盆地分析与煤地质学研究

人类社会发展对能源资源的需求使得沉积盆地研究长期处于地质学的热点领域。煤、油、气和沉积铀矿等能源资源的形成均受控于盆地的沉积充填、构造及其动力过程。从盆地整体研究的角度来说,煤和油气地质等分支学科的界限正趋于淡化,其相互间的成因联系日益被揭示。20世纪90年代盆地分析在许多领域取得了重要进展,包括盆地动力学、层序地层学。盆地流体系统、定量动力学模拟以及用于盆地研究的地质、地球物理及测试等方面的新技术,这些方面都将对煤地质研究有重要的影响。人类对资源、环境的整体考虑和科学技术的新发展对煤地质研究提出了新的挑战与机遇。     

中国构造地质学的早期发展

中国的现代地质学出现在本世纪初,但早期的地质学文献常是不分学科的综合地质学,构造地质学何时独立出来难以确定。本文以文献标题归类法,查阅构造地质学的早期文献,虽不十分准确,却很直接简便。     

煤地质学研究进展与前沿

煤地质学是以煤的形成、组成、煤系伴生矿产、煤层瓦斯和煤层气为主要研究内容的地质学分支。近年来随着我国和世界对煤炭资源安全开采、洁净利用的要求逐渐提高,煤及煤层气资源的勘探与开发,煤地质学的研究重点也在逐渐发生变化。通过分析2011-2015年《国际煤地质学》杂志发表的717篇学术论文,总结了近期煤地质学最新的研究热点与前沿。研究发现：煤层气资源评价以及与煤层气开发关系最为紧密的煤储层物性研究是各国煤地质科技工作者最为关注的热点;煤中的矿物质和元素地球化学一直为人们所重视;与煤的形成、开采和利用相关的煤岩学及有机地球化学,煤的自燃、燃烧与环境,沉积环境与煤炭演化,地理信息系统与矿区环境监测,矿井瓦斯,矿井构造,矿井水和煤的热解等方面的研究一直在持续开展;页岩气资源评价与开发越来越受到人们重视。     

发展中的中国煤田地质学

中国的煤和煤田地质特征具有鲜明的地域特色和独特的地质问题。煤炭是中国主要的一次能源。本文概要评述了近年来我国煤田地质学科的显著进展，认为未来的发展将取决于，引入新理论、新方法和广泛应用高新技术，强化与其他一些地学分支的交叉和渗透，今后将更突出研究煤的地球化学、支撑洁净煤技术和煤基材料利用技术的地质基础、煤层气，和高产、高效、安全开采煤炭生产的地质保障体系。     

煤的等温吸附实验中各因素影响分析

为完善煤的等温吸附实验方法,本文系统研究了粒度、压力、温度、平衡时间等对不同变质程度煤吸附性能的影响;分析了各因素对等温吸附实验结果的影响原因;确定了实验的最佳条件,并以此为依据建立了煤的等温吸附实验方法的主要技术参数。     

南桐矿区破坏煤发育特征及其影响因素

破坏煤是煤和瓦斯突出的必要条件之一，研究破坏煤具有重要意义。本文以南桐矿区大量井下煤壁、手标本和显微镜观测为依据，提出了新的破坏煤宏观和微观分类，并指出了二者的对应关系；查明了煤层破坏程度的横向和纵向变化规律及其影响因素。     

论煤地质学与碳中和

煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分,做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现“碳中和”国家目标的重要途径,碳中和背景下的煤地质学发展值得关注。系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域,分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景,探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向。取得以下认识：推进清洁煤地质研究、服务煤的高效洁净化燃烧,勘探开发煤系天然气低碳燃料、优化一次能源结构和化石能源结构,开展煤化工资源勘查与开发地质保障研究、推动煤炭的低碳能源转化和新型煤化工产业发展,深化瓦斯地质研究、提高煤矿瓦斯（井下）抽采率、控制煤矿瓦斯的大气排放和泄漏,研究煤层甲烷天然逸散和煤层自燃排放、控制煤层露头的天然排放,发展煤层CO₂地质封存与煤层气强化开发（CO₂-ECBM）技术、推动碳捕获、利用与封存（CCUS）技术发展及其在火力电厂烟气碳减排中的商业化应用,研究煤炭勘查企业的碳足迹、实现企业净零排放,是与煤地质学紧密相关的碳减排技术路径;其中煤层甲烷与煤系气高效勘探开发、深部煤层CO₂-ECBM、煤层露头气体逸散与自燃发火控制、洁净煤地质与煤炭精细勘查是碳中和背景下煤地质学优先发展的重要领域。     

