摘要：我们常常在新闻中听到“瓦斯泄漏，瓦斯爆炸”等字眼，导致很多人认为煤层气是非常危险的，有害无益的。这是一种误解，煤层气是一种清洁能源，能量大，燃烧效率高。在经济快速发展的今天，理应作为一种重点能源进行开发和利用。但是，煤层气的形成和储存受到多方面地质因素的影响，例如地质构造，煤层条件，性质，压力，水文条件等，因而煤层气的控制也就变得十分困难和复杂。本文主要针对水文地质条件这一影响因素进行分析，探究其对煤层气赋存的控制作用。
关键词：水文地质条件；煤层气；赋存；控制作用
1水动力特征对煤层气赋存的控制
煤层气主要以吸附状态赋存在煤的孔隙中，地下水系统通过地层压力对煤层气吸附聚集起控制作用，这种控气作用既可导致煤层气逸散，又能起到保存聚集煤层气的作用。煤储层和顶板含水层构成一个完整的地下水系统，在高储层压力、高含水层势能的地区，煤层气富集；而在地下水排泄区，储层压力和含水层势能降低，煤层气逸散，从现有资料分析，可将水文地质控气作用概括为3种特征:
1.1水力运移逸散控气作用水力运移逸散控气作用
水运转移的逸散作用对煤层气赋存的影响的主要表现是：一是煤系中砂岩裂隙含水层或者灰岩岩溶的含水层径流控制煤层气的运移逸散，即当煤系中的砂岩裂隙含水层或者灰岩岩溶的含水层所具有的水动力增强的时候，同导水断层或者煤层与裂隙之间所产生的水力进行联系，极有可能造成煤层气的含量大量降低，这是因为灰岩岩溶的裂隙含水层的透水性与富水性强，地下水的流动不断带动煤层中包含的煤层气发生运移，并在断裂带与裂隙岩溶的发育地段出现逸散状况；二是煤系下伏的灰岩岩溶裂隙的含水层径流控制煤层气的运移逸散，且下伏奥陶系的灰岩岩溶裂隙与煤系的含水量径流产生水力联系的区域，同时也是煤层气频发的区域，比如说河北的峰峰矿区、开滦矿区、太行山的东麓煤田等，这些区域属于张性的断层发育，地下水的流动方向与断裂平行逐步形成地下水强径流带，伴随着储层的压力不断降低，进而导致煤层吸附气的解吸，从而导致煤层气的含量降低；三是煤系上覆的新生界松散空隙中的含水层径流控制煤层气的运移逸散，即当新生界的松散空隙中的含水层具备水动力条件与富水性时以及完整的径、补、排条件时，地下水的径流作用将有助于携带煤层气进行运移逸散。
1.2水力封闭控气对煤层气赋存的控制作用
水利封闭控气对煤层气赋存的控制作用的表现是:水力封闭的控气作用主要发现在断裂发育较弱的宽缓单斜或向斜地带，且断裂构造属于不导水性的断裂，尤其是边界的断层，具有逆掩、挤压性质，进而形成隔水边界。上浮新生界的松散空隙所具有的含水层与煤系地层的含水层，下伏灰岩岩溶的裂隙含水层缺少水力联系，由于水文地质条件相对简单，煤层直接充为含水层成为顶板含水层，水动力相对较弱。地下水的径流速度相对缓慢与停滞，地下水主要以重力驱动或静水压力的方式进行流动。含水层主要依赖浅部露头的大气降水进行补给，其中水力封闭的控气作用主要在深部发生，地下水主要通过压力传递的作用，使得煤层气尽量吸附在煤中，使得煤层气集中而不再发生运移。
1.3水力封堵控气作用水力封堵控气作用
