煤田地质学论文题目

一、煤炭赋存的地质环境状况

1.地质概况

地质学中的鄂尔多斯盆地是指中朝板块西部连片分布中生界(特别是二叠系和侏罗系)的广阔范围。长期以来，地质工作者把它看作是一个独立的、自成体系的中生代沉积盆地。本书所研究的鄂尔多斯能源基地的范围与地质学中的鄂尔多斯盆地范围基本一致，大致在北纬34°～41°20'，东经105°30'～111°30'。具体的地理边界为东起吕梁山，西抵桌子山、贺兰山、六盘山一线。南到秦岭北坡，北达阴山南麓，跨陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西5省(区)。面积约40万km2。

鄂尔多斯盆地是一个不稳定的克拉通内部盆地，盆地基底形成后，在其后的盖层发展演化过程中，先后经历了坳拉槽—克拉通坳陷(内部和周边)—板内多旋回的陆相盆地及其前渊—周边断陷等盆地原型的多次演化，现在的鄂尔多斯盆地是上述若干个盆地原型的叠加(孙肇才等，1990)。从中生界开始，基底地层对于盖层的影响就已经很不明显，并且表层褶皱在盆地内部也极不发育。所以盆地内中生界以上的地层产状大都比较平缓，断裂和裂隙比较少。

鄂尔多斯盆地的基底岩系分为两类，一类是由变粒岩岩相(麻粒岩、浅粒岩、混合花岗岩及片麻状花岗岩等)组成的太古宇;另一类是由绿岩岩相组成为主(绿片岩、千枚岩、大理岩和变质伪火山岩)的中古元古界。基底岩系之上的沉积盖层年代自中元古界至第三系(古、新近系)，累积最大厚度超过10000m。其中，中古元古代在全盆地范围内沉积了厚达1500m的长城系石英砂岩和蓟县系合叠层石的硅质灰岩。早古生代在盆地中部沉积了400～700m的碳酸岩海相沉积，在南缘和西缘同期沉积达4500m。晚石炭至早二叠世早期，在本区形成了一个统一的以煤系地层为特征的滨海相沉积，沉积厚度为150～530m。晚三叠世盆地范围内部形成内陆差异沉降盆地，包括了5个明显的陆相碎屑岩沉积旋回，即晚三叠世延长组，早中侏罗世延安组、中侏罗世直罗-安定组、早白垩世志丹群下部及上部(孙肇才，1990)。早白垩世末期的燕山中期运动，导致本区同中国东部滨太平洋区一起，在晚白垩世至第三纪(古、新近系)期间，作为一个统一的受力单元，在开阔褶皱基础上发生大面积垂直隆起。就在这个隆起背景上，形成了环鄂尔多斯中生代盆地的以汾、渭、银川和河套为代表的新生代地堑系，并在其中沉积了厚达数千米至万米的以新第三系(新近系)为主的地堑型沉积。而盆地中心部位的晚白垩世至第三纪(古、新近纪)地层大面积缺失。

第四纪以来，鄂尔多斯盆地中南部大部分地区沉积了大厚度的黄土;而其北部却由于隆起剥蚀而没有黄土沉积。

鄂尔多斯盆地南部大部分为黄土高原。黄土高原的地形外貌在很大程度上受古地貌的控制。基底平坦而未受流水切割的部分为黄土塬，而受到较强侵蚀的塬地则变为破碎塬。在陕北的南部和甘肃陇东地区的塬地保存较完好，如著名的洛川塬和董志塬。在流水和重力作用下，黄土地层连同基底遭到严重切割的地貌成为黄土梁和峁。另外，由于流水侵蚀还可形成狭窄的黄土冲沟和宽浅的黄土涧地，使梁峁起伏，沟壑纵横，地形支离破碎，是人为活动频繁、植被破坏与水土流失最为严重的地区。

鄂尔多斯北部隆起的高平原地区由于气候干旱，长期受风力侵蚀，形成众多的新月形流动沙丘和半固定、固定沙地。北部有库布齐沙漠，南部有毛乌素沙地，东部为黄土丘陵。库布齐沙漠为延伸在黄河南岸的东西带状沙漠，大部分流动和半流动沙丘边沿水分较好。毛乌素沙地多为固定和半固定沙丘，水分条件较好，形成了沙丘间灌草地。

2.煤炭赋存的地质环境

鄂尔多斯盆地煤炭资源丰富，已探明储量近4000亿t，占全国总储量的39%。含煤地层包括石炭系、二叠系、三叠系和中下侏罗统的延安组。

(1)侏罗纪煤田

含煤岩系为下中侏罗统的延安组，由砂、泥岩类及煤层组成，其中泥岩、粉砂岩约占70%左右，透水性弱，其上覆直罗组、下伏富县组均为弱透水岩层。侏罗纪地层中地下水的补给、径流条件差，以风化裂隙为主，构造裂隙不很发育，风化带深度约40～60m，风化带以下岩层的富水性很快衰减。矿井涌水量在一定深度后不仅不再随开采深度的增加而增大，而且会减少，风化带以下地下水径流滞缓，水质很差，矿化度高。矿床水文地质类型一般属水文地质条件简单的裂隙充水型。但在有第四系松散砂层(萨拉乌苏组)广泛分布及烧变岩分布区，水文地质条件往往变得比较复杂，特别在开采浅部煤层时、可能形成比较严重的水文地质和地质环境问题。按照矿井充水强度及水文地质条件的差异，可将侏罗纪煤田划分为4个水文地质分区:①黄土高原梁峁区。主要分布于盆地北部。区内地形切割强烈，上部无松散岩层覆盖或砂层巢零星分布，降水量少而集中，不利于地下水的补给与汇集，岩层富水微弱，矿床充水以大气降水为主，矿井涌水量很小，矿床水文地质条件简单。②烧变岩分布区。沿主要煤层走向呈带状分布，深度一般在60m以浅，宽度受煤层层数、间距、倾角、地形等因素控制。岩层空隙发育，透水性能好，其富水性取决于补给面积和含水层被沟谷切割程度，当分布面积较大或上覆有较广泛的第四纪砂层时，富水性较强，对浅部煤层开采有影响，也常是当地重要的供水水源。③第四系砂层覆盖区。砂层出露于地面且广泛覆盖于煤系之上，厚度数米至数十米，甚至更厚。区内大气降水虽然较少，但砂层的入渗条件很好，可以在大范围内获得大气降水的就近渗入补给，然后汇集到砂层厚度较大且古地形低洼处，以泉或蒸发的形式排泄，在矿井开采浅部煤层时常是最主要的充水水源，可能出现涌水、涌砂问题。该区浅部煤层开采矿床水文地质条件中等至复杂居多。砂层水和烧变岩水往往有密切的水力联系，赋存有宝贵的水资源，但不适当的采煤和采水都可以导致大面积补给区的破坏和水质的污染及生态环境的恶化。因此，在煤田开发中应将采煤、保水和生态环境的保护作为一项系统工程统一规划。④一般地区。不用上述3个水文地质分区的其他地区。该区煤系地层地下水的补给条件不好，含水微弱，矿床水文地质条件属简单，少数中等，矿井涌水量多数为每小时1m3至数十立方米。

