利用XRD法探讨邢台隆东井田煤变质规律

邢台隆东井田煤变质情况复杂,直接影响煤的工业利用。利用X-射线衍射(XRD)法探讨了区内不同变质程度煤的基本结构单元特征及煤变质规律。结果显示:垂向上,随着煤层埋藏深度的增加,层片间距d₀₀₂值逐渐减小,层片堆积高度L_c和层片直径L_a值逐渐增大;平面上,离岩浆侵入体越近,煤层的层间距d₀₀₂值越小,反之d₀₀₂值越大。在煤种分布上,因受岩浆热源的影响,井田内煤种以旧城为中心向外呈带状分布,旧城附近为无烟煤,向外逐渐过渡为贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤和气煤。区内煤变质作用主要受区域变质作用影响,并叠加了岩浆热变质作用。      

木里煤田聚乎更矿区四井田煤质特征及煤类分布规律

木里煤田是青海省重要的煤产地,煤类以炼焦用煤为主。聚乎更矿区四井田位于木里煤田的最西端,经详查、勘探提交煤炭资源量2.5亿t,煤类为气煤、1/3焦煤、焦煤、1/2中粘煤、弱粘、瘦煤、贫瘦煤、贫煤、不粘煤。通过对下2煤层物理性质、化学性质、煤岩特征及煤类的统计分析,认为区内同一煤层的变质程度随含煤地层和上覆岩系的总厚度增大而增高,在垂向上随煤层层位的降低而增高;四井田总体构造形态为倾向南西的单斜构造,其煤类分布总体表现北东到南西沿煤层倾向变质程度逐渐增高,沿煤层走向呈带状分布,但在井田边界断层附近煤的变质程度要比其它地段相同深度煤层的变质程度稍高;四井田煤的变质作用类型主要为深成变质作用,部分地段受动力变质作用影响。     

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。     

煤热解气体主产物及热解动力学分析

为了研究不同煤化程度煤的热解气相产物、热解动力参数,采用热重-红外光谱-质谱（TG-IR-MS）联用技术对4种不同热演化程度的煤进行了热解实验。实时记录了4种煤样在30~1 100℃、10/min℃升温速率、氦气气氛下热解过程中释放的各种气体成分及其释放量的变化趋势。研究结果表明,随煤热演化程度升高,煤的失重率和最大失重速率逐渐降低,与煤的干燥无灰基挥发分呈正相关关系;随着热解温度的升高,煤中逐渐释放出水、甲烷、二氧化碳、氢气和二氧化硫等小分子气体,且随着煤化程度的升高,各种气体的释放峰逐渐向高温处偏移,说明煤的热稳定性逐渐升高。不同变质程度煤的热解动力学分析结果表明,随着煤变质程度增高,其活化能逐渐降低,说明其热效应强度和发生热解反应的能力在逐渐降低。      

我国焦煤煤层气资源潜力及其物性特征

我国2 000 m以浅的焦煤煤层气资源量约1.214 7×1012 m3,占全国煤层气总资源量的3.3%,主要分布在华北、西北和西南等三大含气区。为了评价我国焦煤煤层气资源潜力,收集和测试了全国范围内的82件焦煤煤样的煤岩、煤质、工业分析、压汞实验和等温吸附实验数据,研究结果表明:随着煤化程度的增加,焦煤碳元素质量分数增加,而挥发分、氧元素和氢元素逐渐减小,且氧元素减少的速度大于氢元素;焦煤大孔、小孔和微孔较为发育,中孔发育较差;比表面积主要集中在小孔和微孔,大孔和中孔对比表面积的贡献甚微;焦煤孔隙度和总孔容与煤阶之间显示出"U"型关系,当1.20%max<1.40%时,焦煤的孔隙度和总孔容随着煤化程度的增加而减少,在R_max=1.40%附近孔隙度和总孔容达到最低值,当1.40%max<1.70%,孔隙度和总孔容随着煤化程度的增加而增大;焦煤饱和吸附量平均约20.79 cm3/g,Langmuir压力随着煤化程度的增加而减小,Langmuir体积随着煤化程度的增加而增加。      

