三江-穆棱河高瓦斯带

三江-穆棱河高瓦斯带包括鸡西、花双、双鸭山、七台河、鹤岗、绥滨、集贤等矿区,其中鸡西矿区和鹤岗矿区高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井较为集中。原煤炭工业部在“六五”和“七五”期间对该地区的矿井瓦斯地质条件进行了研究。近年来,中国煤田地质局、黑龙江煤田地质局、中联公司、大庆石油管理局、辽河石油管理局等单位分别对该区煤层气资源进行了评价,但至今没有煤矿区煤层气资源数据。

(1)鸡西矿区

鸡西矿区位于黑龙江省东南部,面积约3375km2。含煤构造由北部的冀东坳陷和南部的穆棱坳陷组成。含煤地层为下白垩统城子河组和穆棱组,煤层60余层,累计厚度5 ~ 20m。以薄煤层为主,中厚煤层次之,煤层间距大,稳定性差。煤的等级主要是气煤、长焰煤和炼焦煤。鸡西矿业集团公司是矿区主要的煤炭开发企业,现有煤矿12座,在建矿井20座,在建矿井2座,设计煤炭生产能力为1.600×1.04t/a..

1.矿井瓦斯涌出

(1)除横山煤矿外均属高瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量为10 ~ 100 m3/t·d,一般为15 ~ 30 m3/t·d;冀东坳陷的瓦斯涌出量高于穆棱坳陷。

(2)从矿井瓦斯涌出的成分来看,多为采空区(包括围岩和邻近层),占60% ~ 80%。

(3)工作面的瓦斯涌出量随煤层和开采顺序而变化。以城子河竖井东一采区为例:37号煤层初采时,工作面绝对瓦斯涌出量为2.5 ~ 6.8m 3/min;下部开采39号煤层后开采37号煤层时,工作面绝对瓦斯涌出量仅为0.3 ~ 0.44m3/min。

(4)从工作面瓦斯涌出的组成来看,以本层涌出和上邻近层涌出为主,分别占50%左右。

(5)从煤组来看,穆棱组掘进工作面瓦斯涌出量高于城子河组。

(6)所有矿井都有局部瓦斯异常涌出。以城子河矿30号煤层为例,垂深450 ~ 500 m的综采工作面瓦斯绝对涌出量一般在7 ~ 22 m3/min左右,而145以西(垂深470m左右,开采30号煤层)综采工作面瓦斯涌出量为33 ~ 37 m3/min,超出正常值70% ~ 65433。

(7)12高瓦斯矿井中,滴道矿和大同沟矿为煤与瓦斯突出矿井,东海矿和城子河矿为瓦斯突出矿井。

2.煤层气储层

1000m处煤炭勘探较浅,瓦斯孔地区实测煤层瓦斯含量(可燃基)为3.49 ~ 8.12m3/t,煤层气甲烷浓度为66% ~ 95%,含气饱和度一般为60% ~ 70%,煤层气风化带深度一般为200 ~ 300m。煤体多为原生结构,有五组解理裂隙,孔隙度为1.4% ~ 4.2%。井下钻孔流量法实测煤层渗透率为0.001 ~ 0.005m·d,实测最大瓦斯压力为5.8MPa(垂深647m),实测平均瓦斯压力梯度为0.6 MPa/100 m。

3.煤层气资源

(1)煤层气资源

鸡西矿区(生产矿井和在建矿井)煤层气总资源量为80.25×108m3,煤层气总可采资源量为15.81×108m3。在煤层气总资源中,消耗资源量为16.68×108m3,占20.8%。剩余煤层气资源量为63.55×108m3,占79.2%。煤层气资源的消耗由两部分组成:排水消耗和排风消耗。其中排水消耗量约为1.28×108m3,占7.7%;排风用气量为15.40×108m3,占92.3%。煤层气剩余可采资源量为12.59×108m3。采空区剩余煤层气资源量为1.99×108m3。

