基于模糊综合评判的煤自燃发火倾向性研究

自燃发火倾向性是煤自燃火灾的主要影响因素之一。通过对国内外煤自燃倾向性鉴定方法的分析, 指出了我国现行的煤自燃倾向性的不足之处。根据煤自燃机理的煤、氧复合理论,建立了依据煤在低温氧化过程中的吸氧率、放热强度和着火燃烧阶段的活化能作为鉴定煤自燃发火倾向性影响因素的模糊综合评判新方法。在此基础上,用热重分析方法测试了5种煤样在相同条件的指标参数,建立模糊综合评判模型,通过模糊运算得出评判5种煤样自燃发火倾向性的综合指标。验证表明,该方法有较强的实用性,其评判结果与5种煤样的实际自燃发火期趋势一致。      

巨野矿区煤自燃特性及动力学研究

针对巨野矿区3号煤层自然发火严重的现状,选择巨野矿区3上和3下两煤层煤样,采用煤的物性参数测试、热重分析、傅里叶红外光谱测试等实验方法,进行巨野矿区3煤层的自燃特性及动力学参数实验研究。结果表明,巨野矿区煤属于Ⅱ类自燃煤,煤的孔隙主要以大孔和中孔为主;煤在失水失重与吸氧增重阶段的活化能分别为94.49~123.61 kJ/mol和231.50~241.08 kJ/mol;煤分子中含有大量的羟基、甲基、亚甲基等活性官能团,这些活性官能团是导致巨野矿区煤自燃的关键化学结构。      

煤镜质组反射率光性组构变形实验研究

不同煤级煤的高温高压实验表明，在温、压和差异应力作用下，煤镜质组反射率值和各向异性都有一定程度增加，变形越强烈，增加越明显，尤其在中煤级中、晚期阶段更是如此。在变形过程中，反射率主轴将发生有规律的偏转，变形越强烈，最小反射率主轴越接近于最大挤压应力方向。随着变形的增强，镜质组反射率椭球由单向伸长同压缩型转化。     

论“沉煤环境─成煤类型─煤质特征”概略成因模型──Ⅰ．环境与煤相

本文通过典型含煤段沉积成因标志的分析认为，南华北太原组属于比较典型的障壁岛─潮坪─泻湖成煤模式；山西组（Ｐ＿１￣１）则属于比较典型的三角洲成煤模式，而华南龙潭组（Ｐ２）基本上代表了泻湖沉积相当发育的障壁岛─潮坪─泻湖成煤模式。在此基础上，根据反映成煤环境的综合标志（还原性质）的系列指标划分出三种四类基本煤相，即Ⅰ１─强还原型腐泥煤／腐殖腐泥煤煤相、Ⅰ２─强还原型富类脂组或富高氢镜质组的腐殖煤／腐殖腐泥煤煤相、Ⅱ─较强还原型腐殖煤煤相和Ⅲ─较弱还原型腐殖煤煤相。煤的还原性（类型）具有既能表征成煤环境又可反映煤质特征的双重功能。正是通过煤的还原类型（即煤型）才把环境与煤质有机地联系起来，从而建立了沉煤环境－成煤煤型－煤质特征的成因模型。     

煤中残余气含量及其影响因素

煤中残余气是煤层气的一个组成部分,其含量直接影响到煤层气含量和煤的含气饱和度。本文对不同地区、各种煤级的近100 个煤心煤样的残余气含量测试结果进行了综合分析研究,找出了煤中残余气含量的分布变化规律,探讨了其影响因素。结果表明:不同煤的残余气含量不相同,变化范围为0~3 m3/t;残余气在煤层气中占的比例变化很大,为1.5%~30.0%;残余气含量的高低受煤级、灰分和煤样粒度等因素影响,煤级和灰分越高,残余气含量亦越高      