宁夏韦州矿区煤层挥发分特征与变质因素探讨

韦州矿区地处华北地台西侧与秦祁孤形褶皱带交汇处,含煤地层为石炭-二叠系太原组和山西组,赋存丰富的焦性煤炭资源。通过对矿区煤的挥发分及煤类在垂向、横向上变化规律分析,认为韦州向斜东翼煤层沿倾向呈现深成变质作用,主要以肥煤和焦煤为主,而沿向斜东翼往南、转向西翼,煤层变质程度急剧增高,达到中高变质程度的贫煤和无烟煤．矿区西侧青铜峡-固原断裂西部深处有隐覆岩体存在,使煤层在深成变质作用基础上,叠加了区域岩浆热力变质作用,导致矿区西部煤的变质程度增高。     

河南省石炭-二叠纪煤类分布及煤变质特征

为系统研究河南省石炭-二叠纪煤的变质作用类型及变质演化规律,采用野外钻探、测试分析、统计、计算机模拟等方法,对石炭-二叠纪煤类、煤的变质程度、变质作用类型等进行研究。结果表明,石炭-二叠纪煤变质程度总体较高,以焦煤-无烟煤为主,可采煤层的变质程度以及煤类在平面上近似呈环带状分布。煤的变质作用主要为深成变质作用、动力变质作用、接触变质作用和区域岩浆热变质作用。深成变质作用对石炭-二叠纪煤的变质具有普遍控制作用。煤的变质演化历程表明,经历了印支期三叠纪深成变质作用;燕山期侏罗纪,煤系处于高温低压带环境,岩浆活动强烈,区域岩浆变质作用使煤级剧增,叠加动力变质作用、接触变质作用后,局部煤级进一步增加,形成了现今石炭-二叠纪煤变质分带,其后不同时期各类变质作用对煤级的影响已经非常微弱。     

构造应力对煤化作用的影响及其瓦斯灾害性

通过对豫西滑动构造区二1煤动力变质作用特征的研究,探讨了构造煤变质成烃作用与煤化进程的应力影响因素。研究结果表明,不同性质的构造应力具有不同的煤化效应;与拉张应力相比,具各向异性的挤压应力,对煤变质程度的增加、煤基本结构单元BSU侧链和官能团的脱落,以及煤层瓦斯的生成,都具有很大的促进作用。      

中国炼焦煤资源分布特点与深部资源潜力分析

中国炼焦煤资源具有以下特点:煤炭资源丰富,但炼焦煤资源所占的比例并不高;煤炭资源分布广泛,全国29个省(自治区)都赋有炼焦煤,可是炼焦煤资源主要集中分布在为数不多的地区;炼焦煤种品种齐全,但分布不均匀,其中气煤和1/3焦煤在炼焦煤查明资源储量中占较大比例,焦煤与肥煤是炼焦的主力煤种,但占比例较小;目前华北聚煤区东缘的几个大煤田正以每年约15m的速度向800m延伸,个别煤矿的开采深度已到1 000m,勘查深度也达1 200m,因此,研究深部煤的变质作用意义深远。根据煤的深成变质作用理论,我国华北东缘诸多煤田的深部煤质有可能变好,有可能赋存大量的肥煤、焦煤和瘦煤等稀缺资源,该预测结论若获得验证,将有利于解决我国主要焦煤资源紧缺瓶颈,为未来我国经济建设提供可靠的资源保障。     

鲁西南地区构造演化与煤变质规律

从鲁西南基底组成为出发点,依循华北板块构造演化历史的时间脉络,分析了研究区煤变质规律的形成是基底构造与成煤后构造运动双重作用的结果,基底构造决定煤变质的赋存格局,中新生带构造演化是基底构造框架控制下煤形成及深成变质、区域岩浆接触变质、动力变质等多因素共同作用的累积。鲁西南煤变质呈现了从鲁西古陆核向南、西边界断裂不断增高的趋势,即从气煤—气肥煤—肥煤—焦煤的变质规律。     