鄂尔多斯盆地东缘煤储层微孔隙结构特征及其影响因素

在对鄂尔多斯盆地东缘58套采自不同层位不同地域煤样显微组分测试和低温液氮比表面测试的基础上,从比表面积、吸附曲线形态、阶段孔径结构分布、阶段孔径比表面积贡献、FHH分形特征几个方面刻画了煤储层微孔隙特征。同时,就“孔比表面积—孔隙结构—煤物质组成与化学结构”这一因果链,分析了鄂尔多斯盆地东缘煤微孔隙特征与煤变质程度、煤岩显微组分以及矿物组分与类型的关系。研究发现,Ro在0.60%~1.91%范围内,比表面积及FHH分形分维数先明显降低,Ro至1.3%后又略有回升,同时吸附回线“滞后环”及分形尺度对应的压力范围明显减小,孔径3~4 nm“墨水瓶”型孔明显减少乃至消失,并成为比表面积减少的主要贡献者。在相似煤级条件下,惰质组分较镜质组分有更多的比表面积贡献。粘土矿物组分含量>10%时,孔径3~4 nm“墨水瓶”型孔对比表面贡献明显,且随煤级增高影响作用相对加大。     

古交邢家社勘探区煤中镓的分布及其地质影响因素

依据煤炭资源勘探资料,探讨了山西古交矿区邢家社勘探区石炭-二叠系煤中镓的分布状况及其地质影响因素。结果显示:研究区煤中镓的加权平均质量分数为15.87×10^-6,比全球平均值要高0.5~3倍;煤层层位降低,镓含量呈明显的递减趋势。同时,煤中镓含量与灰分产率、灰分组成、硫含量及煤层厚度之间也有明显的相关关系。这些特征表明,区内煤中镓的矿物载体主要为粘土矿物,水动力较强和还原性较弱的泥炭沼泽条件可能有利于镓在煤中富集,且成煤期地壳的稳定程度也可通过一定方式影响到煤中镓的富集。     

中国煤田地质学的现状与发展战略

在简略分析中国煤田地质学的历史、现状与发展前景的基础上,指出了面临的机遇和挑战;同时,提出了相应的对策和未来5～20年的重大研究领域:①我国东部大型老矿区深层煤矿床与资源开发潜力;②新疆煤炭资源的区划单元与综合评价;③煤层气成藏动力学和有利区块优选以及煤矿区煤层气与煤的一体化协同开发;④洁净煤、液化煤地质以及煤炭开发利用中的环境、健康效应。     

龙凤井田9煤地温特征及影响因素分析

龙凤井田7个地温孔的地温特征表明,井田地温及地温梯度主要受地下水因素影响,若地下水流通性差,地温高及地温梯度大,反之,则地温低及地温梯度较小;煤层底板温度值与埋深、底板标高呈二元一次线性回归关系,即与埋藏深度呈正相关关系,与底板标高呈负相关关系。根据煤层地温等值线图,划分出正常温度（无地温热害）范围（≤31℃）、一级高温范围（31℃～37℃）和二级高温范围（〉37℃）。先期开采地段处于无地温热害范围,一级和二级高温范围均位于井田的东部和南部。     

云南洛旺煤矿区上二叠统主采煤层煤质特征及其影响因素

洛旺煤矿区是云南重要的煤产地,煤类以贫煤为主,局部为无烟煤。根据地质勘查成果及煤质测试资料,系统分析了该区主采煤层C5煤层的煤质特征及其变化规律,探讨了影响煤质变化的地质因素。结果表明:区内C5煤层硫分由西南向东北逐渐增大,灰分产率自东向西逐渐降低,这一规律主要受自西向东陆相到海陆交互相沉积环境变化的控制。在平面上煤类表现为煤矿区中部为无烟煤三号,东西两端逐渐变为贫煤,分析认为深成变质作用是造成煤类变化的主要原因。矿区中部煤层埋深较东、西两端大,煤变质程度相对高,根据构造条件推测,后期的动力变质作用对矿区中部煤变质程度的加深起了一定的促进作用。     

The Status Quo and Outlook of Chinese Coal Geology and Exploration Technologies

Coal is China＇s dominant energy resource. Coal geological exploration is the basis of sustainable development of coal industry. Since the late 1990s, the advances in Chinese coal geology and exploration techniques have been shown in the following aspects. （1） The basic research of coal geology has changed from traditional geological studies to earth system science; （2） Breakthroughs have been achieved in integrated exploration techniques for coal resources; （3） Evaluation of coal and coalbed methane resources provides important basis for macropolicy making for China＇s coal industry and construction of large coal bases; （4） Significant advances have been made in using information technology in coal geological exploration and 3S （GPS, GIS, RS） technology. For the present and a period of time in the future, major tasks of Chinese coal geological technology are as follows： （1） solving resources replacement problem in eastern China and geological problems of deep mining; （2） solving problem of integrated coal exploration of complex regions in energy bases of central China, and resources problems induced by coal exploitation; （3） making efforts to enhance the level of geological research and resources evaluation of coal-accumulation basins in western China; （4） strengthening geological research of clean coal technologies; （5） strengthening geological research of the problems in modern coal mining and safe production; （6） promoting information technology in coal resources and major geological investigations.     

