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摘要：水文条件对煤层的赋存、逸散有着很大的影响，对煤层气的开发利用起有举足轻重的作用。了解研究水文地质条件，对煤层气赋存所起到的控制作用具有很重要的意义。本文从水力的逸散作用、封堵作用、水力的封闭作用三个方面讨论了水文地质条件对煤层气赋存所起到的控制作用.
关键词：煤层气 水文地质 控气特征
中图分类号：F407.1文献标识码：A 文章编号：
煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷），是主要存在于煤矿的伴生气体，它也是造成煤矿井下事故的主要原因之一,主要以吸附形式存在煤层里，富集状态与很多因素有关。水动力封存、结构封存、岩石封存综合作用于煤气层的保存；生成、保存、储蓄、封存共同决定煤气的富集。水文地质条件是煤层气最重要的控制因素，对煤气的富集起着至关重要的作用，扮演着举足轻重的角色，尤其是对每层很低的煤层气的富集。水文地质条件：可分三部分叙述，一是水源，二是通道，三是突水点。也就是说地下水的补给、径流及排泄条件等。本文重点介绍水文地质条件对煤层气赋存所起到的控制作用。
1、水力的逸散作用
水力逸散作用一般出现在排水性很强的断层发育地段。通过排水断层，连接着煤层和地下水。水文地质单元具有统一补给边界和补给、径流、排泄条件的地下水系统。地下水层的含水富集性对水产生的动力作用很强，含水层与煤气层的水力联系很紧密。在地下水的富水区的运动过程中，富水区会携带煤气层中的气体运移，产生一定的逸散。
1.1单料区水力的逸散作用
单斜区水力的逸散作用的地下水的补给、径流、排泄区的分布和地下水的走向相同。如果方式和断裂结构的地下水的补排方向一致，则有利于对煤层气的溶解和运移。一般在地下水的流动中，由浅部位向深部位运动时，流动的速度越来越慢，在低洼的局部地方，会出现滞留区，控制煤层气富集起来。也有可能在阻碍水流动的断层的一层让煤层气富集。一般补给区位于矿区的山区，有着丰富的水源；排泄区处在矿区的之间，地下水流动的长度为9-31公里。以晋城矿区为例。晋城矿区的西区和东区单斜区为水力的逸散作用。东区煤田分布在地下水径流区内，有着多条径流带，地下水的变化很小，梯度自然很小，含水层的渗透性很大，地下水的流动速度很快，很容易形成负压，煤层气随着水的流动溶解度越来越小，解析流出来。处在很深的煤层气和地下水的顶板含水层接触，一部分的煤层气逸散溶解在邻近顶板的含水层里，与水共存。根据以上水文地质的分析可以推断出，东区的煤层气在较为浅的部位逸散，深部位受到水力的运移，溶解在水中，随泉水排泄。这种地下水不利于煤层气的保存，煤层气的含量一般也不会太高的。
2、水力的封堵作用
水力封堵特征常见于不对称的向斜中，在一定的压力作用下，煤层气从高压地区渗流到低压地区，或者是从深部向浅部流动。压力降低使得溶解在水里的煤层气解析出来，因此在煤层的浅部露头处一般为煤层气的逸散带。假如从煤层的浅部露头处补给含水层或煤层的水，地下水将由浅部向着深部流动，煤层气如果向上扩撒就会受到一定的阻碍，煤层气就会被封堵，从而使得煤层气聚集。
以淮南目标区为例，该区的含水层为新生界含水层，每层的砂岩和灰岩裂缝含水层。新生界含水层从上到下是四层，有三层是隔水层，分别为前震量系变质岩含水层、 高于庄组石灰岩含水层、 雾迷山组石灰岩含水层、 寒武系下部石灰岩含水层、 寒武系中上部石灰岩含水层，总的厚度为220-720米，其中第三含水层厚度为54米，单位涌水量为0．025～2．3 L／(s·m)，含水性弱至中等之间，水质类型a—Na型水。由于上部3层隔水层的阻隔，使煤系地下水补给来源贫乏，水平运移缓慢，垂直渗透性差，近于封闭状态，以储存量为主的含水层。