水力封堵控制对煤层气赋存控制作用的表现是：水力封堵控气主要体现在单斜或不对称的向斜中，在一定程度的压力差条件下，煤层气从高压力区逐步向低压力区流动，压力逐步降低使得煤层气被解吸，进而形成煤层气逸散带。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一是煤系的上覆含水层，即在一些隐伏的煤田，煤系地层被较大厚度的新生界地层所覆盖，但由于新生界的松散含水层的径流速度较缓慢，且处于相对的封闭状态，这使得含水层对于顺煤层并向上运移的煤层气拥有封堵的作用，比如说淮南的目标区，其核心含水层是新生界的松散孔隙的含水层，灰岩裂隙与煤系砂岩的含水层，此区域为向斜或单斜的构造，煤系地层多与底部的含水层接触，煤层气相对富集；二是煤系中的煤层或者含水层，即当地下水的径流方向和煤层气的顺层运移方向呈现出相反现象时，地下水的运动对煤层气的运移具有完全的封堵作业，这有助于保存煤层气，比如说开滦矿区，开平向斜是不对称的向斜，东南翼缓，西北翼陡，两翼的岩层露头是东南翼低而西北翼高，从而导致地下水是由新生界的松散孔隙含水层向着西北翼进行补给，向着东南翼进行排泄，因而西北翼的地下水径流的方向和煤层气的顺层运移方向是相反的，由于煤层自身不存在地下水的垂直方向补给，进而有助于保存煤层气，而东南翼是由于地下水的径流方向和煤层气的运移方向是一致的，进而导致煤层气沿着地下水径流进行运移逸散。综上所述，水文地质条件在控制煤层气方面具有双重性的作用，一方面可以有效保存已经聚集的煤层气，另一方面可以致使煤层气出现逸散现象。其最为根本的原因是地层含水层的压力出现变化，在高含水层势能与高储层压力的区域，同时是煤层气较为富集的区域，而在一些含水层势能与储层压力较低的区域，煤层气极有可能出现逸散现象。
2地质条件对煤层气赋存的控制作用
2.1地质构造的变化作用
千万年来，地质构造不断演化，在煤层之上不断生成覆盖层，覆盖层不断增厚为煤层气的储存创作了十分有利的条件，能够有效对煤层的压力起到控制作用，并且抑制煤层气的逸散。此外还应特别强调地质构造的回返抬升，根据学者专家的研究，这种现象对煤层气的控制能造成较大影响，其特质与煤层气的储存量由紧密的联系。下面笔者将就这一点进行详细的论证说明。
2.2地质构造的回返抬升
地质构造不可避免地要经历回返抬升的过程，即使是埋藏深度一样的煤层，由于回返抬升的性质，如时间长短，早晚等的不同，其蕴含的煤层气的储存量也有所差别。研究表明，煤层气在回返抬升发生时间较晚时储存量较大，这是因为回返抬升的时间较短，煤层气逸散的量也就较小。例如我国的华北地区的东部和西部，其煤层气储量的差异的部分原因是回返抬升的时间差异造成的。
2.3地质构造的形态不同
大自然的鬼斧神工造成了地质构造形态的千奇百怪，不同的形态会对煤层气的赋存产生不同的作用。基本上封闭性的构造有利于煤层气的聚集，相对的，较为开发性的构造则会便利煤层气的逸散，不利于储存。例如，对于褶皱地形地区，向斜地区和背斜的闭合处对于煤层气的赋存十分有利。而对于断层地区，如果压力较大，地质结构十分紧密，具有闭合性质，其煤层气的储量就会比较大。
总而言之，在实际的生产活动中，水文地质条件控制煤层气的赋存具有双重性作用，既可以起到保存并聚集煤层气的效果，同时可以致使煤层气出现逸散状况，其中最为根本的原因是含水层的压力变化。因此，在新时期加强水文地质条件对煤层气赋存的控制作用的研究，有助于增强区域煤层气的生产潜力。
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论文作者:刘洋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/30
标签：含水层论文; 煤层气论文; 作用论文; 地下水论文; 径流论文; 煤层论文; 新生界论文; 《防护工程》2018年第19期论文;