绥滨盆地煤中有机元素组成及其影响因素研究

利用绥滨勘查区早白垩世鸡西群城子河组煤质测试资料,从地球化学研究分析角度,对研究区煤中有机元素含量、有机元素原子比分布特征及与挥发分产率、埋藏深度、煤化作用程度的关系进行研究,结果显示,区内煤中有机元素含量高度离散,除受泥炭沼泽环境条件影响外,还受叠加变质作用影响;煤化程度增高,深成变质煤O/C原子比与H/C原子比趋于降低,且前者明显;在煤化作用过程中煤中有机氮难以脱除而有机硫易于逸出。     

煤田地质研究的新进展和四川煤田地质工作的展望

1990年以来，煤田地质研究在层序地层学、煤变质作用规律、盆地分析、巨厚煤层、煤的有害物质与洁净能源、煤层气以及数字化等方面都取得了新的进展。煤炭是我国第一能源，进一步开发利用煤炭资源，对煤田地质工作提出了新的要求；要充分发挥其专业优势，拓展工作领域，为确保我国能源安全和经济可持续发展发挥更大的作用。     

生态脆弱矿区采煤对泉的影响

陕北榆神府矿区地处毛乌素沙漠和黄土丘陵两大结构系统接壤地带,是典型的生态脆弱带。矿区沙漠区多有泉水出露,泉的分布对陕北煤炭基地供水,维持矿区生态环境及揭示矿区水文地质条件变化,有着至关重要的作用。通过分析采煤后典型泉域地下径流量的变化特征,将矿区煤炭开采对泉的影响分为四级:强烈影响、较强影响、中等影响和轻微影响,并从采煤后上覆岩层移动变形规律、地下水流场变化和地下水位变化三个方面探讨了煤炭开采对泉的影响机理,提出了在保护生态水位条件下科学采煤思路。     

深层黏性土变形破坏的影响因素分析

河南刘河煤矿矿二1煤层上为厚度20~40m的第四系覆盖层,其中黏土层平均厚度为6.6m。由于第四系孔隙水含水组的四个含水段均为富水性中等及以上含水层,所以该层黏性土在受到上覆高压影响后能否控制顶板突水显得尤为关键,是解决新生界含水层下的安全开采的关键问题。通过室内实验测得该矿深度约在150m的4个钻孔土样的物理参数和土颗粒级配分析,按实验结果模拟深层黏性土,考虑受力面积、含水率和厚度3个影响黏性土破坏的主要因素,利用正交实验原理安排实验。结果表明,受力面积和含水率越大,黏性土的破坏程度增大;黏性土的厚度越大,破坏程度相应减小;3个因素中,受力面积的影响最大;当黏性土含水率在10%~25%,受力面积越小,厚度越大,黏性土不易发生破坏。该研究对预防和保证矿山安全生产具有重要意义。     

西北地区煤炭资源及开发潜力

西北地区蕴藏着十分丰富的煤炭资源,占我国煤炭资源预测总量的76.46%。含煤盆地主要有鄂尔多斯、准噶尔、吐哈、塔北等。其中,鄂尔多斯煤盆地是具有稳定克拉通基底,沉积了石炭一二叠纪华北型海陆交互相含煤地层和三叠一侏罗纪内陆河流一湖泊型陆相含煤地层的双纪巨型含煤盆地;准噶尔煤盆地、吐哈煤盆地、塔北煤盆地是具有稳定陆块基底的侏罗纪内陆湖泊含煤盆地;伊犁煤盆地、尤尔都斯煤盆地、焉誉煤盆地和库米什煤盆地是具有天山华力西期摺皱带基底的山间断陷(坳陷)型含煤盆地;走廊煤盆地群是具有祁连加里东褶皱带基底的山间断陷(坳陷)型含煤盆地.阿拉善地块、柴达木地块晚古生代和中生代亦具备成煤的古地理条件,目前已在柴达木地块北缘和阿拉善地块南缘发现了小型煤盆地群。地块主体为沙漠覆盖,勘探程度低,可作为西北地区煤炭资源的后备潜力区块。据国家煤炭工业局1998年统计,西北地区煤炭资源保有储量为4035.35×108t,其中生产井和在建井保有储量为752.24×108t。尚未利用的精查储量为187.69×108 t,可供进一步勘探的详查储量为510.51×108 t >普查和找煤储量为2550.91×108t,煤炭资源储量丰富。我国2002年煤炭消费达到13.69×108t. 2003年17.36×108t, 2004年达19×108t,而西北地区煤产量在全国所占比例甚小,根据中国煤炭工业协会对2004年1月统计,全国煤矿合计原煤产量为11170.75×104t,其中西北地区为1585.17×104t(内蒙古按全区产量的2/3计算),只占14.19%,西北地区煤炭资源开发潜力巨大。     

石门地区煤矿地质特征及其资源预测探讨

石门地区煤矿，主要为早二叠世栖霞早期煤层。全县共有７个赋煤区，本文对主要赋煤区的特征列表概要论述，并认为它属地台型含煤建造。指出３个“成煤带”的煤层均呈大透镜体产出，其间为无煤区。作者在煤矿资源预测中，对３个“成煤带”作了远景区划分，圈定与靶区预测，对石门地区的煤矿勘查和开发，具有指导意义。