(2)陕北三叠纪煤田

该煤田位于盆地中部的黄土梁峁地区。地下水在黄土梁区接受大气降水的少量补给，在沟谷中排泄，径流浅，水量小，岩层富水性弱，风化带以下岩层富水性更弱，矿化度很高，水文地质条件多为简单，属裂隙充水矿床。

(3)石炭、二叠纪煤田

分布于盆地东、南、西部盆缘地区的石炭二叠纪煤田，煤系基底为奥陶、寒武系灰岩，是区域性的强含水层，煤系本身含水比较微弱，属裂隙-喀斯特充水矿床。其矿床水文地质条件的复杂程度，取决于煤系基底灰岩水是否成为向矿井充水的水源及其充水途径和方式。现分区叙述如下:①东部地区。包括准格尔煤田和河东煤田。煤系下伏灰岩强含水层的地下水位埋藏很深，常在许多矿区的可采煤层之下，煤系地层含水微弱，矿床水文地质条件简单，奥陶系灰岩水为矿区的主要供水水源。从长远看，当煤层开采延伸到奥陶系灰岩水位以下时，灰岩水将威胁到下部煤层的开采。②南部渭北煤田。奥灰水地下水位标高为380m左右，而煤层赋存标高从东至西逐渐始升。如在东部太原组煤层的开采普遍受到奥灰水的威胁，而西部铜川矿区的多数煤层则均赋存在灰岩地下水位以上。在渭北煤田，由于奥灰与煤系的接触关系为缓角度不整合，使得不同地区煤系下伏的灰岩岩性和富水性不同，形成不同的水文地质条件分区。380m水位标高以上的煤层，其矿床水文地质条件多为简单至中等，而380m水位标高以下的煤层，水文地质条件属中等至复杂。奥陶系、寒武系灰岩沿煤田南部边缘有部分山露或隐伏于第四系之下，接受大气降水直接或间接补给，灰岩和强径流带也沿煤田的南部边缘分布于浅部地区。故开采浅部煤层时，矿井涌水量大，开采深部煤层时突水的可能性增大，但水量则有可能减少。在韩城矿区北部，黄河水与灰岩水之间有一定的水力联系。灰岩水是当地工农业的最主要水源、要考虑矿坑水的综合利用和排供结合。③西部地区。煤系与奥陶系灰岩之间有厚度较大的羊虎沟组弱含水层存在，奥灰水不能进入矿井，煤系含水比较微弱，矿床水文地质条件多属以裂隙充水为主的简单至中等类型(王双明，1996)。

二、煤炭开发过程中的地质环境状况变化

煤炭开发引起的地质环境问题受矿山所处的自然地理环境、地形地貌、地层构造、水文气象、植被，以及矿产工业类型、开发方式等经济活动特征等因素的影响。目前鄂尔多斯盆地煤矿地质环境问题十分严重。地下开采和露天开采对矿区地质环境影响方式和程度不同。该区煤矿以地下开采为主，其产量约占煤炭产量的96%。尤以地下采煤导致的地质环境问题最为严重，主要地质环境问题以煤矿业导致的地质环境问题结果作为分类的主要原则，可以分为资源毁损、地质灾害和环境污染三大类型及众多的表现形式(表3-2)(徐友宁，2006)。

根据总结资料与实地调查，结合重点区大柳塔矿区及铜川矿区实际情况，我们重点介绍以下5个突出的地质环境问题:①地面塌陷及地裂缝;②煤矸石压占土地及污染水土环境;③地下水系统破坏及污染;④水土流失与土地沙化;⑤资源枯竭型矿业城市环境恶化。

1.地面塌陷与地裂缝

地下开采形成的地面塌陷、地裂缝造成耕地破坏，公路塌陷，铁轨扭曲，建筑物裂缝，以及洼地积水沿裂隙下渗引发矿井透水等事故。在干旱地区由于地表水系受到破坏，导致矿区生产、生活，以及农业用水发生困难。同时，还可诱发山地开裂形成滑坡。

表3-2 煤炭开采的主要地质环境问题

地面塌陷和地裂缝在大中型地下开采的煤矿区最为普遍，灾害也最为严重。如甘肃的华亭煤矿，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿和陕西的渭北韩城—铜川，以及神府—东胜煤田矿区。

由于黄土高原人口密集，地面塌陷对土地的破坏主要是对农田的破坏。陕西渭北地区的铜川、韩城、蒲白、澄合等矿务局各矿区位于黄土台塬，该区是陕西渭北优质农业产区和我国优质苹果生产基地，这些国有大中型老煤矿区几十年地下开采导致了地面塌陷、地裂缝，以及山体开裂，成为西北地区煤矿开发对农业生产破坏最为严重地区之一。陕西省采空区地面塌陷总面积约110km2，主要分布于渭北及陕北煤矿区。不完全累计，1999年底，铜川矿区地面塌陷，占到全省地面塌陷区，其中80%为耕地。煤矿区的地面塌陷最为严重，这是因为煤层厚度较金属矿体要大，过采区的空间较金属及其他非金属矿山要大得多，且上覆岩层多为松软的页岩、粉砂岩及泥质岩层。煤矿地表塌陷和地裂缝的范围及深度与采煤方法、工作面开采面积、采区回采率，以及煤层产状等多种因素有关。一般而言，埋深愈浅，开采面积越大，地面塌陷、裂缝范围及深度也越大。榆林神府矿区大砭窑煤矿开采5#煤层，煤层4～6m，埋深90～100m，1992年5月5日，矿井上方发生地面塌陷12000m2，陷落深度。宁夏石嘴山市石嘴山煤矿开采面积，而塌陷面积已达，是其开采面积的135%，形成深达8～20m地表塌陷凹地，部分地段的裂缝宽达1m。矿区铁路运输基地高出塌陷区10～20m，使得矿山企业每年用于铁路垫路费高达100万元，穿越矿区的109国道被迫改道。

陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约110km2(表3-3)，主要分布于渭北及陕北煤矿区。其中铜川市老矿区因开采较早，地面塌陷比较严重，到1999年底，不完全统计其地面塌陷，占到全省地面塌陷区，其中80%为耕地。而神木县近几年煤矿开发力度不断增大，加之煤层埋藏较浅，地面塌陷程度增大，截至2001年，该县乡镇煤矿造成地面塌陷达。