华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理

构造煤是在构造应力作用下,煤体发生变形或破坏的一类煤,在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分,而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构(<10 0 nm ) ,它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定,采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究,并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析,结果表明:不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类,可将孔径结构划分为过渡孔(15～10 0 nm )、微孔(5～15 nm )、亚微孔(2 .5～5 nm )和极微孔(<2 .5 nm ) 4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强,不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低,微孔及其下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔,过渡孔的比表面积大幅度降低,而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤,总孔体积、累积比表面积、N2 吸附量随着构造变形的增强,这些结构参数均迅速增加,但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比,孔隙参数的变化基本一致。但不同类型构造煤的变化又有所区别     

韩城矿区构造煤纳米级孔隙结构的分形特征

构造变形可以引起煤纳米级孔隙结构的变化,变形机制的不同对孔隙结构的影响程度也不同。煤的孔隙非均质性极强,传统实验方法难以准确地描述孔隙结构的复杂性,而分形理论提供了描述这一复杂性的量化方法。基于渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的低温氮吸附实验,采用分形FHH方法,定量表征了构造变形对煤纳米级孔隙结构的影响程度。结果表明:韧性变形煤比脆性变形煤的孔隙分形维数高,孔隙结构复杂,非均质性增强,导致毛细凝聚效应增强,吸附滞后突出;构造煤分形维数随着平均孔径的降低和中孔含量的升高而增大,说明构造变形程度越大,平均孔径越小,孔隙结构越复杂。研究认为,分形维数定量反映了煤构造变形的强弱,可以指示煤中纳米级孔隙结构的变形程度。      

低煤级煤储层游离气含量计算——以准噶尔盆地东南缘为例

我国低煤级煤层气资源量大,约占煤层气资源总量的43.5%。由于对低煤级煤层气赋存特征的认识程度有限,影响了低煤级煤层气的勘探开发。通过对准噶尔盆地南缘低煤级煤储层孔隙与裂隙、吸附特征、含气性等方面的分析,认为该区煤的吸附性能较好,煤中宏观裂隙与显微裂隙发育。相对于中、高煤级煤,该区煤储层大、中孔所占比例较高,为游离气赋存提供了场所。运用气体方程估算了准噶尔盆地东南缘西山窑组B煤组主力煤层中的游离气含量,得出煤层总含气量为2.85~8.94 m3/t,平均为6.12 m3/t。其中游离气占总含气量的2.89%~5.14%,平均3.90%。游离气含量的估算为研究区更加科学合理的进行煤层气勘探开发提供了依据。      

贵州盘北-水城地区煤资源特性及其意义

盘北-水城矿区上二叠统龙潭组和汪家寨组煤资源具有高镜质组、中高硫、中高灰、中低挥发分、高灰熔性和相对富氢(相对于相同煤级)的特性,其煤岩组成、硫含量、灰分等主要受聚煤期三角洲-滨岸沉积体系控制,煤的挥发分产率、碳氢比等主要受到煤变质作用的影响。区内化工煤资源丰富(主要为焦化煤和气化煤),焦化煤资源丰富且集中,而液化煤稀少但相对集中。建议在盘北-水城矿区规划3个煤化工基地:水城煤焦化基地、水城煤直接液化基地、盘北煤焦化基地。      

煤储层厚度与其渗透性及含气性关系初步探讨

煤储层厚度对其渗透率和含气性具有显著影响。研究表明:华北石炭二叠系煤储层厚度与渗透率的关系明显分布在两个区域,构造煤发育的煤储层其厚度与试井渗透率之间具有负相关趋势,原生结构保存完好的煤储层其厚度与试井渗透率之间关系以渗透率0.5 mD为界,表现出截然相反的两种相关趋势;我国部分地区煤储层含气量具有随厚度增大而增高的规律;我国具有商业性开发价值的煤储层的临界渗透率似乎应在0.5 mD左右。煤储层厚度与渗透率之间关系分别受控于沉积作用、地应力、煤级煤岩特征或构造变形特征,但不同地质背景条件下的主要控制因素可能有所侧重。煤储层厚度越大,煤层气向顶底板扩散的阻力就越大,这也许就是某些地区煤储层厚度与含气量之间具有正相关越势的根本原因。      

