煤层流变及其与煤矿瓦斯突出的关系—以淮北海孜煤矿为例

复杂地质条件下煤层受层间滑动作用容易发生流变。本文以淮北海孜煤矿为例，详细分析了煤层流变所引起的煤层形变宏观、微观及构造煤特征，总结了煤层流变构造发育的规律。煤层流变引起煤层形态、煤厚及煤体结构的变化，并形成各种构造煤。利用煤镜质组光率体各向异性进行了应力、有限应变分析，探讨了煤层流变机制是以剪切为主，伴有挤压的后期构造作用。海孜煤矿构造活动具有多期性，但煤层受力的主要方向始终为NW－SE向，这与煤层发生流变形成总体NE－SW向增厚变薄带的展布方向是一致的。已采区的煤层流变有：韧性流变、脆性流变及韧脆性流变。煤层流变引起的厚度变化和煤体结构的破坏是造成煤矿瓦斯突出的主要因素。     

The Main Factor Controlling the Coal and Gas Outbursts in the Eastern Pingdingshan Mining Area

By analyzing the gas occurrence, it is found that ground stress plays a leading role in coal and gas outburst in eastern coal mines of Nos. 8, 10 and 12 in Pingdingshan Mining Area where show the most serious outburst hazards. According to the isograms of coal seam depth in F Group, the relationship between the distributions of the fold tectonic stress and the coal and gas outburst was simulated using the ANSYS program. The result shows that the stress concentrates near to the fault and the outcrop of the fault enhances the possibility of gas outburst. The shear stress in the north of the anticline is greater than that in the south. The shear stress direction on the north wing of the anticline is dextral and the coal seam in this area exhibits highest possibility for gas outburst. However, on the surrounding rock, the shear stress direction on the north wing of the anticline is sinistral. The regions with fold tectonic stress ranging from 1.44 to 4.47 MPa correspond to the sites with high risk of gas outburst. Ground stress is the main factor controlling the coal and gas outburst in the three mines. Currently, the distribution of coal and gas outburst in the three mines is in agreement with that of coal shear stress.     

我国主要赋煤区煤炭生态地质特征研究

我国的能源结构正逐渐由高碳向低碳转变,但煤炭依然占据我国化石能源消费的主体地位,并在未来较长一段时间内不会改变。传统的煤炭地质勘查工作勘查方式方法效率低,资源的开发方式加剧了生态环境的破坏。在传统的构造“九宫”分区基础上,重点考虑生态环境和煤炭资源分布两大因素,划分出九大煤炭生态区,分析各生态区煤炭生态地质特征,总结典型的生态破坏问题,以期适应新时代生态文明建设要求。     

海洋天然气水合物分解抑制实验

在海洋含天然气水合物地层中钻进时,水合物的分解会导致井壁不稳定、钻井液性能降低和管道内生成水合物塞等一系列问题,对安全钻井作业造成了很大风险。采取适合于海洋天然气水合物地层钻井的钻井液,最大限度控制水合物的分解是解决天然气水合物安全钻井的关键。本文采用了课题组研制的一套天然气水合物钻井模拟实验系统,利用此实验系统在不同温度压力条件下人工合成水合物样品,然后加入配置的一种稀硅酸盐钻井液,考察了水合物样品在不同分解条件下(加热、降压)的分解情况进行了对比和分析研究,结果表明此钻井液配方具有良好的抑制水合物分解的能力,能够应用于海洋水合物地层钻井。     

贵州及邻省区与蒸发岩和油气有关的汞矿地质特征

贵州及邻省区产于局限台地蒸发相和台地边缘斜坡相碳酸盐岩中的汞矿，与蒸发岩和油气存在广泛地地层和区域伴生关系。与蒸发相有关的汞矿，多属贫矿，绝大部分为单汞矿床，围岩蚀变以与硬石膏有关的假层状方解石化为主，与台地边缘斜坡相有关的汞矿，多为中－高品位矿石，相当部分为汞与其它元素（如Se,Tl,Au,Mo,Ni,As）等，伴生的矿床，围岩蚀变以硅化为主，矿石中辰砂常与碳沥青共生，碳沥青的存在，表明地质历史上确实有过生油过程。     

页岩、煤、沥青和原油的生气实验研究

选取了有代表性的页岩(海相页岩与油页岩)、煤、沥青与原油样品进行了真空封闭体系生气模拟实验,研究了不同生气母质的生气高峰阶段及其在不同热演化阶段的气产率及气体组成 ,综合探讨了不同生气母质的生气机制与生气规律及母质类型、热演化程度等对气产率及所生天然气组成的影响.为有效气源岩的判识提供了实验依据.     

煤、气一体化开采煤层气方法的探讨

我国煤层气资源量为31.46×1012m3,开发煤层气具有重要的意义。本文在系统地分析我国煤层气藏低压、低渗、低饱和及构造煤发育等主要特点的基础上,指出了阻碍我国煤层气开发的主要因素是煤储层的低渗透率,针对我国煤层气藏特点提出了充分利用采动影响区的应力场释放开发煤层气的煤、气一体化开发方案。     

高光谱遥感在煤矿区的应用探讨

高光谱遥感在煤矿区具有广泛的应用潜力,在总结高光谱遥感技术发展及其应用现状的基础上,结合煤矿区资源环境特点,对数据获取、先验知识与光谱模型研建、定量模型建立、信息处理方法、精度评价等问题进行了分析,为应用高光谱遥感在煤矿区资源集约利用、生态环境保护、区域持续发展等方面的系统应用提供了技术和方法支持。     