表3-3 鄂尔多斯能源基地陕西境内煤矿区地面塌陷

(据西北地矿所)

陕西省渭北煤田的铜川、黄陵、合阳、白水、韩城各矿区、陕北神府煤田的大柳塔、大砭窑、洋桃瑁、沙川沟、刘占沟、新民矿等矿区，均出现有不同程度的地面塌陷、地裂缝及山体滑坡，造成大面积的农田被毁、房屋开裂、铁轨扭曲、公路塌陷、矿井涌水等。2001年7月，特大暴雨使黄陵店头陕煤建五处矿区仓村三组的耕地发生地面塌陷、地裂缝，地裂缝最宽可达15m，塌陷落差达，60%耕地已无法复垦，农田搁荒，预计经济损失达270万元。铜川煤矿区地裂缝5400余条，以王石凹煤矿为例，在1∶5000的地形图上填绘的裂缝就有70多条，总长度近7000余米。神府矿区大柳塔矿201工作面煤层埋藏浅，1995年7月10日开始回采，放顶后地表形成裂缝，实测裂缝区面积为。第一期开采计划完成后，预计未来大柳塔矿采空区总面积，可能发生地裂缝区域总面积约。裂缝区与采空区面积之比为。目前塌陷面积达到。20世纪90年代，甘肃窑街矿区矿井地面占地。地面塌陷20处共计，地面塌陷面积比80年代扩大了，每年以的速度扩大，10年间因塌陷引起的特大型山体滑坡等灾难性地质事故数起。80年代造成水土流失面积449～550hm2，90年代达到663～720hm2。

2.煤矸石压占土地及污染水土环境

煤矸石是采煤和选煤过程中的废弃物，通常占煤矿产量的12%～20%，是煤矿最大的固体废弃物之一，其堆积会压占土地植被。陕西黄陵店头地处黄土高原地带，小流域地区的森林植被良好，但是部分煤矿排放的煤矸石堆积在山坡上，压占了生长良好的杂木林。陕西韩城下峪口黄河滩地湿地芦苇茂密，生态环境良好，但是下峪口煤矿排放煤矸石填滩造地，却压占并破坏了黄河湿地生态资源与环境，应引起有关部门的高度重视。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区已有包括窟野河在内的许多河流出现断流。

煤矸石堆积长期占压土地。截至2000年，铜川矿务局下属12个矿山，煤矸石累计堆存量万t，大小矸石山150余处，其中100万t以上的矸石山35处，矸石压占。

堆积的矸石山易发生自燃，产生大量硫化氢等有害气体，对周边村民身体健康产生很大危害。据有关资料，每平方米矸石山自燃一昼夜可排放，，H2S和NO22kg等。依据国家卫生标准规定，居民区大气环境中有害物质的最高允许浓度SO2日均浓度为、H2S为，显然，煤矸石自燃区的大气环境污染超过了国家标准，必然危害居民身体健康。

陕西铜川矿务局下属共有13个矿井，其中6个矿井煤矸石堆存在自燃(图3-2)，矸石山周围SO2，TSP，苯并芘等都严重超标，据有关资料在自燃矸石山周围工作过5年以上的职工患有不同程度的肺气肿。陕西韩城桑树坪矿矸石山自燃造成空气中SO2和CO2严重超标，其中SO2浓度平均超标16倍，CO2浓度平均超标20倍。在这种空气环境下，甚至发生了工人昏倒在排矸场的现象。

图3-2 铜川矿务局王石凹煤矿正在冒烟的矸石山

煤矸石不仅造成大气污染，矸石山淋滤水还会造成临近地表水源、地下水，以及矸石山下伏土壤的污染。本次调查在铜川矿务局金华山煤矿采集的矸石山淋滤水样，颜色发黑，经检测发现是酸性水，pH值为，COD为，悬浮物含量，重金属含量汞、镉、铜、镍、锌、锰均超标;在三里洞煤矿采集的矸石山淋滤水pH值为，COD为，TDS含量达，水化学类型为Mg·SO4型;这些矸石山淋滤水流入地表水体或渗入土壤，都会造成一定程度的污染。

3.地下水系统破坏及污染

鄂尔多斯能源基地煤炭开采区大多为严重缺水地区。矿井疏干排水造成地下水均衡系统的破坏，地下水位下降，水量减少。煤矿酸性及高矿化度井水造成地下水污染，加剧了水资源危机。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区的不少河流断流，如2000年窟野河断流75d，2001年断流106d。由于煤矿采空区裂缝遍布，最宽达2m多，局部地区地面下降2～3m，导致原流量达7344m3/d的双沟河已完全干涸，400多亩水田变为旱地，杨树等植被大片枯死。

陕西渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿是矿井突水主要发生地，素有渭北“黑腰带”之称的铜川、蒲白、澄合、韩城四大煤矿区又是高瓦斯矿区，1975年5月11日，铜川矿务局焦坪煤矿前卫矿井发生重大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡101人，受伤15人，全井造成严重破坏。2001年4月，铜川、韩城两起瓦斯爆炸造成86人死亡的重大恶性事故，社会影响极坏。

陕西省的矿井突水主要发生在渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿区。1989年，上述4个矿务局27个煤矿31处自然矿井，受地下水威胁的矿井占。据不完全统计共计发生矿坑突水36次，其中1975～1982年该区发生奥灰岩土石事故29次，占其矿井突水事故地。该区矿井下水灾主要来源于奥灰岩岩溶水和古窑采空区积水。1960年1月19日，铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，总长1880m，直接经济损失7142元，死亡14人。20世纪60年代以前，该区带主要矿井巷道还位于+380m水平面上，70年代后，蒲白、韩城、澄合等新建矿区部分开拓巷道位于+380m水平面之下。1974年以后，象山、马沟渠、桑树坪、董家河、权家河、二矿、马村矿相继发生奥灰岩突水事故29次，淹没巷道万余米，致被迫停产，重掘巷道的巨大损失，直接经济损失近2000万元。

