煤炭液化在中国的发展前景

易于气化制备合成气(CO+H2)的价格低廉的煤,都可以作为间接液化用原料煤。H/C原子比较高、挥发份较高、惰性组分含量和灰分较低的褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等是适宜直接液化煤种。中国自主开发的“神华煤直接液化工艺”由下列成熟单元组成:全部供氢性循环溶剂制备煤浆、强制循环悬浮床反应器、减压蒸馏分离沥青和固体、强制悬浮床加氢反应器。该工艺采用的催化剂是国家“863”项目研制成功的性能优良的催化剂。     

神华煤液化项目浩勒报吉水源地地下水开发研究

摘要：浩勒报吉水源地位于鄂尔多斯的白垩系自流水盆地的中东部，白垩系下统志丹群三、四岩段承压水含水层为主要供水含水层，地下水量丰质优，是神华煤直接液化项目的理想供水水源。本次施工的20眼探采结合井，单井涌水量约在3000m^3／d以上，对神华煤液化一期需水3.0万m^3／d是有保证的。     

硫含量对煤直接液化性能的影响

利用实验室高压反应釜,研究了榆林横山樊河长焰煤中硫含量对煤直接加氢液化反应的影响。结果表明:随着煤中硫含量的增加,油产率和总转化率均先增加再减小;当硫的质量分数为6.65%和4.37%时,油产率和总转化率分别达到最大值49.79%和86.38%;水产率无明显变化规律;除1号煤样,气产率和氢耗量随硫含量的增加而增加;煤中硫、矿物质及体系中氢共同作用催化了煤的加氢液化反应。      

胜利东二号露天矿6煤层直接液化性能评价

基于褐煤直接液化特性与煤性质的关系,从煤岩组分和煤质基本性质出发,结合前人对与褐煤直接液化相关的煤岩组分和煤质指标研究成果,通过采样测试与收集数据,探讨了胜利煤田东二号露天矿6煤层煤岩组分、灰分、挥发分、H/C原子比对其直接液化的影响,提出了褐煤作为直接液化的指标要求范围。结果表明:该煤层活性组分(腐植组和稳定组)含量较高,挥发分含量大于35%、H/C原子大部分大于0. 70、浮煤灰分大部分小于10%,符合液化指标要求,可作为较理想的直接液化原料煤。     

论煤岩组分的液化性能

通过高压釜在溶剂和催化剂条件下对煤的加氢液化试验,探讨了低煤级煤中煤岩组分的液化性能。结果表明,在不同宏观煤岩成分的液化试验中,转化率和油产率表现出镜煤>亮煤>暗煤>丝炭;对于显微组分的液化,不仅镜质组和壳质组具有反应活性,半镜质组也有一定活性,且活性组分(镜质组+半镜质组+壳质组)含量与液化转化率、油产率表现出良好的正比关系。低煤级煤中,R_max<1.50%的半丝质组分在液化时有反应活性,其活性低于同一煤中的半镜质组,而R_max>1.50%的惰质组分已不具反应活性。      

我国西部低煤级煤的液化性能

我国西部地区中新生代赋存着丰富的低煤级(R_max<0.8%)煤炭资源,且绝大部分为低灰、低硫、低磷的优质煤,这为煤的洁净利用提供了最佳的液化原料。从煤质和煤岩基本性质出发,探讨了研究区低煤级煤的液化性能。通过高压釜在溶剂和催化剂条件下的加氢液化试验可知,在氢耗量5%左右时,煤的液化转化率达90%以上,油产率达55%以上,这表明我国西部低煤级煤可作为重要的液化用煤资源。同时,通过分析影响本区煤液化性能的控制因素,发现煤的挥发分产率、碳氢原子比、活性组分含量和镜质体反射率等指标可直接影响煤的液化性能。      

研究地基液化的新方法

介绍一种研究地基液化的新方法，利用地震时可能液化的土层的地面加速度，地下钻孔加速度及孔隙水压力方面的连续资料，通过计算处理，先后获得土层的水平位移反应，平均剪应变和有效应力，在此基础上，对平均剪应力－应变和有效应力路径历史作出评价，由此获得地震振动时有关地基液化过程的直接和有价值的资料。     

砂土液化内部应力变化规律与工程液化判别

以往对砂土液化的研究主要侧重于水平场地、自由应力场条件下有关地基液化机理与判别等问题的研究。通常将Δu=σz=ΔUmax作为地基土液化的判据，而对工程结构物和场地条件的影响考虑不足。基于当前砂土液化问题的研究现状及工程特性，提出了将液化分为理论液化和工程液化。前者主要研究地基土液化的一般规律性问题；后者则针对具体工程结构物而言。其液化标准是以地基土在遭受地震液化时是否会导致工程结构物的破坏为依据。通过对砂土在震动液化过程中内部应力变化规律的理论分析，阐明了水平应力σx或σy对斜坡场地地基土发生侧向液化的作用机理，不能将斜坡场地的地基看作半无限空间体处理，提出了液化膨胀侧扩势Ψ的概念与计算式。指出：对斜坡场地，为避免这种侧向液化流动变形破坏，采取加强可液化土体的侧向约束、缩小偏应力差是必要的。根据工程结构物的承载力极限状态和正常使用极限状态，提出工程液化的判别准则：(1)可液化土体的地基强度τ降低到工程结构物所允许的强度值[τ，]；(2)可液化土体的膨胀侧扩势Ψ增加到其侧向约束强度[τh]；(3)可液化土体地基的变形s增大到工程结构物所允许的变形值[s]。     

