废弃矿井煤层气资源地球物理勘探研究进展

煤炭开采形成大面积的采空区和数量众多的废弃矿井,在这些废弃矿井中蕴藏着大量的煤层气资源。区别于常规煤层气资源,废弃矿井煤层气资源的勘探和开发受到采空区分布、覆盖层、围岩情况、裂隙带发育情况、煤层顶底板情况、煤矿开采方式以及采空区地下水等情况的综合影响,利用地球物理勘探技术可以为废弃矿井煤层气的开发提供技术支持。本文介绍了山西煤炭地质的基本情况,分析了采空区坍塌及积水的机制,以及围岩与采空区的地震波场特征、电性特征、激发极化特征和放射性氡异常特征;介绍了地震法、直流电法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法、激发极化法、放射性勘探法、微动勘探法、航空瞬变电磁法和半航空瞬变电磁法探测采空区的原理、方法及应用。指出开发、研究新的地球物理方法,建立多方法、多维度、多空间的采空区综合探测体系,充分利用地球物理大数据,深入发掘人工智能反演技术,可为我国废弃矿井煤层气资源的勘探和开发提供技术支持。     

沁水盆地南部潘庄区块废弃矿井煤层气地球化学特征及成因

为了研究废弃矿井中煤层气成因,以沁水盆地南部潘庄区块废弃矿井为例,抽采废弃矿井中煤层气并进行化学组分和同位素测试,并采集部分废弃矿井水样品测试水中离子浓度、pH值等进行研究。结果表明:潘庄区块废弃矿井中煤层气CH₄体积分数平均值为91.99%,CO₂为1.26%,N₂为6.73%;甲烷碳同位素（δ13C₁）值为-31.36‰~-33.53‰,平均-32.25‰,氢同位素（δD）值为-182.76‰~-193.20‰,平均-187.538‰。废弃矿井排采水中阴阳离子主要为Mg2+、K+、HCO₃-、Cl-、Na+、SO₄2-和NO₃-等,产出水型为Mg-（HCO₃）₂型,表明矿井水受到地表水的强烈影响。废弃矿井中煤层气主要以热成因气为主,少量次生生物气。与附近未开采煤储层相比,研究区废弃矿井中的环境更有利于次生生物气的生成。      

黄河流域九省区废弃矿井抽水蓄能利用潜力评估

针对我国关闭矿井资源利用率低、蓄电储能需求日益增长的问题,废弃矿井抽水蓄能技术是实现资源二次开发利用,提升电网调峰能力的有效手段。基于废弃矿井抽水蓄能电站工作原理与发展现状,提出在黄河流域九省区利用废弃矿井建设抽水蓄能电站的半地下式、全地下式2种模式。通过综合考虑空间、地质、水文、社会、经济与资源等影响因素,提出废弃矿井抽水蓄能电站选址评价指标体系,并进行黄河流域废弃矿井抽水蓄能电站实例分析。基于2016—2020年黄河流域九省区的废弃煤矿资料,利用废弃矿井抽水蓄能电站静态效益与动态效益计算方法,定量评估黄河流域九省区废弃煤矿抽水蓄能电站建设的开发潜力。结果表明：(1)黄河流域九省区能源资源丰富,现阶段满足电力供应需求,但火电仍是电力供应主体且水电发展进入瓶颈阶段;(2)影响废弃矿井抽水蓄能电站选址的重要因素为巷道空间体积、上下水库水位差、巷道围岩稳定性、巷道围岩渗透率与地下水循环特征;(3)由黄河流域废弃矿井抽水蓄能电站实例分析可知,其发电效率可达到75.7%,可媲美常规抽水蓄能电站;(4) 2016—2020年黄河流域九省区废弃煤矿累计有效可利用井巷空间为4.7×10^7<...     

山西省废弃矿井煤层气地面钻井开发关键问题与对策

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃.废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措.基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评...     

美国大学国家级上等研究生院评估结果揭晓

美国大学国家级上等研究生院评估结果揭晓.这次全美大学研究生院的博士科学研究项目的质量评估工作由美国科学院(Nat1onal Academy of Science)主持.评估质量,主要考虑以下因素;(1)科学研究项目的规模;(2)发表论文质量;(3)大学图书馆的规模;(4)已毕业的研究生的素质.评定结果,全美大学国家级上等研究生院共有27个名次,计30所大学.评估名次如下.     

废弃矿井遗留煤层气资源次生富集成藏研究现状及展望

在当前国家大力推进"双碳目标"落实阶段,废弃矿井遗留煤层气资源开发具有重要的现实意义.然而,废弃矿井遗留煤层气资源开发具有其独特性,源于其在原始地质条件下扰动后的二次动态成藏.通过综述近些年国内外研究成果得出:(1)煤层开采覆岩及底板扰动区可以依次分为导气裂隙带、卸压带及不易解吸带,长臂法开采煤层覆岩采动影响范围可达到...     