黔西上二叠统煤的孔隙特征及其控制因素

作为一种多孔介质,煤的孔隙性质直接影响煤层气的富集和扩散,因而对煤孔隙特征的研究至关重要。通过压汞测试和低温氮吸附测试数据,系统分析了黔西上二叠统煤的孔隙形态、孔隙类型及孔径分布特征,并从煤岩显微组分及煤级方面探讨了该区煤储层孔隙发育的控制因素。研究结果表明:黔西煤样孔隙度为1.4%～9.5%,且由北至南有减小趋势;孔隙类型以吸附孔为主,其中高煤级煤孔隙以一端封闭型孔居多,与低煤级区相比,其渗透性和连通性较差,但黔西地区整体优于沁水盆地;煤级是影响煤储层孔隙变化的主控因素,随着煤级增加,孔隙度呈现由低到高的变化趋势。      

内蒙古潮水盆地西部侏罗系煤的岩石学、矿物学及地球化学特征

潮水盆地位于内蒙古西南部和甘肃省东部地区,是我国中新生代含煤断陷盆地.采用粉晶X衍射、ICP-MS、ICP-AES 方法,从煤的岩石学、煤化学及煤地球化学的理论出发,对潮水盆地西部煤样进行了煤化学、显微组分、矿物学及地球化学分析.其研究结果表明潮水盆地西部煤以中等水分、低一中灰分和硫质量分数、高挥发分产率为特征,煤级为烟煤—亚烟煤;煤中有机显微组分以镜质组为主,惰性组次之,煤相类型以潮湿森林沼泽相为主,其次为较浅覆水森林沼泽相;煤中的常量矿物以石英和高岭石为主,部分样品中含有黄铁矿、方解石、菱铁矿和少量的微斜长石;煤中除Sr、B和Cs质量分数相对较高外,其他微量元素质量分数普遍较低.Cr、Ga、Pb、Li、Cu、Ge、V、Sc、Be、W、Th和As,以及Ti和Nb主要与硅铝酸盐矿物有好的亲和性;B和Sr可能主要以碳酸盐矿物的形式存在;S和Mo可能主要以硫化物矿物的形式存在;另外,Ti、Zr、Nb和Ta有好的相关性,可能与重矿物有关.     

测井曲线特征在贵州省兴达井田煤岩层对比中的应用

贵州兴达井田含煤9-17层,其中K1、K2、K3、K4四层煤较稳定,为主要可采煤层。依据钻孔资料,分析测井曲线形态与煤层顶底板以及上下标志层间的组合关系,对井田的煤岩层进行了对比。该井田K1煤层常分叉为K1上、K1下两个分层,其直接顶板高视电阻率异常,三叠系至K1煤层组间自上而下的缓坡状视电阻率曲线形态与自然伽马幅值相对较高的组合特征可作为二叠系含煤地层与三叠系地层划分依据;K2煤层位于龙潭组顶部,下距长兴组灰岩标志层10m左右,煤层本身高伽马异常;K3、K4煤层及其底板具较高的自然伽马特征。     

中煤级煤吸附甲烷的物理模拟与数值模拟研究

基于184个中煤级（镜质组最大反射率Ro,max介于0.65%~2.50%）煤在平衡水条件下的等温吸附实验成果,模拟了中煤级煤的朗格缪尔体积和压力与煤级的关系,建立了不同埋深（温度、压力）条件下不同煤级煤饱和吸附气量量板,探讨了压力和温度对中煤级煤吸附甲烷能力的综合效应,对比分析了中煤级煤吸附特征与低、高煤级煤的差异,提出了中煤级煤吸附气量预测的方法。     