宁夏石嘴山煤矿区因地面塌陷，地裂缝交错，地面低凹积水，地表水沿裂隙进入地下巷道，使矿区多次发生突水事件，造成人员伤亡和巨大的经济损失(表3-4)。

表3-4 宁夏石嘴山煤矿矿井突水一览表

陕西黄陵县店头沮水河两岸分布着十几家个体小煤矿，不顾后果在河道下采煤，在8km2范围内形成4处较大的塌陷区，均横跨沮水河床，地裂缝达20cm，最大塌陷区面积达1000m2以上，大片耕地塌陷，民房出现裂缝，饮水井水量和水质发生变化。1998年9月13日个体小煤矿牛武矿非法开采沮河河床保安煤柱，并越界穿过沮水河，同个体水沟小窑多处相互打通，发生矿井透水，最终导致苍村一号斜井西采区被淹，使陕西黄陵矿业公司一号煤矿主平硐在1999年“”发生重大突水事故，涌水量瞬间增至800m3/h，迅速淹没了3条平硐。小煤窑无序采煤不仅造成自己淹井停产，也给黄陵矿业公司造成直接经济损失3401万元，间接经济损失3100万元。同时，沮水河河水在上游进入煤矿采空区后，又在下游报废小煤窑井口流出排入沮水河，给居民生产和生活带来了很大困难。黄陵个体煤矿无序开采诱发的矿井突水事故再一次说明采矿业的发展必须遵循可持续发展原则，合理布局，加强矿业秩序的日常监督管理，才能使整个采矿业沿着健康的轨道发展。

长期以来，由于技术水平所限和认识不足，矿井水被当作水害加以防治，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。2000年，西北地区国有矿井煤产量3785万t，平均吨煤排水量，其他矿井煤产量5209万t，平均吨煤排水量。西北地区的煤矿主要位于干旱、半干旱地区，矿区水资源匮乏，毫无节制的排水不仅大大破坏了地下水资源，增加了吨煤成本，而且还导致地面塌陷、地下水资源流失、水质恶化，还可能造成地下突然涌水淹井事故。

煤矿矿井水多属酸性水，未加处理直接排放，加剧了干旱地区矿山用水危机。陕西、宁夏、内蒙古部分矿井水pH值均小于6，陕西铜川李家塔矿井水pH值更低为3。酸性矿井水直接排放会破坏河流水生生物生存环境，抑制矿区植被生长。甘肃、宁夏、内蒙古西部大部分矿井及陕西中部和东部等矿井水是高矿化度水，一般矿化度均大于1000mg/L。

2002年7月在陕西渭北煤矿区的一些矿务局调查时发现，陕西白水部分矿山存在将坑道废水直接排入地下岩溶裂隙，导致岩溶水污染，此问题应引起有关部门的高度重视，尽快采取措施保护岩溶水，使地下水资源不受污染。

4.水土流失与土地沙化

水土流失导致的土壤侵蚀是生态恶化的重要原因。黄土区、黄土与风沙过渡区的矿区水土流失量最大。陕西的铜川、韩城、神府煤矿区;宁夏的石嘴山、石炭井煤矿区;陕蒙神府—内蒙古东胜水土流失都十分严重。有关环境报告资料预测，陕西神府—内蒙古东胜矿区平均侵蚀模数按万t/km2·a，面积按3024km2计算;年土壤侵蚀量为万t。据几个矿区开发前后不同时期的遥感资料以及河流、库坝、泥沙资料综合分析和计算表明，煤矿开采后水土流失量一般为开采前的2倍左右。内蒙古的乌达等矿区，侵蚀模数达10000～30000t/km2·a，是开采前水土流失量的～倍。陕西黄陵矿区建矿前土壤侵蚀模数为500t/km2·a，建矿5年后，土壤侵蚀模数已达1000t/km2·a。随着矿区的开发水土流失问题日益严重，不仅破坏了生态环境，还直接威胁矿区安全。例如，陕西神木中鸡煤矿由于矿渣倾入河道，占据河床2/3的面积，1984年8月雨季时河水受阻回流，造成特大淹井事故。

煤炭开采形成的地面塌陷造成浅层地下水系统破坏，使塌陷区植被枯死，为土地沙漠化的活化提供了条件。其次，露天煤矿、交通及天然气管道工程建设占用大量耕地，破坏植被，使表土疏松，使部分原已固定和半固定沙丘活化。戈壁沙漠区煤矿废渣堆放，风化加剧了土地沙化。

陕西神府煤田矿区大规模开发以及地方、个体沿河沟两岸乱挖滥采，破坏植被，导致沙土裸露，加剧水土流失和土地沙化。自80年代中期开发以来，毁坏耕地，堆放废渣6000多万t，破坏植被，增加入黄泥沙2019万t。据“神府东胜矿区环境影响报告书”提供的预测结果，若不采取必要的防沙措施，矿区生产能力达到3000万t规模时，将新增沙漠化面积，煤矿开发导致的沙漠化面积为自然发展产生沙漠化面积的倍，新增入河泥砂量480万t，比现有条件下进河泥砂量增加。

5.煤炭资源枯竭与城市环境恶化

鄂尔多斯现有煤田有些开发较早，可以追溯到20世纪五六十年代。起初，由于技术落后，造成资源浪费，加之很多矿区达到服务年限，到现在已无资源可采。如铜川矿务局是1955年在旧同官煤矿的基础上发展起来的大型煤炭企业。全局在册职工30041人，离退休人员32691人，职工家属约万人。由于生产矿井大多数是50年代末60年代初建成投产的，受当时地质条件和开采条件所限，所建矿井煤炭储量、井田范围、生产能力小，服务年限短。80年代以来先后有9对矿井报废，实施关闭，核减设计能力396万t。目前全局8对生产核定能力965万t/a，均无接续矿井。东区部分矿井资源枯竭，人多负担重，生产成本高，正在申请实施国家资源枯竭矿井关闭破产项目。生产发展接续问题日益突出，企业生存发展面临严峻挑战。矿业城市的可持续发展受到地方政府及相关学者的关注。煤炭资源枯竭的直接后果是矿业城市面临转型，大量问题需要解决，如人员安置、环境改善、寻找新的主打产业等。

三、煤炭开发引起的地质环境问题对煤炭开采的影响

大规模的煤炭开发活动不但极大地破坏了当地的地质环境和生态环境，也在很大程度上制约了煤炭开采活动的正常进行，主要表现在以下几个方面:

(1)采煤塌陷及地裂缝造成水资源量减少、地下水体污染，影响矿区采煤活动的正常运行

采煤塌陷造成含水层结构破坏，使原来水平径流为主的潜水，沿导水裂隙垂直渗漏，转化为矿坑水;在采矿疏干水过程中又被排出到地表，在总量上影响地下水资源。采煤塌陷形成塌陷坑、自上而下的贯通裂隙，使当地本就稀缺的地表水、地下水进入矿坑而被污染，使地下水质受到影响，进而影响到地下水的可用资源量。如在神府东胜矿区，采煤塌陷一方面使萨拉乌苏组含水层中地下水与细沙大量涌入矿坑，造成井下突水溃沙事故;另一方面矿坑排水需大量排放地下水，既浪费了宝贵的水资源，又破坏了矿区的水环境(张发旺，2007)。

另外，采煤塌陷对水环境造成影响的最重要因素是塌陷裂缝。其存在不但增加了包气带水分的蒸发，造成地表沟泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入渗通道，从而导致土壤水和地下水体的污染。