中英煤层气技术交流项目

20 0 0年初英国贸工部 (DTI)与中国国际经济技术交流中心签定了煤层气技术交流项目。目前一期项目工作业已完成 ,其中煤炭科学研究总院西安分院的研究报告得到了英方的充分肯定。今年年初启动了二期项目。拟通过借鉴英国相关技术 ,对中国的废弃煤矿进行全面研究和重点矿区监测、评价 ,以便选择最优地点进行抽放利用试验 ,从而推动我国废弃矿井甲烷抽放利用的全面发展。在为期一年半的二期项目中西安分院的主要任务是矿井甲烷运移规律、优化选区、现场监测、产能预测等研究和监测中英煤层气技术交流项目$煤炭科学研究总院西安分院@宋生印…     

近直立煤储层裂隙系统及优势渗流通道特征研究

为系统研究近直立煤储层裂隙系统发育特征,利用新疆库拜煤田中部近直立煤储层地表出露良好和生产矿井煤储层裂隙便于观测的有利条件,采用地表高精度构造裂隙填图和矿井煤储层裂隙观测技术,结合实验室扫描电镜和偏光显微镜观测方法,研究了近直立煤储层宏观和微观裂隙系统的发育特征。研究发现该区层面裂隙和外生裂隙延伸长、宽度大,是煤层气运移的优势渗流通道。同时分析了不同埋深条件下地应力场状态,阐明了研究区3种优势渗流通道分布特征为:(1)670 m以浅,优势渗流方向为NNW、NNE向;(2)670 m左右,优势渗流方向为近EW、NNW和NNE向;(3)670 m以深,优势渗流方向为近EW向。解释了层面裂隙、外生裂隙、内生裂隙和微裂隙的形成原因,揭示了渗流通道的形成模式,为研究区煤层气的勘探开发提供了地质依据。     

国外煤炭地下气化研究现状

借助Web of Science期刊全文数据库,系统地检索了近五年关于煤炭地下气化的外文文献,共计150余篇。基于这150余篇论文的研究内容及分布特征,归纳了近期国外关于煤炭地下气化的发展现状及研究内容,探讨了煤炭地下气化的不足及理论研究内容。研究结果表明：(1)国外煤炭地下气化论文数量近五年呈现下降趋势,说明煤炭地下气化技术大规模商业化发展仍需要一定时间。其中印度和波兰两个国家的论文数量远超过其他国家,说明这两个国家对煤炭地下气化技术比较关注。(2)近五年国外研究主要倾向于建立气化模型、样品实验研究、气化污染处理、气化工艺改进及地质风险评价等方面。关于实地开展气化项目研究内容较少。(3)煤炭地下气化技术是一种包含物理和化学变化的复杂工艺,现阶段均为单一模块研究,之后随着技术创新并将地面、地下及控制等方面结合,会将煤炭地下气化向商业化发展推进。煤炭地下气化制氢及深部煤层煤炭地下气化是未来的重要发展方向。     

煤矿采空区煤层气地面开发技术及工程应用

煤炭采出后,采空区中仍蕴藏着丰富的煤层气资源,其资源评价与开发利用具有环保和资源双重意义。近几年来,在山西晋城、西山和阳泉等矿区开展了地面钻井抽采采空区煤层气的积极探索,但在采空区煤层气地面开发过程中,往往因煤矿采空区积水、上覆岩层承压涌水等原因,导致地面钻井不产气或抽采气量低。以山西晋城岳城矿为例,研究不同采煤工艺下的采空区煤层气赋存特征、采空区积水和采空区裂隙带岩层渗透率对采空区煤层气地面开发的影响,提出采空区井布置原则和抽采技术,为解决三开空气钻进过程中岩粉进入裂隙带堵塞采空区煤层气运移通道问题,探索用水力冲孔方法提高采空区裂隙带岩层渗透率方面的应用。研究表明,煤矿采空区井布井原则:(1) 采空区井应布置在采空区积水区域之外;(2) 针对房柱式采煤形成的采空区空间形态,采空区井应避开保护煤柱最终完钻至采空区空间内;针对长臂式垮落法采煤形成的采空区空间形态,采空区井最优钻井区域为“O”形圈边界连线和采场边界之间靠近终采线一侧。研发了一种煤矿采空区井排水采气一体化抽采系统,该抽采系统实现了采空区井底积水抽排和煤层气抽采同步进行,解决了采空区上覆岩层承压涌水造成煤层气产量下降问题,抽采系统优化前后采空区井煤层气抽采量增加33.3%。探索性地将水力冲孔运用于解决钻井岩屑造成的采空区裂隙带岩层渗透率下降问题,工程试验结果表明,水力冲孔改造前后采空区井日均抽采量最高增长率为11.30%,提出了采用泡沫欠平衡钻井技术解决钻井岩粉侵入采空区裂隙带的建议。      