煤岩孔隙度主控地质因素及对煤层气开发的影响

为系统分析煤岩孔隙度主控地质因素及对其煤层气开发的影响,统计分析了全国37个主要煤层气区块/矿区的压汞孔隙度等数据。利用相关趋势分析方法分煤级着重探讨煤级、煤体结构、镜质组、灰分等因素对煤岩孔隙度以及煤层气开发的影响。结果表明:Ro,max是储层物性评价的重要参数,低煤级区煤岩孔隙度对Ro,max的变化最为敏感,且孔隙度平均值随成熟度升高呈现出高-低-高-低的变化。低煤级区同一煤层气区块/矿区内部,孔隙度变化区间大于高煤级区同一煤层气区块/矿区内部孔隙度的变化区间。中低煤级区,复杂的煤体结构对煤储层物性具有破坏作用;高煤级区,复杂的煤体结构对物性有一定的改善作用。镜质组含量与孔隙度呈负相关关系,灰分产率与孔隙度无明显相关性,且在低煤级区镜质组含量和灰分产率与孔隙度均具有明显的负相关性,是孔隙度评价的重要参数;而在中高煤级区,二者对孔隙度的影响可以忽略。煤岩大中孔比例和储层平均渗透率随平均孔隙度的增高而增高,孔隙度大小尤其是孔隙度随煤级的变化规律对不同煤级区煤层气开发潜力评价具有重要指导意义。     

辽河盆地东部凹陷沙三段煤种和煤级分布特征

运用煤田地质学基本理论和煤的镜质组反射率值及工业分析等有关数据,确定了辽河盆地东部凹陷古近系沙三段含煤亚段的煤种主要为褐煤、长焰煤和气煤;进而阐述了该煤段垂向上煤级与埋深的变化规律性、不同赋煤区各煤级垂向界限的差异性。在平面上,长焰煤在东部凹陷的6个赋煤区均有分布,褐煤分布于东部凹陷西南端和中北部,气煤则集中分布于该凹陷的中南部。区域地温场和火山活动控制了煤级的空间分布。      

华北晚古生代含煤岩系以层序古地理为背景的聚煤特征

华北晚古生代含煤盆地是我国最大的含煤盆地。笔者通过对盆内４９个典型剖面，５０个辅助剖面的环境分析，以及层序地层学研究，将其划分为Ⅰ—Ⅲ级层序及Ⅳ级准层序，共４级地层单元。Ⅳ级准层序相当副层序。一个Ⅳ级准层序内所含的煤体称为煤层。全区自晚石炭世至晚二叠世早期所限定的７个成煤期内，共圈出煤组７个，煤层２０层以上，以Ｂ３，Ｄ２，Ｇ７１煤层最具工业价值。Ｂ３煤层分布于盆地北部，Ｇ７１煤层分布于盆地南部，Ｄ２煤层全盆地均有分布。煤层聚积受多种因素控制，而构造活动及海平面升降则是第一位的控制因素     

煤中残余气含量及其影响因素

煤中残余气是煤层气的一个组成部分,其含量直接影响到煤层气含量和煤的含气饱和度。本文对不同地区、各种煤级的近100个煤心煤样的残余气含量测试结果进行了综合分析研究,找出了煤中残余气含量的分布变化规律,探讨了其影响因素。结果表明不同煤的残余气含量不相同,变化范围为0～3 m     

煤变质作用研究

本文从4个方面扼要地讨论了煤变质作用的近期进展。在煤级参数方面对镜质体反射率及其缺点和弥补的方法做了介绍,简述了近来提出的新的煤级参数。在煤化作用机理与特点方面概述了涉及煤化作用的煤结构研究新进展及其在煤化过程的演变中与镜质体反射率、挥发份的内在联系;煤化作用跃变与沥青化作用;“惰性组的煤化径迹”——煤化作用的一个新的方面。新的煤变质作用类型探讨。煤变质因素和煤化作用平衡,煤变质作用研究应用于其它地质学科。最后提出了应进一步研究的煤变质问题。     

山西省河东煤田北区煤变质特征及煤的荧光研究

为了探讨煤化作用的化学实质和改进荧光分析技术,对煤的可溶有机质进行了化学分析和荧光测定。通过采用镜质组反射率（R°max）及其它煤变质指标,得出了河东煤田北区煤级变化规律。研究发现本区煤的变质作用与鄂尔多斯盆地的地质发展过程密切相关。