3、水力的封闭作用
水力的控气作用一般发生在发育不好的宽缓向斜的断裂中，而且断裂结构主要为不导水性断裂，尤其是一些边界断裂层上，具有很好的挤压、位移规模大、倾角小甚至近于水平的逆掩性质，成为很好的隔水边界。每层的上部和下部都有很好的隔水边界，每层的含水层和新生代时期形的成地层的上覆含水层、裂隙开扩纯石灰岩，长而且深，透水性好，能发育成长且大的溶洞的下伏含水层，没有之间的水力关系。一个地区范围内，包括水资源（包括大气水资源、地表水资源、地下水资源），地质资源（主要包括矿藏、土壤）的地质条件一般比较简单，主要以重力为驱动力进行流动，含水层主要以大气进行补水。水力的控气作用一般发生在煤层的深部，地下水通过压力进行传递，使得煤层气紧紧吸附在煤层上，煤层气相对富集起来，不发生运移，此时的煤层气含量很高。在我国的华北地区这种水力控气的作用很广泛，具有普遍性。
以山西晋城矿区潘庄井田为例，该煤区总体上以单斜结构为主，以及次一级岩石沉积或固结后因受力作用而在岩石内弯曲成的褶皱，在次级向斜部位的煤层气富集区。断层的发育不是很好，仅有十米落差的系数小断层。水文地质条件很简单，煤层属下伏是含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，硬度一般不大奥陶系灰岩的含水层、灰色，黑色砂岩，页岩、炭质页岩夹煤层及灰岩组成的太原组的含水层、灰色，黑色砂岩，含菱铁矿结核的山西组含水层、一套陆相灰，黄，绿杂色页岩，泥岩及砂质页岩，含铁锰质结核，厚达200米的上下石盒子组的含水层，他们之间相互独立，没有水力联系。煤層下伏寒武一奥陶系灰具有很高的厚度，与含煤层之间有着30-55米的一种铁铝岩段，岩性以浅灰色、紫红色泥页岩和铝土岩为主，以富含铁石炭系为一套砂、石灰岩，覆盖于奥陶系灰岩之上的本溪组隔水层相隔。壳面光滑或具壳线，有时又不明显的中槽、中隆出现的中奥陶统峰峰组岩溶发育很差，富水性很弱，对其下伏的分为石灰岩，白云岩，泥灰岩，硅质岩，石灰岩是由结晶细小的方解石组成的灰岩岩溶的含水层起到一定的隔水性作用。太原组15号煤层被灰岩石直接覆盖，灰岩石具有很好的富水性，但是径向流动的强度很弱。山西组3号煤层煤顶板的砂岩裂缝含水层的含水量很小，渗透性很低，矿化度很高，深部地下水流动很缓慢。这两套含水层都是以静水压力把煤层气封闭气起来的。
结束语：
水文地质条件控气具有两面性，能保存聚集煤层气，有助于集中开发利用，但也可以导致煤层气的运移，增加了开采利用的难度。究其原因就是地下水的含水层压力的变化。煤层与顶板的含水层构成了一个完整的地下水系统，在煤层压力高，含水层势能高的地区，煤层气富集；在地下水排泄地区，煤层的压力低，含水层的势能小，煤层气很容易运移。深入的了解研究水文地质条件，对煤层气的开发具有重要的意义。
参考文献：
[1]郑柏平.水文地质条件对白额勘探区煤层气富集的影响[J].河北工程大学学报（自然科学版）,2012,29(1):70-73.
[2]叶建平,武强,王子和等.水文地质条件对煤层气赋存的控制作用[J].煤炭学报,2001,26(5):459-462.
[3]朱若军,程久龙,张要田等.矿井工作面开采水文地质条件综合地球物理探测研究[J].中国矿业,2010,19(7):98-101.
[4]刘同铁.基于矿区水文地质条件及含水层分布特征分析[J].价值工程,2011,30(12):239.
[5]王玉海,李曦滨,李茸等.曹村煤矿十采区水文地质条件与突水危险性分析[J].河北工程大学学报（自然科学版）,2010,27(3):66-68.