西北煤矿区水资源原本缺乏，再加上塌陷及地裂缝造成的可用水资源量的减少，使矿井用水、洗煤厂用水、矿区生活用水等均面临严峻挑战。

(2)煤层及煤矸石自燃不但浪费了大量煤炭资源，而且影响煤炭开采

鄂尔多斯盆地北部的侏罗系煤田分布区，煤层埋藏浅深度只有0～60m，并且气候干旱，植被稀少，形成了有利于煤田大规模自燃的气候条件。因此煤层及煤矸石自燃大面积分布，如乌海煤田、神东煤田等。煤层及煤矸石自燃不仅会烧掉宝贵的煤炭资源，并且会影响煤炭开采、污染空气，造成巨大经济损失。

(3)矿坑突水事故不但破坏了地表水和地下水资源，往往也会淹没矿井巷道，严重影响煤炭开采，造成重大人员伤亡和经济损失

在我国，大部分石炭-二叠系煤炭开采时会受到水量丰富的奥陶系灰岩水的威胁。由于水量巨大，流速快，水压高，奥陶系灰岩水造成的突水事故往往十分巨大，如1984年6月发生的开滦范各庄煤矿发生的世界罕见的特大奥陶系灰岩水突水事故，突水4d内把范各庄煤矿淹没，又突入相邻的吕家坨煤矿并将其全部淹没，并向另一相邻矿林西矿渗水，经过4个月才完成封堵工作，造成的经济损失达5亿元以上。在鄂尔多斯盆地，石炭-二叠系煤层主要分布在铜川、蒲白、澄合和韩城一线，历史上共发生矿坑突水事故40余次。如1960年1月19日铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，死亡14人。

陕西黄陵县店头沮水河两岸个体小煤矿无序生产，1998年9月至1999年3月造成一系列突水事故，给黄陵矿业公司造成的直接经济损失就有3401万元，间接经济损失3100万元。

李 腾 吴财芳 潘 磊

( 中国矿业大学 资源与地球科学学院 江苏徐州 221116)

摘 要: 织纳煤田煤层多，厚度大，煤质较好，煤层含气量较高，是贵州煤层气富集的主要区域之一。本区含气量平面上具有从边缘向中心逐渐增大的趋势，西部地区含气量普遍高于东部地区。含气量最高、煤层气最富集的区域主要位于中部的阿弓向斜及西部的比德 三塘盆地。研究认为: 织纳煤田煤层气富集主要受控于构造分布特征、煤级、煤厚以及沉积体系等地质因素。构造复杂程度越高、煤级越高以及煤层厚度越大的区域，含气量越高; 沉积作用主要通过控制围岩岩性，决定围岩的封盖能力，从而控制含气量。

关键词: 织纳煤田 煤层气 含气量 控气因素

项目资助: 国家 “973”项目 ( 2009CB219605) 、国家科技重大专项课题 34 ( 2008ZX05034) 、国家自然科学基金重点项目 ( 40730422) 、青年科学基金项目 ( 40802032) 及国家大学生创新性实验计划项目 ( 091029016) 资助。

作者简介: 李腾，1989 年生，男，河南洛阳人，主要从事煤层气地质、煤田资源勘探等方面的研究工作，地址: 江苏徐州中国矿业大学南湖校区杏苑二号楼 B5172 ( 221116) ，Email: litenghappy2008 @ yahoo. cn，Tel:

A Research of the Zhina Coalfield on Its Methane Distribution Pattern and Controlling Geological Factors

LI Teng WU Caifang PAN Lei

( The School of Resource and Earth Science，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，china)

Abstract: Zhina coalfield is characterized with more and thicker coal seam，higher coal quality with denser content of coalbed methane. Its CBM reserves is the richest in Guizhou province. Horizontally，the coalbed meth- ane in this area has the trend of increase from the edge to its center and the content of gas in the western region is higher than east，with the richest reserving spot lying in the Agong syncline in the middle and the Bide-Santang basin in the west. A conclusion is made that the main geological factors that affect the reserve of the CBM are the distribution character of the geological structure ，the coal rank，the coal seam and the depositional system . The content of gas will be greater at places where the structure is more complicate ，the coal rank is higher and the coal seam thicker. As for the factor of sendimentation，it exerts an effect on the content of coalbed methane via control- ling the pattern of surrounding rock，thus deter thus determining the capability of bedding faults.

Keywords: Zhina coalfield; CBM; content of gas; factors of controlling gas

引言

织纳煤田位于贵州省中西部贵阳市和六盘水市之间，东以小箐、林歹、平坝一线为界，南以安顺、普定、播洞、郎树根一线为界，西以董地、治昆一线为界，北以马场、安化、沙窝、治昆一线为界，面积8891km2。该煤田煤炭资源丰富，煤变质程度较高，煤层含气性较好，是贵州煤层气主要富集区之一。查清织纳煤田煤层含气量的分布特征，阐明影响煤层气富集的主要地质因素，可以为该煤田煤层气的勘探开发提供决策依据。

1 主要煤层含气量分布规律

织纳煤田主要含煤地层为晚二叠世长兴组和龙潭组，主要分布于以支塘、水公河、百兴、岩脚、三塘、阿弓、珠藏、补郎、猫场、牛场、蔡官、莫老坝等十余个向斜内。织纳煤田主要煤层含气量多数超过18m3/t，最高达27m3/t。整个织纳煤田的煤层气含量在边界附近普遍较低，从边缘向中部呈现出逐渐增高的趋势，西部地区含气量普遍高于东部地区，一般在煤田的中部达到最高，东部煤层气含量迅速降低。如六号煤层的含气量分布便具有这种典型的特征(图1)，最高值位于中部的阿弓向斜，达到19m3/t;其次为西部的水公河向斜。另外主要煤层16号和27号煤也普遍具有这种规律。织纳煤田这种煤层气含量的分布规律与煤田内的地质构造、煤级、煤厚以及沉积体系等地质因素具有重要的关系。

图1 织纳煤田6号煤层甲烷含量等值线图

2 控气地质因素

构造控气

织纳煤田属晚二叠世上扬子聚煤沉积盆地的一部分，坐落于扬子陆块的西段。早二叠世后期的东吴运动使上扬子沉积盆地整体抬升为陆地，伴随古特提斯洋的扩张，地幔物质上涌，加速了上扬子盆地的地裂作用，并发生有大规模的岩浆喷溢(桂宝林，2000)。在晚古生代以后，经历了印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动等多期后期构造运动的改造作用，使织纳煤田地区形成了复杂的褶皱和断裂体系(图2，金军等，2010)。

