内蒙古苏亥图-苦草洼地区太原组和山西组煤质特征及综合利用研究

苏亥图-苦草洼地区位于鄂尔多斯盆地的西部,古生界煤层的煤质为中灰、中高挥发分、中硫、低磷、低氯煤,煤类以气煤为主,局部以1/3焦煤或弱黏煤为主,可以作为炼焦配煤、动力燃料及民用煤,也可作煤的深加工原料煤等.     

三轴压缩下含瓦斯煤的能耗与渗流特性研究

以重庆松藻同华矿K3煤层制备的煤样为研究对象,利用自主研制的渗流装置,进行了不同围压和瓦斯压力下煤样的三轴压缩试验,并应用能量积聚与耗散的方法,研究了煤样在压缩过程中的能耗特征和渗流特性。结果表明：三轴压缩破坏过程中,含瓦斯煤样存在着能量积聚与耗散。煤样以弹性应变能的形式吸收并储存能量;荷载达到峰值时,煤样储存的弹性应变能在瞬间释放转化为耗散能,成为煤样破坏的源动力。围压和瓦斯压力对煤样的能耗特征有较大影响,随着围压增加,煤样吸收的总能量、储存的弹性应变能和耗散能均会增加;随着瓦斯压力增加,煤样吸收的总能量及耗散能呈现缓慢的增加,储存的弹性应变能呈逐渐下降趋势。围压和瓦斯压力对煤样的渗透性亦有较大影响。应力达到峰值前,随着围压的增加,煤样的渗透性逐步减小;随着瓦斯压力的增加,煤样的渗透性则呈增加的趋势。研究结果可为煤与瓦斯突出的防治和瓦斯抽采提供参考。     

煤与瓦斯突出能量条件及突出强度影响因素分析

针对煤与瓦斯突出机制尚不明确的问题,在前人研究的基础上对煤与瓦斯突出强度的影响因素做进一步分析。通过三维突出模型的构建和不规则突出孔洞体积的求解,得出了突出煤体释放的弹性势能,结合突出过程中瓦斯内能和突出后能量的分析,得到煤与瓦斯突出发生的能量条件模型与突出强度预测模型。在统计10次瓦斯突出事故的基础上,运用能量条件模型与强度预测模型进行计算分析,得出突出前、后能量基本相等,突出强度预测值与统计值相差无几的结论,从而验证了该模型的合理性,为从能量角度进行煤与瓦斯突出的研究提供了量化手段。利用该能量条件模型进行了中梁山煤矿和化处煤矿突出实例的突出强度影响因素分析,结果表明,煤层的地应力和瓦斯含量是突出强度的主要影响因素,坚固性系数和进尺对突出强度的影响程度相对较小;突出强度对瓦斯含量变化的敏感度大于对地应力变化的敏感度。     

基于低场核磁共振的煤润湿性分析

煤润湿性在煤化工、煤矿安全生产及煤层气开发利用中有重要意义。目前煤的润湿性测定方法过程繁琐、操作困难、现场实用性差、测量结果可对比性差,不能快速有效地应用于煤层气储层的润湿性评价研究。基于系列低场核磁共振(LFNMR)实验,探讨了LFNMR应用于煤润湿性研究的可行性与研究方法。研究发现,LFNMR可应用于识别煤粉中不同状态水分：对于强水湿性煤粉,其T₂弛豫谱仅存在吸附态水峰与颗粒间水峰,而弱水湿性煤粉则存在吸附态水峰、颗粒间水峰和自由态水峰3个峰值;煤的水湿性越强,其颗粒间水峰和自由态水峰弛豫时间越短,并随着润湿时间的增加弛豫逐渐变快。当水对煤的润湿达到稳定状态时,煤样的自由态水峰和颗粒间水峰的加权平均值与型煤接触角法测得的接触角呈相关性较好的对数关系。该对数关系可应用于煤水润湿性的定量、半定量评价,这为采用该方法进一步研究煤储层的气、水相互作用提供了理论基础。     