[6]徐奉章,赵均锋,郝金超等.水文地质条件复杂矿井必须坚持综合防治策略[J].煤矿安全,2008,39(4):82-83.
关键词：煤层气 水文地质 控气特征
中图分类号：F407.1文献标识码：A 文章编号：
煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷），是主要存在于煤矿的伴生气体，它也是造成煤矿井下事故的主要原因之一,主要以吸附形式存在煤层里，富集状态与很多因素有关。水动力封存、结构封存、岩石封存综合作用于煤气层的保存；生成、保存、储蓄、封存共同决定煤气的富集。水文地质条件是煤层气最重要的控制因素，对煤气的富集起着至关重要的作用，扮演着举足轻重的角色，尤其是对每层很低的煤层气的富集。水文地质条件：可分三部分叙述，一是水源，二是通道，三是突水点。也就是说地下水的补给、径流及排泄条件等。本文重点介绍水文地质条件对煤层气赋存所起到的控制作用。
1、水力的逸散作用
水力逸散作用一般出现在排水性很强的断层发育地段。通过排水断层，连接着煤层和地下水。水文地质单元具有统一补给边界和补给、径流、排泄条件的地下水系统。地下水层的含水富集性对水产生的动力作用很强，含水层与煤气层的水力联系很紧密。在地下水的富水区的运动过程中，富水区会携带煤气层中的气体运移，产生一定的逸散。
1.1单料区水力的逸散作用
单斜区水力的逸散作用的地下水的补给、径流、排泄区的分布和地下水的走向相同。如果方式和断裂结构的地下水的补排方向一致，则有利于对煤层气的溶解和运移。一般在地下水的流动中，由浅部位向深部位运动时，流动的速度越来越慢，在低洼的局部地方，会出现滞留区，控制煤层气富集起来。也有可能在阻碍水流动的断层的一层让煤层气富集。一般补给区位于矿区的山区，有着丰富的水源；排泄区处在矿区的之间，地下水流动的长度为9-31公里。以晋城矿区为例。晋城矿区的西区和东区单斜区为水力的逸散作用。东区煤田分布在地下水径流区内，有着多条径流带，地下水的变化很小，梯度自然很小，含水层的渗透性很大，地下水的流动速度很快，很容易形成负压，煤层气随着水的流动溶解度越来越小，解析流出来。处在很深的煤层气和地下水的顶板含水层接触，一部分的煤层气逸散溶解在邻近顶板的含水层里，与水共存。根据以上水文地质的分析可以推断出，东区的煤层气在较为浅的部位逸散，深部位受到水力的运移，溶解在水中，随泉水排泄。这种地下水不利于煤层气的保存，煤层气的含量一般也不会太高的。
2、水力的封堵作用
水力封堵特征常见于不对称的向斜中，在一定的压力作用下，煤层气从高压地区渗流到低压地区，或者是从深部向浅部流动。压力降低使得溶解在水里的煤层气解析出来，因此在煤层的浅部露头处一般为煤层气的逸散带。假如从煤层的浅部露头处补给含水层或煤层的水，地下水将由浅部向着深部流动，煤层气如果向上扩撒就会受到一定的阻碍，煤层气就会被封堵，从而使得煤层气聚集。
以淮南目标区为例，该区的含水层为新生界含水层，每层的砂岩和灰岩裂缝含水层。新生界含水层从上到下是四层，有三层是隔水层，分别为前震量系变质岩含水层、 高于庄组石灰岩含水层、 雾迷山组石灰岩含水层、 寒武系下部石灰岩含水层、 寒武系中上部石灰岩含水层，总的厚度为220-720米，其中第三含水层厚度为54米，单位涌水量为0．025～2．3 L／(s·m)，含水性弱至中等之间，水质类型a—Na型水。由于上部3层隔水层的阻隔，使煤系地下水补给来源贫乏，水平运移缓慢，垂直渗透性差，近于封闭状态，以储存量为主的含水层。
3、水力的封闭作用
