营城盆地聚煤规律与含煤预测

介绍了盆地的充填序列、晚侏罗世沙河子组含煤岩系沉积相、相的空间配置及主要煤层聚积环境与古构造环境,分析了盆地演化历史及煤层分布规律,提出了矿区外围的找煤预测区。     

山西省挖金湾煤矿成煤特征

煤的形成温暖湿润是必需的气候条件,由于各个成煤期植物遗体堆积的速度与地壳下沉的速度配合得非常好,加上成煤期后地质构造稳定,含煤地层受破坏不大,使大同形成了今日特有的双纪煤田.     

矿物在油气形成过程中的作用

模拟实验结果表明,矿物组成对煤岩样品的模拟实验结果具有很大的影响,不同的矿物以及同一种矿物在不同的有机质热演化阶段,对有机质形成石油和天然气的过程均具有非常明显的影响:高岭土矿物在高温热演化阶段对有机质形成气态烃的过程具有一定的催化能力;碳酸钙（CaCO3）在中—低热演化阶段能抑制气态物质的形成,而在较高的热演化阶段则对煤生成气态物质的过程具有一定的催化作用;四氧化三铁（Fe3O4）在主要的模拟实验阶段对煤生成气态物质的过程均具有一定的催化作用;硫化亚铁（FeS）在低温热演化阶段对天然气的形成具有一定的抑制作用,而在高温热演化阶段则对天然气的形成具有较明显的催化作用;元素硫（S）在不同的热演化阶段对天然气的形成过程均具有非常明显的催化作用。矿物介质不仅对气态产物的产率有比较明显的影响,而且对液态产物的产率也有较明显的影响。模拟实验结果表明:高岭土和四氧化三铁（Fe3O4）在中、低温模拟实验阶段对“氯仿沥青A”的形成具有较明显的催化作用;硫化亚铁（FeS）在整个模拟实验的全过程中对“氯仿沥青A”的形成均具有明显的催化作用;碳酸钙（CaCO3）矿物对“氯仿沥青A”的形成具有明显的抑制作用;元素硫（S）对“氯仿沥青A”的形成具有非常明显的催化作用。     

脉冲超声波激励对煤的孔隙全尺度改造效应

为深入研究脉冲超声波激励对煤体孔隙结构的改造效应,利用含瓦斯煤体超声波激励实验系统,开展超声波功率800和1 000 W持续、交互脉冲下煤的超声波激励实验,综合低压CO2吸附、低温N2吸附和高压压汞等实验,研究煤的大孔(>50 nm)、介孔(2～50 nm)、微孔(<2 nm)全孔径段的孔隙参数演化规律。实验结果表明：脉冲超声波对煤的孔隙具有扩孔效应,煤的孔容占比以微孔和大孔为主,介孔占比最小,煤中各孔径段比表面积大小为：微孔>介孔>大孔;与未超声、持续超声激励煤样相比,脉冲超声波激励煤的各孔径段孔容和比表面积均有所提高;随脉冲次数增加,煤的孔容增幅和比表面积增幅呈正线性增大,其中大孔的孔容和比表面积增幅较为显著。脉冲超声波激励煤样形成水锤压力阶段和滞止压力阶段的持续转换,增加了煤的孔隙结构损伤程度。研发脉冲超声波发射器结合水力化技术,可提高煤的孔隙发育程度,增加煤体渗透性,提高瓦斯抽采效率。     

贵州盘州米妥勘查区煤层顶底板Ga矿富集特征及成因

为查清贵州盘州米妥勘查区煤层顶底板及煤中Ga的赋存状况,开展钻孔勘探工作,采集煤层顶底板泥化样品39件,煤样品25件,使用电感耦合等离子体发射光谱法测定Ga含量,根据样品中Ga含量的实测结果,结合勘查区聚煤时期的古地理环境及煤层顶底板沉积物源等特征,分析上二叠统煤层顶底板中Ga矿的富集特征及成因。结果表明：米妥勘查区煤中Ga富集程度低,25件煤样品中Ga的平均含量为7.90 μg/g,远低于边界品位;煤层顶底板中Ga富集程度高,21件顶板样品中Ga含量为31.8～46.2 μg/g,平均值为39.6 μg/g,18件底板样品中Ga含量为31.1～51.4 μg/g,平均值为41.3 μg/g,底板中Ga含量均值略高于顶板。顶底板中Ga的含量达到我国煤中伴生矿的工业指标,该区域煤层顶底板及围岩具有稀散金属矿找矿前景。分析沉积的古地理环境特征及沉积物源,认为聚煤时期古地理环境多为陆相及海陆交互相,导致煤层顶底板多为泥岩及泥质砂岩,陆源碎屑物为Ga沉积提供了很好的来源,流水、风力等搬运作用为Ga提供了很好的富集方式。     

