煤层气作为一种洁净、优质的新型能源,人们已经逐渐认识到其巨大的潜力,随着煤层气开发的增加以及日益突出的瓦斯灾害问题,对煤层气赋存特征和资源评价的全面分析,将对于煤层气的开发利用、煤矿安全生成隐患和环境保护具有重大意义。 本文选取吉林省通化矿区为研究对象,综合应用煤田地质学、构造地质学和煤层气地质学等学科的相关理论,在收集了通化矿区三个矿井(松树镇煤矿二井、道清煤矿北斜井和江源煤矿八宝井)与煤层气相关的资料,并结合煤样的相关测试分析的基础上,开展了通化矿区的煤层气赋存特征研究,估算了煤层气资源量,并进行了有利区的优选。 对于煤储层研究主要应用地球化学方法和沉积学方法,采用岩石热解、工业分析、发热量、有机碳和显微镜观察等测试手段。综合研究表明研究区通化矿区煤的有机质类型为Ⅲ型,有机质成熟度处于成熟-高成熟阶段;对采取煤样进行宏观煤岩观察,并且进行镜下显微组分特征分析,结果表明有机显微组分较高,以镜质组为主,惰质组次之,壳质组含量最少;经过测试得出研究区煤为低灰分或者特低灰分、特低水分、中挥发份、中高发热量煤;而通过资料收集得出松树镇煤矿二井煤级为1/3焦煤、瘦煤,道清煤矿北斜井以瘦煤为主,另有少量贫煤、无烟煤,江源煤矿八宝井为1/3焦煤。 煤层气成藏条件研究主要通过实验测试结果分析,研究表明研究区内煤层内部从分子级孔到连续完整的宏孔均有发育,孔隙类型主要为窄端间隔较小几近封闭的楔V形孔;孔径分布显示,三个矿井都发育介孔,而宏孔的发育松树镇煤矿二井较多,道清煤矿北斜井次之,江源煤矿八宝井最少;等温吸附实验表明松树镇矿井对煤层气开采比较有利,江源煤矿八宝井次之,道清煤矿北斜井再次;对于研究区煤层气聚集规律通过构造、煤层盖层进行简要的分析,主要通过煤层埋深和煤层厚度进行定量分析,研究表明在一般情况下煤层气含量与煤层埋深以及煤层厚度具有一定的线性关系。 在煤层埋深、煤层厚度与煤层气含量定量分析的基础上,对研究区煤层气含量分布进行预测,并最终运用体积法对研究区煤层气含量进行资源量估算,通化矿区煤层气总资源量为537.04Mm³,其中:松树、道清和江源矿井煤层气资源评价结果分别为61.50Mm³、12.19Mm³和463.35Mm³。利用模糊数学综合评价方法对研究区三个矿井进行有利区优选,结果显示江源煤矿八宝井和松树镇煤矿二井开发潜力一般,而道清煤矿北斜井不利于开采。本文的研究内容对处于类似地质条件地区煤层气的研究和通化矿区将来煤层气的开采具有一定的借鉴和指导意义。