图2 织纳煤田构造略图

煤田内褶皱相当发育，织金复背斜是黔中隆起的主要部分，是早古生代形成的凸起(刘特民，1990)。向斜褶皱的控气主要体现在两翼的产状，即煤层的倾斜程度。例如，在1000m埋深内，乐治向斜北西翼西段煤层倾角达到°，平均煤层甲烷含量为10m3/t;而乐治向斜南东翼西段煤层倾角为°，平均煤层甲烷含量则达到了15m3/t。造成这种向斜两翼煤层甲烷含量不同的原因，主要是由于乐治向斜的北西翼煤层倾角较大，导致张性裂隙大量发育，使煤层气沿着这些裂隙逸散而不利于煤层气的保存;由于乐治向斜的南东翼煤层倾角较小，张性裂隙不发育且在构造挤压的作用下发育一些封闭性的断裂，形成良好的“圈闭”使煤层气得以保存。

织纳煤田边界大断裂发育，南部有NEE向贵阳—镇远断裂，西部有NW向垭都—紫云断裂，东部有NS向遵义断裂，北部地区EW向的马场断层和纳雍断层相伴而行(徐彬彬等，2003)。断层对煤层气的控制作用主要体现在:开放性的正断层容易形成煤层气逸散的良好通道，不利于煤层气的保存;封闭性的逆断层常形成较好的构造封闭条件，使煤层气得以富集。例如，在1000m埋深内，以支塘向斜北翼平均煤层甲烷含量达到16m3/t，而在其南部不远的勺坐背斜的南翼，由于受到纳雍断层的影响，平均煤层甲烷含量仅为12m3/t。

煤级控气

织纳煤田的煤层主要为高变质的无烟煤，无烟煤以亮煤为主，暗煤次之，含有少量的镜煤和丝炭。一般认为高煤阶煤煤层气含量高于低煤阶煤煤层气含量，煤阶越高，产生的煤层气也就越多(王勃等，2008，表1)。织纳煤田大部分为无烟煤，仅在西部的比德向斜存在贫煤和瘦煤，呈北北西向的条带状分布。比德向斜在1000m埋深，煤层气含量平均达到19m3/t，而在煤级较高的青利和张维地区，煤层气含量平均达到21m3/t和22m3/t。另外煤级的变化，煤层的孔隙度和渗透性以及吸附能力都发生较大的改变(唐书恒等，2008)。高煤阶时，孔隙体积小，微孔占主要地位。孔隙的大小、连通性以及孔喉直径在很大程度上影响煤层气的运移和富集。

表1 不同煤类的产气量和吸附能力

(傅学海等;2007)

煤厚控气

织纳煤田含煤地层主要为上二叠统长兴组和龙潭组，系海陆交互相含煤建造，含煤地层厚76～424m，含煤3～69层，一般30余层，西部一般大于40层。含煤总厚～，含煤系数～。从西到东，煤层总厚、含煤层数、可采总厚、可采层、数逐渐减少。对比煤层含气量分布图，可以发现:在西部煤层厚度大的地区，煤层气含量普遍比较高，而到了东部随着煤层的变薄，煤层气含量也呈现出降低的趋势。煤层气含量与煤厚呈近似正比的关系，即煤层厚度大则煤层含气量高，煤层薄则含气量低(图3)。在同一地区不同煤层的煤厚与煤层气含量也呈现出近似正相关的关系。例如，在勺坐背斜南翼，16号煤层厚，煤层气含量为12m3/t，17号煤层厚，煤层气含量为18m3/t。

沉积控气

织纳煤田主要为海陆过渡相的沉积体系:龙潭组下段以海湾—潟湖沉积体系为主，广泛发育潮坪及浅滩沉积，潮道也较为发育;龙潭组的中段和上段以三角洲沉积体系和障壁岛—潟湖沉积体系为主;长兴组和大隆组以碎屑海岸沉积体系为主(解习农等，1992)。这样形成的煤层的顶板岩性主要为细砂岩、粉砂岩以及泥岩等，这些岩层都具有极强的封盖能力，为煤层气的聚集和赋存提供了良好的条件。例如，肥田三号井田6号煤层的顶板为泥岩，143号钻孔的煤层气含量达到了;开田冲13号煤层的顶板为粉砂质泥岩，4043号钻孔的含气量达到了，而4027号钻孔的煤层气含量更是高达。

图3 织纳煤田煤层厚度与含气量关系图

其他地质因素

织纳煤田的西部发育有较多的峨眉山玄武岩沉积，岩浆侵入活动产生的高温环境，一方面，增大了煤层中微观孔隙和宏观孔隙的数量，增强了煤储层的吸附能力;另一方面，当煤层生气量大于吸附能力时，会在煤层基质中产生由里向外突破的压力，促进了裂隙的形成，促进基质中原始裂隙的继续发展，从而提高了煤层的导流能力。另外，织纳煤田的地下水普遍具有高水头，低流量的特点，较高的水压常形成煤层气封闭的良好条件，在水文地质条件良好的地区有利于煤层气的保存。

3 结论

(1)织纳煤田煤层气含量普遍较高，平面上具有从边缘向中心逐渐增大的总体趋势，西部地区含气量普遍高于东部地区。含气量最高、煤层气最富集的区域主要位于中部的阿弓向斜及西部的比德三塘盆地。

(2)织纳煤田煤层含气量主要受到构造条件、煤级、煤厚以及沉积体系等地质因素的控制。在煤级高、煤厚大、构造配置有利、沉积封闭条件好的地区容易形成煤层气的富集区，分析煤层含气量的主控地质因素，有利于寻找煤层气的富集区域。

参考文献

傅雪海，秦勇，韦重韬.2007.煤层气地质学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，13～14

桂宝林.2000.黔西滇东煤层气地质与勘探［M］.昆明:云南科技出版社，9～11

解习农，程守田.1992.贵州织纳煤田晚二叠世海进海退旋回及聚煤规律［J］.煤田地质与勘探，20(5):1～6金军，唐显贵.2010.贵州省织金—纳雍煤田构造特征及其成因［J］.中国煤炭地质，22(3):8～12

刘特民.1990.再论“黔中隆起”［J］.贵州工学院学报，19(1):93～94

唐书恒，蔡超，朱宝存等.2008.煤变质程度对煤储层物性的控制作用［J］.天然气工业，28(12):30～35

王勃，巢海燕，郑贵强等.2008.高、低煤阶煤层气藏地质特征及空气作用差异性研究［J］.地质学报，82(10):1396～1401

徐彬彬，何明德.2003.贵州煤田地质［M］.徐州:中国矿业大学出版社，209

曾家瑶1，2 吴财芳1，2

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221008 2.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008)