晋东南山西组主煤层热演化生烃史及热源分析

以晋城矿区山西组主煤层为代表,利用时间-温度指示法、有机质变质程度法、挥发分产率法对该煤层煤化作用历史进行了定量分析,指出其埋藏历史经历了4个发展阶段:(1)P₁-T₃的快速沉降阶段,平均沉降速度达94m/Ma;(2)J₁的逐渐抬升阶段,抬升幅度大于750m;(3)J₂的缓慢沉降阶段,平均沉降速率为10m/Ma;(4)J₃-现代的再次回返阶段。主煤层热演化主要发生在埋藏历史的第1阶段和第4阶段的J₃-K时期,前者为深成变质作用,主要生成湿气且难于保存;后者为异常高热古地温场所致,促使主煤层出现二次生烃作用,为裂解气阶段,主要生成干气,易于保存。最后指出晚中生代异常高温古地温场是由于上地幔顶界面隆起、地壳变薄、岩浆作用加剧、热流值增高所致。而上地幔顶界面的隆起则与幔柱构造中的热幔柱上涌辐射有关。     

北部湾盆地迈陈凹陷断裂差异发育特征及对油气成藏控制作用

利用地震、钻井等资料对迈陈凹陷东部断裂系统的发育演化及成因机制进行了分析, 同时探讨了断裂对油气成藏的影响。研究结果表明, 迈陈凹陷不同区域断裂的组合和活动特征存在明显差异, 发育6种构造样式:多米诺式、阶梯式、复式“Y”形(塌陷构造)、铲式扇、牵引式、叠加式; 4种断裂活动类型:持续活动型、早期活动型、中期活动型、晚期活动型。迈陈凹陷断裂系统是在先存构造条件下, 两期不同方向的裂陷作用(E₁ch—E₂l时期为北西—南东方向伸展, E₃w时期为南北向伸展)叠加形成, 不同区域构造样式和断裂活动的差异主要是由先存构造分布和活动的差异性造成。断裂系统一方面控制了迈陈凹陷主力烃源岩的沉积厚度与分布范围, 另一方面对油气运移有控制作用, 进而控制了油气成藏模式, 造成了迈陈凹陷油气的差异分布特征。      

山西煤层瓦斯分布规律研究

山西晚古生代含煤岩系是华北大型聚煤盆地的一部分,晚石炭世至中生代三叠纪为连续沉积,煤层埋藏深度、深成变质作用由北往南逐渐加深,生烃量也相应增多;燕山期是构造变形最为强烈的时期,也是侏罗纪聚煤盆地的形成期,大同、河东、宁武、沁水等4个聚煤(气)盆地构造格局基本形成,煤变质仍然是随埋深的加大而增高,属再次深成变质作用,煤化程度进一步加深,生烃作用持续发生;喜马拉雅期为强烈拉伸的构造环境,造就了山体整体抬升和雁行排列的新裂陷盆地的沉降。就山西煤层瓦斯而言,上覆基岩厚度是煤层瓦斯保存的主控因素,其次为岩浆活动、不同构造类型及水文地质条件等。区域岩浆热变质作用表现为在深变质作用背景上的叠加效应,山西境内的两个东西向高变质带与岩浆岩体的分布吻合,使阳泉矿区和晋城矿区成为煤层瓦斯(煤层气)开发利用基地;从聚气构造背景来说,封闭型构造使煤储层中瓦斯含量较高,如沁水盆地的沁南区、古交、邢家社、东社区以及河东盆地的石楼、大宁—吉县区、三交—柳林区,瓦斯含量在10～15m3/t或更高;开放型构造具有逸散煤层瓦斯的便利通道,瓦斯含量较低,如河东盆地的离石矿区、沁水盆地霍西构造区以及浑源、五台煤产地等。     

鹤岗矿区煤变质特征及变质规律

通过对鹤岗煤田区域地层、区域构造、岩浆活动规律的分析研究，阐述了鹤岗煤田煤变质作用以区域变质作用为主，局部出现接触变质作用。在走向上煤的变质程度由南向北逐渐增高，在倾向上煤层随赋存深度的增大变质程度逐渐增高。     

