煤层气新能源，促进城市经济社会的快速发展。

4)徐往子煤层气勘探开发在红阳煤田具有重要的示范意义，有利于推动红阳煤田的煤层气开发利用。同时，对于减少红阳煤田矿井瓦斯安全事故、降低风排瓦斯带来的大气环境污染也具有重大而深远的指导意义。

3 煤层气开发的可行性

1)红阳煤田为高瓦斯矿区，煤层气资源丰富，预测煤层气资源量超过200亿m3。基于以往的煤田地质勘探成果预测，勘查区范围内煤层含气量高，预测煤层气资源量大，具备规模性开发的资源基础。

2)2008年2月，东北煤田地质局一〇三勘探队完成辽宁省国土资源厅委托项目《红阳煤田煤层气资源开发利用可行性研究评价》。评价研究结果表明:勘查区范围内具有较好的煤层气勘探开发前景。

3)经过近20 a的探索，中国煤层气勘探开发已开始步入商业开发阶段，在沁水盆地南部已形成2 000多口井、3亿m3的生产规模和能力，初步建立了适合中国煤层气地质特点的勘探开发理论和技术系列。国内有沁水盆地煤层气勘探开发示范区的经验和技术，省内有抚顺、铁法煤层气勘探开发的成功工程实践、成功经验和技术可以借鉴。

4)工作基础条件良好。项目承担单位东北煤田地质局一〇三勘探队在勘探区及其周边已开展过多项地质勘探工作，并承担了前期煤层气资源评价工作，对该地区的煤田地质情况有较多的了解，并积累了大量的基于地质与工程资料。中国矿业大学是国内从事煤层气勘探开发的重要技术力量，在煤层气开发工程设计与地质研究方面积累了大量成功的经验。

4 研究区储层条件

4.1 区域构造

红阳煤田位于东北地台新华夏系第二沉降带中，下辽河凹陷带的东坡，与东西向的太子河凹陷带的复合部位。煤田南部温香—鞍山东西向断裂和北部苏家屯—浑河北东东向断裂是红阳煤田的边界大断裂，其产生时期较早，吕梁运动后既已发育成熟，至始煤田南侧营口背斜和北部沈阳隆起的元古界变质岩系抬起，控制了古生界含煤地层的展布，也是煤田南北两侧的自然境界。本次勘查工作重点位于煤田勘探程度较高的尖台子南井田。该井田位于林盛堡向斜的东翼南段，亦为葛针堡背斜的西翼，为一单斜构造，呈带状展布，走向 25°～40°，倾向 NE，倾角 45°～65°，走向长 13.5 km。

4.2 煤层含气量

勘查区内煤层气含量变化的主控因素是煤层埋藏深度、有效埋藏深度及其与风氧化带垂向上的关系。随着埋藏深度的增加，煤层气含量整体上呈现出逐渐增大的趋势;且浅部煤层气含量变化快，深部增加相对缓慢。由图3－7徐往子勘查区煤层气组成的三元坐标图可以看出:勘查区钻孔煤层气主要成分为CH4与重烃，占气体总量的82%～99%。部分煤田钻孔煤层气中N2含量极高，CO2含量相应升高，且该现象主要发生在煤层埋深较浅的钻孔中，分析主要由于煤层受到风氧化造成煤层气的溢失及空气的进入。

4.3 煤化程度对含气量的影响

勘查区内煤属高变质无烟煤，成粉状，精煤挥发分为8.71% ，比重 1.63，容重 1.50，煤的孔隙率为 7.98% 。由于煤的变质程度高，煤化过程中产生大量的气体，粉煤本身对甲烷有较强的吸附能力，12煤实测干燥无灰基最高含气量达到41.69m3/t。从勘查钻孔实测资料来看:3、12、13煤层平均干燥无灰基含气量分别为 9.989m3/t、21.70m3/t、15.69m3/t。

4.4 顶底板岩性对煤层含气量的影响

12煤含气量高于13煤的原因，主要是由于12煤顶板为一层较厚的海相泥岩，煤层稳定而且比较厚，而13煤顶板岩性为透气性很强的中、粗砂岩，加之煤层薄，不利于瓦斯的保存。如13剖面上258号孔中的12煤干燥无灰基含气量为31.99m3/t，而 13 煤干燥无灰基含气量仅为 16.22m3/t。

4.5 埋深对煤层含气量的影响

勘查区内地形平坦，因此煤层埋深变化主要受到井田构造的影响。林盛堡向斜对勘查区范围内的煤层埋深起到控制性作用，由于勘查区位于向斜SE翼，因此勘查区内煤层埋深由SE至NE逐渐增加，且由于地层倾角较大(45°～60°)，导致煤层埋深变化较快。

勘查区范围内，12煤埋深变化在270～1 500m(1 500m为推测值)。随着煤层埋深的增加，含气量呈现快速增加的趋势(不包括岩浆进入煤层区域)，900m以浅部位吨煤含气量随埋深增加的速率为5m3/100m。勘查区深部煤层气构造保存条件良好，目的煤层含气量高，使研究区具备了煤层气开发的基础条件。

5 结语

煤层气开发利用是节能减排和减少煤矿瓦斯重特大事故的重要举措，是国家优先扶持的领域，红阳煤田煤层气资源勘查工作一直得到国家和辽宁省的高度重视。红阳煤田徐往子煤层气勘察属于新能源勘查开发项目，它的将有利于加快辽宁省煤层气的开发利用，满足辽阳及周边城市对天然气的需求，促进城市经济的快速发展，同时在红阳煤田也具有示范意义，有利于推动红阳煤田的煤层气开发利用，减少矿井瓦斯安全事故、降低风排瓦斯带来的大气环境污染，因此该项目实施具有重要的经济和政治意义。

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