摘要:煤储层渗透性是制约煤层气开发的重要因素之一。本文通过对黔西－滇东地区煤储层渗透性特征的深入研究，结合大量煤田地质勘探资料，阐明了研究区控制渗透率的主要地质因素。研究表明:整个研究区自东向西渗透率具有逐渐降低的趋势，黔西织纳煤田渗透率远高于其他区域。在影响渗透率的多个因素中，区域构造应力、煤层裂隙发育状况、煤层埋深、煤层厚度等对煤层渗透性有着重要的控制作用。

关键词:煤层 渗透率 构造应力 煤层埋深 煤层厚度

国家科技重大专项项目 ( 2011ZX05034) 、国家973 煤层气项目 ( 2009CB219605) 、国家自然科学基金重点项目( 40730422) 及青年科学基金项目 ( 40802032) 资助。

作者简介: 曾家瑶 ( 1987 ) ，女，贵州省大方县人，就读于中国矿业大学 ( 徐州) 资源与地球科学学院，硕士，研究方向为煤层气勘探与开发。通讯地址: 江苏省徐州市中国矿业大学南湖校区研一楼 5 单元 302. Tel:，E-mail: jiayaohhaha@ 126. com

Study on Characteristics of coal reservoir Permeability and Factors of Geological Controlling in Western Guizhou-Eastern Yunnan Area

ZENG Jiayao1，2WU Caifang1，2

( 1. School of Resource and Earth sciences，China University of Mining and Technology， Xuzhou Jiangsu 221008，china 2. Key laboratory of CBM Resource and Reservoir Formation Process，Xuzhou Jiangsu 221008 china)

Abstract: Coal seam permeability is one of the key factors that restrict the development of coalbed methane ( CBM) . This paper clarifies the main geological factors which influence the coal seam permeability of Western Guizhou Province-Eastern Yunnan Province by analyzing the characteristics of coal seam permeability and referring to geological exploration data of coal field. According to the research results，the permeability of the whole area has a declining tendency from East to West and the permeability of Zhina Coal Mine in Western Guizhou is dramatically higher than other areas. Among all factors affecting permeability，regional tectonic stress，coal seam fractures， coal seam buried depth and coal seam thickness are of significant controlling effects.

Keywords: coal seam; permeability; tectonic stress; coal seam buried depth; coal seam thickness

引言

黔西地区煤层气资源丰富，主要赋存于六盘水煤田和织纳煤田的向斜构造，其中甲烷含量超过8m3/t的“富甲烷”区资源量占贵州省资源总量的90%以上。滇东地区煤层气资源量为4500亿m3，占云南省煤层气资源总量的90%。

煤储层的渗透率是衡量煤层气可开采性最重要的指标之一(秦勇等，2000)，在煤层气气源已查明的前提条件下，煤储层渗透率又是制约煤层气资源开发成败的关键因素之一。煤储层在排水降压过程中，随着煤层气的解吸、扩散和排出，有效应力效应、煤基质收缩效应和气体滑脱效应使煤储层渗透性呈现动态变化。深入分析渗透率分布特征及其地质控制因素，对于煤层气有利区带优选及煤层气开发措施优化具有重要的理论意义和现实意义。

1 煤层渗透率特征

煤层试井渗透率

据统计，贵州省境内目前有9口煤层气井19层次的试井数据(表1)。织纳煤田两口煤层气参数井位于比德向斜化乐勘探区，测试煤层埋深浅于600m，试井渗透率较高，在～之间，平均，属于中渗透率煤层，具有商业性开发的有利条件。六盘水煤田7口煤层气探井，全部分布在东南部的盘关向斜和青山向斜，煤层试井渗透率～，多低于，平均，远远低于织纳煤田，属于特低渗透率煤层。

表1 黔西地区煤层气井试井成果

续表

煤层渗透率分布特征

根据表1统计结果，取埋深浅于650m的测试煤层为基准，黔西(乃至滇东)地区上二叠统煤层渗透率区域分布规律十分明显，总体上由东向西趋于降低。例如，织纳煤田比德向斜煤层试井渗透率平均为，六盘水煤田盘关向斜金竹坪勘探区和青山向斜马依东勘探区煤层渗透率在左右，进一步向西至滇东恩洪、老厂、宣威等向斜或煤田渗透率平均值只有。这一区域分布规律，一方面是聚煤期后构造变动对煤层破坏程度的强弱不同的结果，另一方面与区域现代构造应力场对煤层裂隙的挤压封闭程度有关。

由于煤储层埋藏深度与相应地层有效应力存在相关性，埋藏越深，有效应力越大，渗透率越低(傅雪海等，2003;周维垣，1990)，在层位上，煤层渗透率似乎没有明显的分布趋势(表1)。例如，对于化乐勘探区1602井、亮山勘探区QH1井、金竹坪勘探区GM2井和马依东勘探区MY01井，渗透率具有随煤层埋深的增大而减小的趋势。而在马依东勘探区MY03井、亮山勘探区QH3井和化乐勘探区3603井，煤层层位降低，试井渗透率趋于增高。

2 影响煤层渗透率的地质因素

煤层渗透率的影响因素有许多，如构造应力场、煤层埋深、煤储层厚度，煤储层压力，煤体结构、煤岩煤质特征、煤级及天然裂隙都不同程度地影响煤层渗透率，可以是有多因素综合作用的结果，也可以是某一因素起主要作用。

构造应力场对煤层渗透率的影响

黔西滇东地区基底交叉断裂控制盖层中方向各异的褶皱断裂带，组合为弧形、菱形和三角形等各种构造型式，构成统一的区域构造格局(图1)。其中，织纳煤田位于百兴三角形构造，六盘水煤田的构造主体是发耳菱形构造和盘县三角形构造，构造应力场极其复杂(图1)。对于三角形构造，差应力值在3个顶角处最大，边部次之，向三角形内部递减，构造变形在角顶和边部强、中部弱，这与织纳煤田煤体结构区域分布规律一致。由此推测，六盘水煤田中—南部可能发育两个煤体结构相对完整的中心地带，分别是中部发耳菱形构造区和南部盘县三角形构造区的中央地带。其中，发耳菱形构造区构造隆升相对强烈，含煤地层保存条件较差，只有零星分布。因此，黔西地区煤层渗透性较好的地带可能位于两个地带:一是织纳煤田中部，如水公河向斜、珠藏向斜、牛场向斜等区域;二是六盘水煤田南部的盘关向斜中央地带，大致位于盘县县城以北。

黔西—滇东地区煤层物性与地应力状况关系密切，尤其是煤体结构、煤层渗透率和煤储层压力，地应力场则受控于区域构造背景。这种控制作用，具体表现在地应力梯度的高低，这是造成煤层渗透率区域分布差异的重要地质原因。