抗液化的地基与基础

本文在讨论了液化影响深度和液化危害程度的基础上，提出了地基抗液化措施和基础抗液化措施的原理、适用条件和施工方法。并例举了各类工程抗液化措施的实录。     

深厚液化土地基的抗液化综合措施

广州海珠粮库筒了地基中存在厚度超过１０ｍ的严重液化土,强烈地震可能引起大面积土层液化,使场地地基失效。采用桩基法（独立承台灌注桩、预制桩、砂石桩）、换填土法、密实土法（强夯结合（先桩后夯、先夯后桩）、刚柔相济的长短桩（预制桩加碎石桩）结合的抗液化综合措施。     

Test Investigation on Liquefied Deformation Structure in Saturated Lime-Mud Composites Triggered by Strong Earthquakes

Three identical model boxes were made from transparent plexiglass and angle iron. Using the method of sinking water and according to the sedimentary rhythm of saturated calcium carbonate(lime-mud) intercalated with cohesive soil,calcites with particle sizes diameters of ≤ 5 μm,10–15 μm and 23–30 μm as well as cohesive soil were sunk alternatively in water of three boxes to build three test models,each of which has a specific size of calcite. Pore water pressure gauges were buried in lime-mud layers at different depths in each model,and connected with a computer system to collect pore water pressures. By means of soil tests,physical property parameters and plasticity indices(Ip) were obtained for various grain-sized saturated lime-muds. The lime-muds with Ip ranging from 6.3 to 8.5(lower than 10) are similar to liquid saturated silt in the physical nature,indicating that saturated silt can be liquefied once induced by a strong earthquake. One model cart was pushed quickly along the length direction of the model so that its rigid wheels collided violently with the stone stair,thus generating an artificial earthquake with seismic wave magnitude greater than VI degree. When unidirectional cyclic seismic load of horizontal compression-tension-shear was imposed on the soil layers in the model,enough great pore water pressure has been accumulated within pores of lime-mud,resulting in liquefaction of lime-mud layers. Meanwhile,micro-fractures formed in each soil layer provided channels for liquefaction dewatering,resulting in formation of macroscopic liquefaction deformation,such as liquefied lime-mud volcanoes,liquefied diapir structures,vein-like liquefied structures and liquefied curls,etc. Splendid liquefied lime-mud eruption lasted for two to three hours,which is similar to the sand volcano eruption induced by strong earthquake. However,under the same artificial seismic conditions,development of macroscopic liquefied structures in three experimental models varied in shape,depth and quantity,indicating that excess pore water pressure ratios at initial liquefaction stage and complete liquefaction varied with depth. With size increasing of calcite particle in lime-mud,liquefied depth and deformation extent increase accordingly. The simulation test verifies for the first time that strong earthquakes may cause violent liquefaction of saturated lime-mud composed of micron-size calcite particles,uncovering the puzzled issue whether seafloor lime-mud can be liquefied under strong earthquake. This study not only provides the latest simulation data for explaining the earthquake-induced liquefied deformations of saturated lime-mud and seismic sedimentary events,but also is of great significance for analysis of foundation stability in marine engineering built on the soft calcium carbonate layers in neritic environment.     

沂沭断裂带及其近区不同地质时期地震液化脉构造对比

在沂沭断裂带及其近区,已发现震旦纪石旺庄组、寒武纪馒头组、古近纪朱壁店组和沙河街组四个层位发育震积岩,它们均是具有地震液化脉构造和其它地震成因层内构造的震积岩层。通过对比与分析,确认不同地层层位的液化脉构造具有某些共同特征,这反映了不同层位的液化脉构造的成因具同一性。笔者认为将具有地震液化脉构造共同特征的前寒武纪“molar tooth构造”,称作“泥亮晶灰岩液化脉构造”为宜。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长8段液化柱及相关软沉积物变形

