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摘要
鄂尔多斯盆地东缘神州煤业太原组8#煤层顶板灰岩气富集，对煤矿安全生产造成严重威胁。通过对灰岩气成因类型、来源分析，提出灰岩气富集模式，有助于煤矿瓦斯治理和拓宽煤系气研究。利用灰岩气和煤层气CH4碳氢同位素和CO2碳同位素测试，引入微生物高通量测序技术，对煤系气成因进行综合判识。据灰岩水化学及氢氧同位素测试，分析太原组不同含水层水样离子特征及氢氧同位素特征，判断不同含水层封闭性及补给来源。据矿区构造及水文地质条件、煤系地层岩性组合特征，分析气体来源，阐明煤系近源灰岩气富集原因。结合区域沉积埋藏史、热演化史及生、排烃史，提出太原组L1灰岩气富集模式。太原组L1灰岩成分以方解石为主，有机质含量极少，灰岩对甲烷气体吸附性极差，不存在独立生烃能力。煤系气CH4δ/13C值、CH4δD值和CO2δ13C值差异不明显，呈CH4δ13C值偏轻、CO2δ13C值偏重特征，判识为次生生物气，经历扩散-运移效应。L1灰岩水处于封闭还原环境，L4灰岩水处于开放环境。L1灰岩水中检出硫酸盐还原菌，说明L1灰岩水处于封闭缺氧环境，间接证实水力封堵效应对灰岩气富集的影响，气体来源及直接生气物质来源于下部8#和10#煤层。灰岩水在井田西部接受大气降水补给，沿地层向井田东、南部汇聚，所携带微生物进入煤层。灰岩水以煤层中降解有机质及煤化作用产物为基础，在封闭还原环境下生成次生生物气。水力运移和水力封堵效应在L1灰岩溶洞、裂缝等溶蚀空间富集成藏。
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