(2)煤层气资源类别

鸡西矿区各矿井煤层气资源评价参数值及分值见表7-4。矿井煤层气资源评价得分为130 ~ 160,11。统计矿井中,1属于二级,煤层气资源量为3.07×108m3,占总资源量的3.8%。10矿井资源划分为ⅲ类,煤层气资源量为77.18×108m3,占总资源量的96.2%(表7-4)。

表7-4鸡西矿区煤层气资源分类及评价参数

(二)鹤岗矿区

鹤岗矿区位于黑龙江省东北部,面积约2800km2。含煤构造(鹤岗盆地)为近南北向、向东倾斜的长箕状单斜构造;主要含煤地层为下白垩统鹤岗组石头河子组,含煤40余层,其中可采和局部可采36层。可采煤层累计厚度50 ~ 80m,多为中厚煤层,部分为特厚煤层,煤层厚度变化较大。煤级主要是气煤和肥煤。鹤岗矿业集团公司是矿区主要的煤炭开发企业,目前拥有9座煤矿,煤炭生产能力为1500× 104t/a..

1.矿井瓦斯涌出

(1)兴安、峻德、南山、义新(新沂)、兴山等9个生产矿井,其中南山、义新为煤与瓦斯突出矿井;R&F、大陆、振兴、岭北四个矿井为低瓦斯矿井。

(2)南山矿绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量远大于其他矿井。2004年南山矿绝对瓦斯涌出量达到112.68m3/min,相对瓦斯涌出量达到19.37 m3/t·d..峻德矿和兴安矿的瓦斯涌出量也比较大。

(3)随着矿井生产向深部水平的深入,瓦斯涌出量急剧增加。1988年公司矿井绝对瓦斯涌出量为105.66m3/mim,1998年增加到188.88m3/min,2004年达到218.83m3/min。年涨幅超过10%。

(4)矿井瓦斯涌出量呈现北高南低的分布。北部的兴山、新沂、南山矿井为高瓦斯矿井,三个矿井瓦斯涌出量为150.02m3/min,占总数的62.6%。除南部的兴山矿外,其余均为低瓦斯矿井,兴山矿相对瓦斯涌出量仅为8.23 m3/t·d..

(5)断裂构造带的气体动力学现象显著。如南山矿F14断层带瓦斯压力为1.8MPa,靠近断层发生煤与瓦斯突出,垂直钻孔(φ325)碰到F14断层发生瓦斯涌出;杏山矿22号煤层靠近断层时,瓦斯涌出,涌出量为1.8m3/min。

2.煤层气储层

在800米深度,河02煤层气井煤层实测瓦斯含量(可燃基)为1.06 ~ 5.01m3/t,煤层气甲烷浓度为60% ~ 90%。含气饱和度一般为10%左右,气体梯度一般为0.8 ~ 1.0m3/t 100m,煤层气风化带深度一般为220 ~ 350m。大多数煤体为原生构造,劈理裂隙发育;注入/压降法测得煤层渗透率0.02~0.40mD,测得最大储层压力8.2MPa(垂深950m),测得储层压力梯度0.7 ~ 0.9 MPa/100 m,平均朗缪尔体积约23.3m3/t,平均朗缪尔压力2.7MPa。

3.煤层气资源

(1)煤层气资源

鹤岗矿区(生产矿井和在建矿井)煤层气总资源量为83.35×108m3,煤层气总可采资源量为21.69×108m3。在煤层气总资源中,消耗资源量为17.10×108m3,占20.52%。剩余煤层气资源量为66.25×108m3,占79.48%。煤层气资源的消耗由两部分组成:排水消耗和排风消耗。其中排水消耗量约为1.61×108m3,占9.42%;排风用气量为15.49×108m3,占90.58%。煤层气剩余可采资源量为17.19×108m3。采空区剩余煤层气资源量为5.21×108m3。

(2)煤层气资源类别

鹤岗矿区8个统计矿井资源类别均为ⅱ类(表7-5),矿井煤层气资源评价得分为170 ~ 180。