中国煤层气技术进展: 2011 年煤层气学术研讨会论文集

Enever等(1997)通过对澳大利亚煤层渗透率与有效应力的相关研究发现，煤层渗透率变化值与地应力的变化呈指数关系(周维垣，1990):

K/K0=e3CΔδ

式中:K/K0为指定应力条件下的渗透率与初始渗透率的比值;C为煤的孔隙压缩系数;Δδ为从初始到某一应力状态下有效应力。

据黔西—滇东18口煤层气井36层次试井资料，地应力场中的最小主应力(闭合压力)梯度降低，煤层渗透率随之增高，两者之间呈相关性良好的负幂指数关系。另外，渗透率随着地应力和煤层原生结构的破坏程度的增大而降低。区内最小主应力梯度从东往西增大，在织纳煤田比德向斜为17～21kPa/m，六盘水煤田青山向斜为12～27kPa/m，六盘水煤田盘关向斜为21～33kPa/m，滇东老厂矿区为17～25kPa/m，滇东恩洪向斜为20～34kPa/m。越靠近康滇古陆方向，最小主应力越高。

煤层埋藏深度对渗透率的影响

岩层的密度远大于孔隙中流体的密度，致使垂直应力的增加幅度较大，傅雪海等(2001)研究认为煤储层渗透率具有随埋深加大呈指数减小的趋势。这也从另一方面反映了地应力对煤储层渗透率的影响，即随着埋藏深度的增加上覆地层的重力对裂隙的压迫作用增强，使有效应力增加，反而不利于煤储层的裂隙发育，从而渗透性降低。

黔西滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系尽管较为离散，但负幂指数趋势十分明显;同时，在测试煤层相似埋深(500～700m)的情况下，渗透率同样具有由东往西降低的趋势(图2)。渗透率与煤层埋深之间负幂指数关系的转折深度在600m左右，对应的渗透率约。煤层渗透率一旦低于，则渗透率与埋藏深度之间就没有确定的关系，指示着渗透率极低不仅是与煤层的埋深有关，也与其他因素有关，而且其他因素对煤层渗透性的影响很大。导致煤层气地面开发难度大，如盘关向斜和滇东恩洪向斜。青山向斜则呈现相反的趋势，随着埋深的增加，煤层渗透率却呈增大的趋势，矿区煤层甲烷含量在平面上有一定的分布规律，表现出“北高南低、东高西低、深高浅低”的总体趋势(彭伦等，2010)。这一点，是由于青山向斜地区与外界水力联系弱，因受水力封闭和水力封堵，煤层含气量高，加之煤体结构较完整，渗透性较好，具有良好的煤层气开发潜力。

图2 黔西—滇东地区煤层渗透率与埋藏深度之间关系

煤层渗透率与储层压力的关系

煤层埋深增大的情况下，垂向地应力导致储层压力增大，有效应力随之显著减小，煤体发生弹性膨胀而致使裂缝宽度减小，渗透性同时降低。研究区煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系，这与储层压力受控于煤层埋深有着必然的联系。比如，在储层压力为5～7MPa之间，煤层渗透率的分布比较离散，没有特定的趋势(图3)。

图3 黔西—滇东地区煤层渗透率与煤储层压力关系

煤层厚度对渗透率的影响

秦勇等(2000)发现，华北石炭二叠系煤层以渗透率为界，煤层厚度与渗透率之间表现为两段趋势相反的分布规律。当渗透率小于时，煤层厚度增大，渗透率总体上增高。当渗透率大于时，渗透率随煤厚的增大反而降低。

就黔西地区渗透率大于的煤层来说，渗透率随煤层增厚呈现出减小的趋势(图4)，这与煤厚和裂隙发育密度之间的负相关性有关，泥炭聚集期各种地质因素的综合作用起着重要控制作用。然而，渗透率小于时的煤层厚度与渗透率之间成正相关关系，用上述原理显然无法解释其原因，表明其他因素起着更为重要的控制作用，如煤体结构、裂隙开合度以及煤级和煤岩组成控制之下的裂隙发育密度等。

其他因素对渗透率的影响

渗透率比较小时，煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度与渗透率的关系都不是简单的线性关系，这表明煤储层渗透率还受其他因素的控制，比如煤层的孔、裂隙结构和煤体结构等。

图4 黔西地区煤层渗透率与煤层厚度的关系

研究区内平面上自东北向西南方向孔隙度呈现出先增加后减少而后再增加的双峰型特征，煤储层孔隙度发育偏低，渗透率随孔隙度的增加而增加，孔隙度受区域变质影响显著，随最大镜质组反射率的增大先增长后缓慢下降。盘关向斜煤储层孔隙发育较好，有利于煤层气的储集和渗流，其次为织纳煤田部分储层发育较好，大部分煤储层微小孔极为发育非常有利于煤层气的储集，但孔隙连通性较差不利于煤层气的渗流运移;格目底向斜及滇东地区煤储层孔隙发育相似，区域内孔隙类型多、差异大、非均质性强，储集性相对较好，但整体不利于煤层气渗流运移。

贵州省境内不同煤田的煤体结构差别极大。总体来看，六盘水煤田煤体结构破碎，如盘关向斜以构造煤为主;织纳煤田煤体结构相对完整，如水公河向斜多数煤层原生结构完好。整体结构的差异是织纳煤田煤层渗透率远高于六盘水煤田的重要原因。

3 结论

综上所述，黔西滇东地区煤层渗透率的大小受到构造应力、煤层埋深、煤储层压力和煤层厚度等多个因素的影响，其中构造应力是影响煤层渗透率的最主要因素。

(1)煤层渗透率随地应力场中的最小主应力梯度的减小而增大。

(2)黔西滇东地区煤层渗透率随煤层埋藏深度的增加而呈指数降低。受此影响，煤储层压力与煤层渗透率呈负对数关系。

(3)在构造应力对煤储层渗透率总体控制之下，存在着裂隙、储层压力、煤层厚度、水文地质条件等多种因素的叠加，在构造应力相似的条件下，其他因素起着更重要的作用。

参考文献

傅学海，秦勇等.2001.沁水盆地中—南部煤储层渗透率主控因素分析［J］.煤田地质与勘探，29(3):16～19

傅雪海，秦勇，姜波等.2003.山西沁水盆地中南部煤储层渗透率物理模拟与数值模拟［J］.地质科学，38(2):221～229

林玉成.2003.滇东地区煤层气资源及富集规律［J］.云南煤炭.1:53～57

彭伦，刘龙乾等.2010.青山矿区水文地质控气特征研究［J］.煤，19(6):1～3

秦勇，叶建平，林大扬等.2000.煤储层厚度与其渗透率及含气性关系初步探讨［J］.煤田地质与勘探，28(1):24～27

周维垣.1990.高等岩石力学［M］.北京:水利电力出版社，158～214

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