水力的控气作用一般发生在发育不好的宽缓向斜的断裂中，而且断裂结构主要为不导水性断裂，尤其是一些边界断裂层上，具有很好的挤压、位移规模大、倾角小甚至近于水平的逆掩性质，成为很好的隔水边界。每层的上部和下部都有很好的隔水边界，每层的含水层和新生代时期形的成地层的上覆含水层、裂隙开扩纯石灰岩，长而且深，透水性好，能发育成长且大的溶洞的下伏含水层，没有之间的水力关系。一个地区范围内，包括水资源（包括大气水资源、地表水资源、地下水资源），地质资源（主要包括矿藏、土壤）的地质条件一般比较简单，主要以重力为驱动力进行流动，含水层主要以大气进行补水。水力的控气作用一般发生在煤层的深部，地下水通过压力进行传递，使得煤层气紧紧吸附在煤层上，煤层气相对富集起来，不发生运移，此时的煤层气含量很高。在我国的华北地区这种水力控气的作用很广泛，具有普遍性。
以山西晋城矿区潘庄井田为例，该煤区总体上以单斜结构为主，以及次一级岩石沉积或固结后因受力作用而在岩石内弯曲成的褶皱，在次级向斜部位的煤层气富集区。断层的发育不是很好，仅有十米落差的系数小断层。水文地质条件很简单，煤层属下伏是含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，硬度一般不大奥陶系灰岩的含水层、灰色，黑色砂岩，页岩、炭质页岩夹煤层及灰岩组成的太原组的含水层、灰色，黑色砂岩，含菱铁矿结核的山西组含水层、一套陆相灰，黄，绿杂色页岩，泥岩及砂质页岩，含铁锰质结核，厚达200米的上下石盒子组的含水层，他们之间相互独立，没有水力联系。煤層下伏寒武一奥陶系灰具有很高的厚度，与含煤层之间有着30-55米的一种铁铝岩段，岩性以浅灰色、紫红色泥页岩和铝土岩为主，以富含铁石炭系为一套砂、石灰岩，覆盖于奥陶系灰岩之上的本溪组隔水层相隔。壳面光滑或具壳线，有时又不明显的中槽、中隆出现的中奥陶统峰峰组岩溶发育很差，富水性很弱，对其下伏的分为石灰岩，白云岩，泥灰岩，硅质岩，石灰岩是由结晶细小的方解石组成的灰岩岩溶的含水层起到一定的隔水性作用。太原组15号煤层被灰岩石直接覆盖，灰岩石具有很好的富水性，但是径向流动的强度很弱。山西组3号煤层煤顶板的砂岩裂缝含水层的含水量很小，渗透性很低，矿化度很高，深部地下水流动很缓慢。这两套含水层都是以静水压力把煤层气封闭气起来的。
结束语：
水文地质条件控气具有两面性，能保存聚集煤层气，有助于集中开发利用，但也可以导致煤层气的运移，增加了开采利用的难度。究其原因就是地下水的含水层压力的变化。煤层与顶板的含水层构成了一个完整的地下水系统，在煤层压力高，含水层势能高的地区，煤层气富集；在地下水排泄地区，煤层的压力低，含水层的势能小，煤层气很容易运移。深入的了解研究水文地质条件，对煤层气的开发具有重要的意义。
参考文献：
[1]郑柏平.水文地质条件对白额勘探区煤层气富集的影响[J].河北工程大学学报（自然科学版）,2012,29(1):70-73.
[2]叶建平,武强,王子和等.水文地质条件对煤层气赋存的控制作用[J].煤炭学报,2001,26(5):459-462.
[3]朱若军,程久龙,张要田等.矿井工作面开采水文地质条件综合地球物理探测研究[J].中国矿业,2010,19(7):98-101.
[4]刘同铁.基于矿区水文地质条件及含水层分布特征分析[J].价值工程,2011,30(12):239.
[5]王玉海,李曦滨,李茸等.曹村煤矿十采区水文地质条件与突水危险性分析[J].河北工程大学学报（自然科学版）,2010,27(3):66-68.
[6]徐奉章,赵均锋,郝金超等.水文地质条件复杂矿井必须坚持综合防治策略[J].煤矿安全,2008,39(4):82-83.