沁水盆地东缘煤与煤层气资源丰富,在多年的煤矿开采中存在瓦斯突出和煤矿采空区情况,严重影响煤矿开采安全性和煤层气利用率,本文重点研究采空区煤层气成藏特征并用于促进采空区煤层气资源高效开采。本文选取A区为研究对象,基于区域煤田地质、煤层气勘查资料以及实验室测试数据,分析了本区主要含煤岩特征、地质构造、采空区煤层气赋存和运移以及富集特征,取得了以下一些新的认识和进展: (1)从沉积、水文、构造、煤岩多个方面分析研究了A区地质特征,得知A区采空区煤层气聚集成藏的有利条件:A区整体呈现出NNE走向、NWW倾斜的单斜构造特征;区内地下水动力微弱;整体构造不发育,具有有利的盖层条;地层中含煤层多,但多是不可采的薄煤层,基于研究区煤层的对比分析,发现太原组15号煤层因其属于厚煤层和相对较高的含气量,具备良好的气体产出潜力和较强的经济开采潜力,适合进行大规模煤矿开发和煤层气抽采;A区采用综采放顶煤开采方式形成的采空区中,未采煤层、待采煤层、遗留煤柱等为采空区煤层气富集提供了充足来源。 (2)在A区,15号煤层作为主采煤层,赋存在煤岩中的煤层气会受采动影响而卸压解吸变成游离态。游离态煤层气会在气体浓度差和压力差以及渗流的综合作用下持续向采空区中运移扩散。同时,相邻煤层解吸出的煤层气也在瓦斯压力差、浓度差和渗流的共同作用下向采空区渗流逸散。在采空区封闭后,15号煤层和相邻煤层渗流至此的煤层气会随时间推移最终在垂向上形成的裂隙带中富集并保存下来,也可能通过上覆岩层中的孔裂隙逸散至地面。 (3)采用模糊数学层次分析法建立采空区煤层气富集区综合评价标准,对A区采空区进行综合分析后,分别选出高潜力区、中潜力区、低潜力区,有效促进A区采空区煤层气的高效抽采。