华蓥山矿区H2S成因类型识别及异常富集控制因素研究摘要
四川省煤炭以较高的硫分含量在全国著称,华蓥山矿区多次发生H2S气体异常涌出事故。因此开展华蓥山矿区硫化氢成因和异常涌出的控制因素对矿区硫化氢的防治有重要意义。论文以华蓥山矿区为研究对象,应用地球化学、煤田地质、瓦斯地质学等分析方法,以矿区煤的工业分析、H2S硫同位素、煤的镜质体反射率、储集层流体包裹体等各种分析测试资料为研究基础,对研究区域硫化氢成因类型及地质控制因素进行研究,得到以下几方面的结论:华蓥山矿区主采煤层为二叠系龙潭组,煤的变质程度较高,以低挥发分、中灰分、高硫分的亮煤为主,属海陆交互相沉积。平均全硫含量大于3.00%,煤中硫的组成从大到小依次为硫铁矿硫、有机硫、硫酸盐硫,煤中镜质组含量较高,平均74.9%,受海水影响明显的成煤环境,挥发分和灰分产率与全硫含量呈一定的负相关规律。电镜扫描黄铁矿微观形态呈柱状充填于煤层裂隙和煤岩层有机质的胞腔内。从煤层气特征、硫化氢含量、煤的镜质体反射率、流体包裹体、碳硫同位素特征、水化学特征分析得出矿区硫化氢含量较高,煤的镜质体反射率较大,主要在0.71%1.65%之间,流体包裹体均一化温度较高,介于116℃211℃之间,反映煤岩经历了大于120℃的沉积温度;龙潭组高硫煤的黄铁矿硫同位素主要为+9.45‰+38.40‰,煤层气和天然气中H2S硫同位素值大多位于+6.1‰+20‰区间,地层中硬石膏的δ34S值主要在+12.0‰+26‰之间,H2S的δ34S值轻于黄铁矿和地层硬石膏的δ34S值;甲烷碳同位素δ13C多为-33‰-30‰,乙烷碳同位素δ13C多为-33‰-28‰,碳同位素总体偏重,地下水沿径流方向其水体中的矿化度逐渐降低,呈弱碱性,均表现为TSR作用特征。综合上述特征得出华蓥山矿区煤矿H2S气体主要以TSR成因为主,不排除少量的BSR成因的作用。主采煤层二叠系龙潭组富含丰度较高的烃源岩有机质,生烃强度普遍大于20×108m3/km2,为TSR作用提供雄厚的反应物来源;矿区储集层储物性能较好,矿区煤矿顶底板岩性主要为偏致密透气系数较小的泥岩、砂质泥岩,不利于H2S气体的逸散;区域储盖层为H2S等气体生、储、盖的高效结合。煤层含水层富水性强,极易发生突水,在突水的同时开辟排疏通道,解除围岩对瓦斯、H2S等气体的封堵作用,使煤岩层游离的硫化氢随之涌出。
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