东欢坨矿8煤瓦斯异常的地质因素

运用压汞法和等温吸附法对开滦矿区东欢坨矿8煤储层特征进行研究,结合矿井实测瓦斯涌出量数据,分析了控制东欢坨矿8煤瓦斯异常涌出的地质因素。结果表明:瓦斯异常主控地质因素为地质构造及水文地质特征,东欢坨矿"水大瓦斯小,水小瓦斯大"的赋存规律明显。矿井瓦斯赋存形式主要为游离态,表现出在压性断层带时,瓦斯涌出量较小;在未导通煤系含水层情况下,张性断层带往往煤体破碎、孔裂隙相对发育,瓦斯涌出量显著增大,而在断层导通煤系含水层的水文异常区,瓦斯涌出量有明显减小的趋势。东欢坨矿瓦斯涌出量受多种因素的控制,筛选出煤层埋深、煤层厚度、煤层顶板含泥率和断层数作为主要控制因素,建立了具有较好相关性的瓦斯涌出量多变量数学预测模型;并通过灰色系统理论建模软件对瓦斯涌出量和各影响因子之间的关联度进行分析,得到断层数是瓦斯涌出量的最主要影响因素。      

贵州对江南井田地面煤层气抽采潜力分析

对江南井田位于贵州织纳煤田西部,为高阶无烟煤赋存区,煤层发育具有层数多、厚度薄、成群分布"的特点。采用气含量测试、注入/压降试井、钻孔煤层和煤体结构分析等方法,对煤储层含气性、渗透性、储层压力和地应力等进行了系统分析。采用体积法估算了对江南井田煤层气资源量,评价了煤层气可采性和资源潜力。结果表明:对江南井田煤层气保存条件好,气含量高,资源量大,资源丰度较高;构造作用虽然破坏了煤的原生结构,但可采煤层均以碎裂结构为主,煤储层仍然保留有较好的裂隙网络,储层增渗可改造性强,具有抽采潜力。      

涡阳花沟西10号煤中微量元素的有机亲和性

为研究淮北矿区涡阳花沟西勘查区10号煤中微量元素的有机亲和性,共采集10个勘探钻孔煤样品,采用电感耦合等离子质谱仪ICP-MS分析了12种微量元素的含量;应用LECO碳硫分析仪测定了煤的总有机碳TOC,并通过两者的相关关系分析了元素的有机亲和性,结合元素的地球化学特征和煤样XRD物相鉴定结果,通过聚类分析进一步推断元素的赋存状态。结果表明:V、Cr、Co、Ni、Mo、Cd、Sb、Pb和Zn元素含量低于全国均值,没有异常富集,Be、Cu和Tl略高于全国均值;Cd具有较强的有机亲和性,Co、Zn、Be和Cr的有机亲和性较弱,V、Ni、Cu、Mo、Sb、Pb和Tl不具有机亲和性;V、Sb、Cu、Cr、Pb、Co和Ni主要以铝硅酸盐吸附态赋存,Cd主要以有机结合态赋存。      

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。      

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。      

澄合矿区煤心破碎原因浅析

澄合矿区位于渭北煤田中部,地质勘查时,发现从钻孔中较难采取到柱状或块状的煤心煤样,煤样疏松,多成为碎块状,甚至粉末状。基于地质构造、地层岩性和煤层特征的研究,认为该区煤心煤样破碎的主要原因一方面是由于在成煤过程中煤中的镜质组物质在煤化过程中受到温度、压力的影响,内生裂隙发育所致,另一方面是成煤后期地质构造的改造和破坏作用形成的,钻进时采用的钻压、转速、泵压和取煤器是次要因素。煤心煤样的破碎可从可磨性试验和邻近的煤矿井下采煤中得到佐证。建议以后在该区的勘查时采用单动双管取煤器。