鄂爾多斯盆地東緣神州煤業(yè)太原組8號(hào)煤層頂板L₁灰?guī)r瓦斯富集,給煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。利用灰?guī)r和煤層瓦斯CH₄碳?xì)渫凰睾虲O₂碳同位素測(cè)試,并引入微生物高通量測(cè)序技術(shù),對(duì)瓦斯成因進(jìn)行綜合判識(shí)。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析,對(duì)瓦斯富集區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè),為煤礦瓦斯治理提供理論依據(jù)。神州煤業(yè)煤層瓦斯及灰?guī)r瓦斯δ¹³C值偏輕、二氧化碳δ¹³C值偏重,經(jīng)判識(shí)為次生生物氣,且經(jīng)過(guò)擴(kuò)散—運(yùn)移效應(yīng);選取頂板標(biāo)高、空隙厚度、灰?guī)r鉆取率和煤層埋深作為瓦斯富集影響參數(shù),預(yù)測(cè)井田南部區(qū)域以及B2鉆孔附近瓦斯富集可能性相對(duì)較大。 

【文章來(lái)源】：能源與環(huán)保. 2020,42(12)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

8號(hào)煤層頂板等高線(xiàn)及含煤地層綜合柱狀

在神州煤業(yè)8102、8103工作面采集8號(hào)、10號(hào)煤層瓦斯及L1灰?guī)r瓦斯進(jìn)行氣體組分和碳?xì)渫凰販y(cè)定。氣樣采集分2種方式進(jìn)行,采集氣樣期間8103、8102工作面正在進(jìn)行頂板瓦斯抽放鉆孔的施工,施工過(guò)程中通過(guò)鉆桿中空空間會(huì)涌出濃度較高的瓦斯氣體。因此,部分灰?guī)r氣體樣品通過(guò)鉆桿中空空間采集;剩余氣樣(包括煤層氣樣品及灰?guī)r氣樣品)均通過(guò)現(xiàn)打直徑為38 mm的鉆孔進(jìn)行氣體采集。由于氣樣采集過(guò)程中難免會(huì)有回風(fēng)流空氣的混入,導(dǎo)致部分樣品甲烷濃度較低。煤層、灰?guī)r瓦斯碳?xì)渫凰嘏凶R(shí)如圖2所示。神州煤業(yè)煤層、灰?guī)r瓦斯δ13C值分布范圍為-74.4‰～-57.4‰,平均-65.14‰;瓦斯δD值分布范圍為-258.8‰～-180.2‰,平均-238.84‰;二氧化碳δ13C值分布范圍為-23.2‰～-16.4‰,平均-20.33‰。煤層瓦斯和L1灰?guī)r甲烷同位素值差異不明顯,根據(jù)δ13C1-δD和δ13C1-δ13C(CO2)成因判識(shí)模板結(jié)合的方式可以識(shí)別瓦斯成因[8-9](圖2)。根據(jù)判識(shí)結(jié)果,研究區(qū)瓦斯中甲烷主要為生物成因,并經(jīng)歷了擴(kuò)散—運(yùn)移效應(yīng),導(dǎo)致甲烷δ13C值偏輕。煤系氣中二氧化碳δ13C值偏重,為明顯的有機(jī)成因,同時(shí)也說(shuō)明二氧化碳經(jīng)歷過(guò)微生物的還原作用。

對(duì)8103運(yùn)輸巷δ-變形菌綱細(xì)菌進(jìn)行分析,檢測(cè)出脫硫菌目(Desulfobacterales)(硫酸鹽還原菌),證實(shí)了前述對(duì)于硫酸鹽還原菌存在的推測(cè)(圖4)。但是,在古菌檢測(cè)中并未檢出產(chǎn)甲烷菌的存在,分析主要有以下原因:①礦井水樣采集量有限,導(dǎo)致真空抽濾出的產(chǎn)甲烷菌數(shù)目極微,PCR擴(kuò)增過(guò)程中無(wú)法將其大量擴(kuò)增出來(lái);②產(chǎn)甲烷菌活躍產(chǎn)氣過(guò)程在地質(zhì)歷史時(shí)期早已結(jié)束,目前礦井水中缺少產(chǎn)甲烷菌利用的底物,導(dǎo)致未檢出;③水樣采集來(lái)自頂板灰?guī)r瓦斯抽放鉆孔,排水抽放時(shí)間較長(zhǎng),還原環(huán)境已經(jīng)破壞,產(chǎn)甲烷菌等厭氧微生物大量死亡;④硫酸鹽還原作用的產(chǎn)物硫化物對(duì)產(chǎn)甲烷菌有抑制作用,導(dǎo)致產(chǎn)甲烷菌含量極少。此次高通量測(cè)序未檢出產(chǎn)甲烷菌,但硫酸鹽還原菌同樣只能在嚴(yán)格的厭氧條件下才能生存,說(shuō)明L1灰?guī)r水處在封閉缺氧的環(huán)境,間接證實(shí)了水力封堵效應(yīng)對(duì)于瓦斯富集的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤層氣成因類(lèi)型及其地球化學(xué)研究進(jìn)展[J]. 琚宜文,李清光,顏志豐,孫盈,鮑園.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(05)

碩士論文
[1]回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法研究[D]. 張牧.安徽理工大學(xué) 2019
[2]淮北任樓煤礦灰?guī)r異常水質(zhì)的菌群，氣體成因分析[D]. 潘政.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[3]永川煤礦深部砂巖頂板瓦斯賦存及水力壓裂治理瓦斯研究[D]. 王書(shū)琪.重慶大學(xué) 2015
[4]潘二煤礦1煤層底板灰?guī)r瓦斯異常涌出原因分析[D]. 單恩.安徽理工大學(xué) 2010
[5]堅(jiān)硬頂板綜放工作面采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律研究[D]. 徐響華.安徽理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3562095