黑龙江省煤层气勘探开发的目标与方向

黑龙江省东部三江地区为煤层气资源主要富集带，其六个矿区4350km^2煤层气资源量初步评价为1870亿m^3，通过对各盆地煤层气参数和评价条件研究，共选择出八个目标区，优选其中的鹤岗南—鸟山区、鸡西区邱家—荣华区为首选勘探开发区。针对不同情况，采用地面钻井抽放、生产矿井和废弃矿井抽放相结合的开采方式，循序渐进、滚动发展，不失为一条科学合理的发展之路。     

我国关闭/废弃矿井资源综合利用形势分析与对策研究

长期的矿产资源开采形成了数量众多的关闭/废弃矿井(山),包括煤矿、金属和非金属矿等。矿井关闭废弃后仍赋存着方方面面的可利用资源,除了伴生的各种矿产资源外,还拥有巨大的地下空间资源(采空区和巷道),特别是部分井下仍然有多种废弃物(设备、材料等)和空间设施可再利用。通过总结一些关闭/废弃矿井资源综合利用状况,研究其功能定位和综合利用战略,并提出将关闭/废弃矿井资源综合开发利用与国家和区域经济、社会发展统筹部署的思考与建议。     

基于文献计量的生态化学计量学文献分析

生态化学计量学已经成为国内外生态学研究的热点问题。作为一门新兴学科,科技文献能够反映科学研究的发展动态和热点变化。以Web of Science 数据库为数据源,利用专业数据分析工具TDA（Thomson Data Analyzer）和Ucinet0工具,对所有年份生态化学计量学研究相关的论文进行计量挖掘分析。结果表明：2000年以来发文量呈现直线上升趋势,且发文量较多的期刊多集中在一区、二区期刊;研究涉及多个学科领域,主要集中在环境科学与生态学、海洋与淡水生物两个学科方向。美国、德国、中国、加拿大等国家在生态化学计量学开展的研究最多,美国的亚利桑那州立大学、中国的中科院是开展研究最多的机构。国际该领域的研究热点集中在不同营养级、植物不同部位（如叶片）之间的碳、氮、磷的计量关系以及植物个体生长发育、种群增长、群落生态和生态过程的联系,尤其是对森林、草地和湿地生态系统的植物、土壤的元素计量特征。     

国外煤层气成因与储层物性研究进展与分析

从煤层气生成机制及其地质控制、煤储层孔隙结构与吸附/解吸行为、煤储层裂隙系统及其对渗透率的影响三个方面,有重点地总结了国外有关煤层气成因和煤储层物性研究的新进展。笔者认为:国外在煤层气次生生物成因、煤层气生成矿物金属元素催化作用、煤层气固溶态赋存形式、含气量测定不确定性、煤层气近临界和超临界吸附、吸附能及其非均质性、裂隙矿物成因及其对成藏过程的指示作用、煤储层渗透率随煤层气解吸的变化规律及其控制因素等方面的研究,极大地深化了对煤层气成因和煤储层物性的理解与认识;煤岩学、煤地球化学、岩石力学等的结合是国际上煤层气地质研究手段的重要发展趋势,而煤层气成因与特殊赋存形式、含气量精确测定与评价、超临界吸附与吸附能分布、解吸过程中煤储层渗透率变化特征及其地质控制等的研究,显示出国外煤层气成因和煤储层物性研究的重要前缘方向。     

水库滑坡成因机制研究进展与展望

滑坡是水库库区主要地质灾害类型之一,开展水库滑坡成因机制研究具有重要理论意义和工程应用价值。利用Web of Science(WoS)数据库和VOSviewer文献计量工具对1999-2018年已发表的969篇以水库滑坡为主题的相关论文进行研究趋势分析。文献计量分析表明三峡库区滑坡稳定性和变形研究是未来水库滑坡成因机制研究主要趋势。从库水对滑坡的宏观力学作用方式、库水作用下岩土体渗流应力耦合机理和库水对岩土体劣化作用过程等方面,对国内外水库滑坡成因机制研究的主要成果与进展进行了综述。综合现有的研究成果指出水库滑坡在精细化地质建模、岩土体多场耦合特征参数获取和岸坡长期演化评价等方面尚存在不足。基于上述问题,提出水库滑坡成因机制研究应以多场信息监测为重要手段,立足多学科交叉,采用大数据融合与挖掘和人工智能技术等解决水库滑坡长期演化趋势难题。考虑水库滑坡所处地质环境的复杂性,建议未来应在水库滑坡立体精细地质建模、多场关联监测、地质结构多场多尺度演变过程、基于监测数据大数据分析的滑坡预警阈值确定和原位试验综合平台构建等方面进一步深入研究。     