宁夏煤变质规律初探

宁夏煤炭资源丰富,煤类多,在区域和垂向上呈现出明显的规律性。晚古生代煤层以中、高变质的烟煤、无烟煤为主,中生代煤层以低变质的烟煤为主,从各含煤区分布看,贺兰山、香山含煤区多为高变质的烟煤和无烟煤,灵盐、固原含煤区以低变质烟煤为主,青铜峡-固原深断裂西部的煤变质程度明显高于东部。分析认为深成变质作用对各时代煤变质具有普遍意义,在此基础上,岩浆热力变质作用和动力变质作用也是导致局部地区煤变质增高的因素,如贺兰山含煤区的汝箕沟矿区,受隐伏岩浆热力影响,以岭大井田为中心,呈现北东向展布的半环带状煤级分带;香山含煤区各时代煤类分布方向与区域构造线方向一致,推测可能在深成变质作用下叠加了岩浆热力变质和动力变质作用。     

贵州织纳煤田水公河向斜上二叠统8煤层三史模拟

埋藏史、受热史和有机质成熟史(简称"三史")模拟技术已广泛应用于油气地质研究,但其在煤和煤层气地质领域则应用较少。根据实测煤的镜质组最大反射率、古地温梯度和地层残余厚度等资料,运用Petromod 1D模拟软件对贵州织纳煤田水公河向斜上二叠统8煤层"三史"演化过程进行研究。结果显示,水公河向斜地质演化史可分为3个阶段:第1阶段从晚二叠世至侏罗纪末,煤层埋深增加,最大至5 925~5 959 m,地温梯度为2.91/hm℃,受深成变质作用影响,煤级从褐煤演化至焦煤阶段;第2阶段从侏罗纪末至白垩纪末,受燕山运动影响,煤层埋深降低,地温梯度为3.29~3.46/hm℃,区域岩浆热变质作用使煤级从焦煤演化至无烟煤阶段;第3阶段从白垩纪末至今,地层少量沉积后发生抬升作用,地温梯度为2.78℃/hm,煤化作用基本停止。总之,深成变质作用是向斜煤层气生成的主要影响原因,距今230~170 Ma是煤有机质生烃的关键时期。      

伊敏盆地五牧场区煤变质类型探讨

我队在海拉尔含煤盆地群伊敏盆地一露天煤矿北12公里的五牧场一带发现一块异常变质区。区内煤种自褐煤到贫煤均有发现,煤化程度参数垂向变化急剧。面积约100公里2,储量较丰富。      

煤的变质程度对焦炭结构构造的影响

从宏观和微观两方面对不同变质程度煤所形成焦炭的结构、构造进行了深入研究。从气煤到肥煤阶段（Ｒｏ，ｍ：０．７７％～１．１６％），焦炭气孔壁厚度逐渐增大；进入焦煤阶段（Ｒｏ，ｍ＞１．１６％），焦炭气孔壁厚度降低。气煤、１３焦煤形成的焦炭结构以各向同性体为主，焦煤、肥煤炼出的焦炭以粒状镶嵌结构为主。由气煤和高变质程度的焦煤形成的焦炭，其气孔以微孔和大孔为主，气孔分布标准差Ｄｓ最大；肥煤炼出的焦炭，其气孔分布大小较均一；１３焦煤和低变质程度的焦煤成焦后，气孔分布状况介于上述二者之间     

湖南中生代岩浆活动与晚二叠世煤变质特征

岩体同位素年龄和空间展布分析表明，中生代岩浆活动受多期活动的深大断裂控制且具有多阶段和多期次演化特征。根据Ｘ 射线衍射分析、包体测温、热液矿点的分布以及煤质参数等特征可以证明，除了深成变质作用外，岩浆热变质作用是该区主要的煤变质作用类型。岩浆热变质作用可进一步划分为区域岩浆热变质作用和接触变质作用。通过对湖南的煤类、岩浆活动、构造特征及地球物理特征的比较，可划分出４个煤变质区，其变质程度自北西向南东逐渐增高，这是中、新生代太平洋板块与欧亚板块长期相互作用的结果     

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。