笔者在鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长8段的岩芯中首次识别出液化柱变形构造,本文从三维空间研究其宏观与微观特征。赋存液化柱的长8段的多个层位的岩芯中均发现有软沉积物变形构造,如液化流动变形、水塑性变形及脆性变形等,广泛分布于盆地不同地区的钻井岩芯中,并在垂向上重复出现。结合长8段的沉积环境和构造背景分析,笔者认为长8段的液化柱与软沉积物变形系地震触发。晚三叠世鄂尔多斯盆地以南秦岭地震造山运动与盆地沉陷是长8段软沉积物变形的构造背景。根据地震触发软沉积物变形构造的时空分布,鄂尔多斯盆地在长8段沉积的地质时期已受控于秦岭造山带动力机制的控制,而不是传统认为的仅在长8段沉积末期。     

神东矿区煤的煤岩特征及热解生烃潜力研究

通过系统研究神东矿区主要可采煤层的煤岩特征,以及神木煤的热解试验结果,探讨了不同煤岩组成的生烃性能。研究认为,神东煤有机质含量高;热解液态烃产率低,气态烃产率较高;镜质组含量与生烃潜量具有明显的正相关关系,煤中丰富的镜质组是主要的成烃母质。不同煤岩成分和类型的研究结果表明,亮型煤生烃性能最好,母质最优;暗型煤生烃性能及母质较差。      

北京通州区某会馆基坑液化地基处理

北京通州区某会馆基坑底为饱和粉细砂并夹有淤泥,非常软弱,现场标贯试验判断基坑以下5m范围内为中等—严重的液化土,建议采用碎石桩法进行处理。但由于施工区基坑狭小、侧壁陡直,且地下管线密布,碎石桩难以施工。在准确验证场地液化层厚度的基础上,采用了静压注浆法来处理该液化地基,并用瑞利波法检测注浆前后的场地等效平均波速。检验结果显示,注浆后的场地等效平均波速高于140m/s,说明该处理方法达到了消除地基液化的目的。     

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。     

液化与非液化场地加速度反应谱对比

通过对2011年新西兰发生的6.3级地震中获取的硬土场地、软土场地和液化场地强震记录实测资料进行分析,研究包括3种类型场地的地震动特征及其相互关系。分析的强震记录为震中距小于50 km,且峰值大于0.05g的23个场地上的加速度记录,其中含3个硬场地、11个软场地和9个液化场地。3种类型场地上的放大系数谱对比分析表明,硬土场地、软土场地和液化场地上的地震动特征具有明显区别,三者层次清晰,差别显著,从地震动表现上液化场地已构成一个与常规场地并列的独立单元;液化场地减少地震动高频分量但同时对低频分量显著放大,与非液化场地相比,液化场地可使其上短周期结构反应减小一半,但同时可使其上长周期结构反应放大2.5～5.0倍;土层的液化对此次地震中克莱斯特彻奇市中心CTV大楼的破坏应有很大影响,大楼自振周期约为0.7 s,地震中土层液化使场地加速度反应谱卓越周期由0.1～0.3 s增到0.5～1.0 s,与大楼的自振周期趋于吻合,加重了大楼震害。以此为鉴,按现有规范中地震动的设计方法,如遇液化场地将对长周期结构给出明显危险的结果,因此从振动角度今后进行结构抗震设计时,可液化场地上的地震动应给予特殊考虑。     

长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩工法在液化地层及厚砂层组合条件下施工可行性探讨

通过哈尔滨市松花江边一个项目和北京市城市副中心一个项目的工程实例对比,对液化地层及厚砂层组合条件下长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩工法施工进行探索,总结出该工法在类似地质条件下的使用范围为桩长20 m以内,并介绍了施工关键技术措施,在工程中成功应用。对类似工程实施具有一定的借鉴意义。     

直流电法在探测煤矿井地质因素中的应用

根据水和煤与围岩相比有明显的物性差异的原理,利用直流电法手段探测复杂地质条件下煤矿井的煤层赋存特征及老窑积水区范围,对优化矿区采掘工程布置及确保矿井安全生产有积极的意义。     

鄂尔多斯盆地富县探区三叠系延长组震积岩及其地质意义

通过对26口井岩心观察,结合区域构造背景,在鄂尔多斯盆地富县探区三叠系延长组中识别出典型的震积岩。该区震积岩代表性沉积构造有液化砂脉、液化卷曲变形、环状层理、负载构造、球枕构造、微断层、微裂缝、震裂岩与震碎角砾岩,其中液化砂脉和液化卷曲变形是地震引起的主要软沉积变形构造。震积岩垂向序列划分为两类:一种以脆性变形为主,自下向上依次为下伏未震层,扰动层,微断层、微裂缝及震裂岩层段,液化卷曲变形层段,震碎角砾岩层段,液化砂脉层段及上覆未震层;另一种以软沉积变形为主,自下至上依次为下伏未震层,环状层段,扰动层,球枕构造及负载构造层段,液化砂脉及液化卷曲变形层,枕状层及上覆未震层。富县探区延长组中的震积岩说明在该盆地晚三叠世存在一个强地震事件活跃期;震积岩中的微裂缝、微断层、震裂岩及液化砂脉可改善储集层物性,同时震碎角砾岩和网状砂脉也是良好的储集层。