泸州狐狸坡独层子煤层一、二分层煤类差异原因

狐狸坡煤矿独层子煤层一、二分层间平均仅0.16m,但二者煤类不同。一分层属1/2中黏煤,二分层属1/3焦煤,变质程度相近,均属中变质的烟煤,而表征煤粘结性能的指标粘结指数(GR.I)则差别很大,致使二者煤类归属不同。研究认为造成该一、二分层煤类不同的主要原因,是两分层煤的粘结性能差别。究其原因,成煤作用后期环境不同导致煤岩组分差别,进而导致粘结性能差别。     

基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号(GF-2)卫星高分辨率遥感影像,利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别,并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先,制作高分辨率影像样本数据,通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式;然后,训练深度神经网络DeepLabv3+模型,进行土地利用识别实验;最后,比较不同方法的识别结果。结果表明:研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素,最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73,均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级,验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性,对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。      

构造物理化学条件对煤变质作用的控制

煤是对温度和压力等地质因素十分敏感的有机岩,各种构造-热事件控制下的物理化学条件,是促进煤岩演化的根本动力。本文对煤变质作用过程的研究现状进行了综述,着重讨论了煤岩在高煤阶-石墨演化阶段的控制因素、演化过程和演化机制。煤变质作用包括煤化作用阶段和石墨化作用阶段,共同构成一个连续的有机质演化过程,总体趋势是分子结构有序化、化学成分单一化,最终演变为以碳元素为主、三维有序结构的石墨。温度和压力(应力)是控制煤变质作用两大因素,在不同的演化阶段,这两大因素所起的作用和演变机理都有所差异。在低、中煤阶演化阶段,温度是煤化学结构演化的主要控制因素,为化学键断裂提供活化能,应力缩聚和应力降解则对煤化学结构演化具有催化作用。高煤阶-石墨化阶段的主要机制是导致基本结构单元BSUs之间相互联结使短程有序化范围增大的拼叠作用,构造应力在其中起到关键作用,BSUs定向和面网间距不断减小,促进大分子物理结构演化。加强煤变质作用的高级阶段-石墨演化过程的研究,将丰富和深化对煤-石墨物理化学结构完整演化序列的认识。煤系石墨成矿机制的高温高压模拟实验,则为煤变质作用构造物理化学条件研究提供了可行的技术手段。     

T型巷道中突出煤−瓦斯两相流动力学试验研究

为了进一步探究突出煤−瓦斯两相流在不同巷道布置方式下的动力学行为,利用多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,开展了T型巷道布置方式下的煤与瓦斯突出试验,得出了两相流运移过程中冲击力与静压的演化特征。结果表明：直线主巷内冲击力随时间呈多峰值震荡衰减趋势,体现了突出过程的脉冲特性,且距突出口越近,冲击力震荡次数越多;分岔两侧支巷内冲击力突出前期呈现两种演化趋势,其一是迅速增大至峰值后缓慢下降,其二是缓慢增大后缓慢下降;距分岔结构中心左侧1 500 mm处出现了较大冲击力值,出现重度危险区域,而右侧则在距500 mm和1 900 mm处。利用突出运移动态图像将整个过程分为单相气流和两相流两个阶段,单相气流阶段中分岔后支巷的冲击力就迅速上升至峰值,而在两相流阶段分岔前主巷的冲击力上升至最高值,存在分岔后冲击力峰值高于分岔前的现象。突出过程中,巷道壁面上静压值总体偏低;静压随时间呈间歇式波动发展,且其峰值点自煤层由近及远呈先增大后减小的趋势;距突出口越远,直线主巷内静压出现峰值的时刻越滞后;分岔支巷内静压左右两侧的演化近似,随着时间推进,分岔结构前后静压衰减逐渐增大。     

液氮溶浸对不同煤阶含水煤样渗流特性的影响

中国包含多种煤阶煤层,由于煤质、地质条件等差异,不同煤层中的水分赋存情况也具有较大差异性。煤阶、饱水度作为影响液氮低温致裂效果的两个重要因素,有必要对其进行深入研究。为此,分别选择褐煤、烟煤与无烟煤3种煤阶煤样,并制备得出饱水度分别为0%、33%与99%的煤样进行液氮溶浸处理,使用摄像机定点拍摄、观察煤样表面宏观裂隙处理前后的演化规律,并对煤样进行氮气渗流试验。试验结果表明：液氮溶浸后褐煤因产生的一条与多条贯穿裂隙发生整体结构上的断裂,烟煤表面有新裂隙产生,原生宏观裂隙有一定的扩展与延伸,无烟煤表面宏观裂隙无明显发育;煤样饱水度越高,液氮的致裂增透效果越显著;液氮溶浸对3种煤阶煤样的致裂增透效果关系为：褐煤>烟煤>无烟煤,在完全干燥状态下,由于热应力不足以破坏颗粒间链接,烟煤与无烟煤的增透效果近似相等;对于褐煤,液氮溶浸处理对完全干燥状态下的煤体即产生有效致裂,渗透率平均增幅高达559.35%,对于烟煤,在饱水度为33%和99%的状态下,液氮溶浸对煤体具有明显致裂效果,渗透率平均增幅分别为330.60%和448.77%,对于无烟煤,在饱水度为99%的状态下液氮溶浸处理才能对煤体产生有效致裂,渗透率平均增幅为185.53%。