砂脉的研究现状与进展*

近年来国内外对砂脉的研究非常重视,尤其是近期国外含油气盆地大型砂脉(砂注入体,sand injectite)的发现更加刺激了人们的研究热情。笔者主要从5个方面简要阐述了砂脉的研究现状与进展: (1)砂脉几何学特征;(2)砂脉的物质成分;(3)砂脉的成因;(4)砂脉的分类;(5)砂脉的地质意义。尽管中国不少学者已经做了一些相关工作,但与砂脉的复杂性和国际同类研究的先进水平和关注度相比,尚存在许多问题亟待解决。因此,有必要基于中国丰富且复杂的砂脉资源,精细解剖典型实例,阐明砂脉的三维几何特征,并探讨其与地震的关系和成因动力机制,为丰富和完善沉积学基础理论提供素材。     

国际地震研究发展态势文献计量分析

以ISI Web of Science论文数据库为数据源,采用美国汤姆森科技信息集团开发的专业数据分析工具TDA(Thomson Data Analyzer)对1900年至2010年(数据入库时间至2010年)国际地震研究发展特点及其现状予以分析。结果显示:国际地震研究持续增长,特别是近20年,增速显著;美国在该领域居于引领优势;政府科研机构、国立科研机构和公共研究机构是该领域研究的主导力量;国际地震研究主要集中于地震机理及成因、地震监测、地震影响及效应等方向;中国虽然已经步入地震研究的主要国家行列,但影响十分有限。     

山西关闭矿井煤下铝研究与勘查开发建议

山西是中国的产煤大省,长期的煤炭开采产生大量的煤炭采空区和关闭矿井。目前山西已计划抽采关闭矿井采空区煤层气,但关闭矿井煤下铝的勘查开发目前还属于空白。本文系统分析了山西关闭矿井煤下铝勘查开发的主要地质问题,发现山西煤下铝广泛分布于山西石炭-二叠系煤层下部,资源枯竭型关闭矿井目前最适宜勘查开发煤下铝;山西关闭矿井煤下铝勘查开发过程中面临着跨采空区勘查、带压开采、底板突水、顶板扰动、深部矿体结构复杂品质变差等诸多不利条件,尤其要严防导通上部采空区积水和下部岩溶水;山西煤下铝勘查应充分利用已有煤矿采掘巷道和地质资料,按照收集资料划定靶区-物探圈定矿区和采空区-钻探查明开采地质条件-钻探加密圈定资源量的勘查步骤可大大节约钻探工程量和勘查费用。     

砂脉的研究现状与进展

近年来国内外对砂脉的研究非常重视,尤其是近期国外含油气盆地大型砂脉(砂注入体,sand injectite)的发现更加刺激了人们的研究热情。笔者主要从5个方面简要阐述了砂脉的研究现状与进展:(1)砂脉几何学特征;(2)砂脉的物质成分;(3)砂脉的成因;(4)砂脉的分类;(5)砂脉的地质意义。尽管中国不少学者已经做了一些相关工作,但与砂脉的复杂性和国际同类研究的先进水平和关注度相比,尚存在许多问题亟待解决。因此,有必要基于中国丰富且复杂的砂脉资源,精细解剖典型实例,阐明砂脉的三维几何特征,并探讨其与地震的关系和成因动力机制,为丰富和完善沉积学基础理论提供素材。     

关闭/废弃矿井地下空间资源精准开发利用模式研究

随着煤炭绿色资源的不断开采,位于煤炭开发利用全周期末端的矿井关闭\废弃问题逐渐显现,随之而来的关闭/废弃矿井地下空间资源开发利用成为一个亟须解决的问题。在对我国废弃矿井现状统计分析的基础上,以能源开采造成的地下空间方位、形态差异化为依据,将关闭/废弃矿井地下空间资源分为采空区空间资源、巷道空间资源、硐室空间资源;探讨了空间资源作为能源存储场所的单一利用方式和多方向、多领域协同多元开发利用的关闭/废弃矿井地下空间资源利用方式;并由此提出了一种关闭/废弃矿井地下空间分类分级精准利用模式,构建调研分析、工程类比初判、模型构建详估和软件决策系统研发为主干流程的精准开发利用系统,通过精准利用模式与精准开发利用系统模型对单一和多元开发利用方式进一步分析,为关闭/废弃矿井空间资源开发利用的研究和实践提供参考。