天然气盖层实验研究及评价

盖层是烃类聚集的必要条件.排替压力则是评价盖层的关键参数.本文主要通过泥质岩的实验研究,着重分析了突破压力与突破时间的关系。根据它们之间一定的函数关系.提出了求取岩石排替压力的方法,并且通过实验和实际资料的研究提出了盖层分级评价的标准。     

瓦斯突出煤体的介电性质研究

研究了瓦斯突出煤体和非突出煤体的介电性质，对于探讨电磁波在瓦斯突出煤层中的传播规律和利用电磁方法探测瓦斯突出煤体的分布具有参考价值。     

阳城煤矿瓦斯地质规律研究

运用沉积学、构造地质学、煤地质学、数学分析等相关学科和方法,综合分析瓦斯涌出量的地质构造、顶底板岩性、上覆基岩厚度等地质因素,对阳城地区瓦斯含量、涌出量进行量化预测,并作出其全井田瓦斯含量、涌出量的等值线图。研究表明,阳城井田属低瓦斯矿井,瓦斯含量的变化主要与煤层埋深有关,随着煤层上覆基岩厚度以及煤层埋深的增高,瓦斯含量与涌出量在区内由北向南有增高趋势。     

冰煤断裂韧度的测试研究

通过对冰煤在-30℃低温状态下的断裂韧度K_IC的测试试验, 得出了在不同预制裂纹长度条件下冻结煤体的断裂韧度变化情况. 试验中制备了三点弯曲试样并制作了低温环境下的三点弯曲实验装置, 对冰煤的试样制备、试验装置、 K_IC计算公式以及裂纹尖端塑性区的大小等断裂力学问题进行探讨, 并且对试样尺寸的有效性进行了验证. 结果表明, 断裂韧度K_IC与裂纹深度a/W的变化方向相反, a/W越大, K_IC越小, 此时裂纹越易开裂.     

地勘时期煤层瓦斯与煤层气测试标准对比研究

基于现行的煤层瓦斯与煤层气测试标准,从适用范围、采样要求、仪器设备、解吸过程、残留气获取、损失气计算6个方面对比了煤层气、煤层瓦斯测试标准存在的差异,并从损失气、解吸气、残余气等三个方面分析了煤层气(煤层瓦斯)测试标准差异对测试结果的影响。分析结果表明损失气量是影响煤层气(煤层瓦斯)结果准确性的关键因素,但其受采样工艺影响较大,建议通过统一选择绳索取心工艺增加煤层瓦斯测试精度。     

测试超细煤粉粒度的实验研究

利用激光粒度仪测试超细煤粉的粒度。对测试超细煤粉试样粒度时的试样浓度、测试温度、分散时间、分散剂的种类及浓度等方面的影响进行了实验研究,给出了激光粒度仪测试超细煤粉粒度的最佳实验条件。     

Exploratory Study of Archaebacteria and their Habitat in Underground,Opencast Coal Mines and Coal Mine Fire Areas of Dhanbad

Coal contains abundant microbial genera which include archaebacteria. The study of archaea kingdom in coal mines is a significant tool for knowing the relationship between coal and archaebacteria, the major role in geochemical cycle and application for further coal bio–beneficiation. The present study related to exploration of archaebacteria and their habitat in coal mining area of Dhanbad with reference to their ecology and nutrient availability that have evolve to grow under extreme conditions. Total six different sites such as two underground coal mines (Sudamdih shaft and Chasnalla underground mine), two opencast coal mines (Chandan project and Bhowra abandoned mine), Jharia mine fire and Sudamdih coal washery of Dhanbad was selected. Seven gram negative obligate anaerobic bacteria were isolated from the selected sites. The isolated species were rod and cocci shaped and the colony was round, smooth, off white in colour and with entire margin and little are cluster of cocci in shape. The isolated species were identified as Methanococcus spp, Methanobacterium spp and Methanosarcina spp. Apart from that two thermoacidophilic sulfur oxidizing bacteria Sulfolobus spp was also isolated from Jharia Coal Mine Fire. The physicochemical and biological characterization of the habitat was also studied for the entire selected area.     

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。     

煤层瓦斯含量井下直接测定的应用研究

瓦斯灾害是煤矿生产中威胁最大的自然灾害之一,而瓦斯含量测定是防治瓦斯灾害事故的重要基础.由于间接法测定煤层瓦斯含量工程量大、耗时长,已不能满足煤矿生产的需要,自2008年采用瓦斯含量井下直接测定技术.根据直接测定与间接法测定结果的对比发现,直接法测定用时短、操作简便、布点密度高,且误差在10％以内,瓦斯含量值与K1值有较好的正相关关系,采用此法预测煤层区域突出危险性是可行的.     

利用地震资料识别煤与瓦斯突出的探索研究

三维地震勘探技术已经成为解决矿区煤与瓦斯突出区域的重要手段,而突出区域特殊的地球物理特征为这种技术的实施提供了可能。实验室测试资料表明：突出煤层的地震波速度约为正常煤层的1/3,因此煤层突出区域具备利用地震技术进行检测的物性条件;地震正演模拟结果显示,煤与瓦斯突出部位的煤层地震反射波的传播时间、能量和频率特征,与正常煤层存在明显差异;实际资料表明,煤层突出地段在地震资料上出现地震波至时间加长、振幅减弱、频率降低等特征,这与理论研究结果是一致的。初步分析认为：地震资料的时间、振幅和频率变化等特征,可以作为利用地面地震圈定煤与瓦斯突出区域的辅助标志。