CO2相变致裂煤的显微构造特征与成因机制

CO₂相变致裂是一种高效增渗、增抽和消突的新型煤矿瓦斯治理技术,应用效果显著。该技术的核心是高压动力载荷作用于煤层的强化造缝及其卸压增渗效应。然而,新生裂缝的形貌特征以及破坏成因机制研究薄弱。目前井下厘米—米级尺度裂缝的观察和描述,主要用于揭示煤层的造缝增透机理。更小尺度的微米级显微裂隙研究,可更系统和全面描述裂缝的形貌和发育规律,揭示CO₂相变致裂作用下煤的破坏机理。应用自行研制的高压CO₂冲击大型物模试验装置系统,对无烟煤试件进行了120 MPa高压CO₂冲击,基于场发射扫描电镜(FESEM)的观察,研究了微米级裂隙特征、发育规律及其形成机理。结果表明：(1)致裂后煤样的割理系统充分沟通,形成多尺度的复杂微裂隙网络。(2)煤基质破碎并发育大量微米尺度的新生显微构造,发现了3种典型显微构造是“损伤坑”“三翼型”裂隙和“页理状构造”。(3) CO₂的超临界相、气相、或者二者的混合相态冲击破碎近喷孔端煤样,冲击波可能是试件远端破坏造缝的主要力学机制。(4)显微构造的形成和损伤演化...     

我国煤与瓦斯突出机理70年发展历程与展望

煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题,其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩,其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955—1977年)、理论奠定阶段(1978—2002年)、快速发展阶段(2003—2015年)和稳定发展阶段(2016年至今);基于文献计量学方法和科学知识图谱分析,探讨了突出机理的研究热点和前沿趋势。分别从理论假说、物理模拟、数值模拟3个方面系统总结了我国煤与瓦斯突出机理研究进展：理论假说方面,在综合作用假说的基础上,针对我国煤矿实际情况形成了以流变假说、球壳失稳理论、力学作用假说等为代表的新观点和新理论,奠定了突出理论研究基础;物理模拟方面,围绕突出主控因素、多物理场演化、能量转化与失稳条件、地质构造与构造煤、两相流致灾机制等方面进行了大量的试验研究,基本掌握了突出的发动条件、发展过程、演化规律及影响因素;数值模拟方面,主要开展了突出煤层、地质构造和突出两相流等方面的模拟研究,然而由于突出过程和影响因素的复杂性,仍无法实现突出全过程的模拟分析。目前,已初步形成了具...     

基于LAMMPS的煤纳米孔隙中甲烷吸附/解吸和流动规律研究

基于LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)分子动力学方法,研究煤纳米孔隙中驱动力、孔径、温度和压力对甲烷吸附/解吸和流动的影响规律。结果表明,随着驱动力增加,甲烷分子黏度逐渐减小,流动性增强,流动速度增大,滑移长度绝对值逐渐减小,流动趋近于无滑移状态。甲烷的吸附密度与驱动力无关,主要受气?固作用影响。甲烷在流动过程中会吸附于煤孔隙壁面,当煤孔径较小时,甲烷几乎全部吸附,无游离态甲烷。增大煤孔径,壁面范德华力对游离态甲烷影响减弱,甲烷流动速度增大,孔隙内出现大量游离态甲烷,甲烷由单峰分布转为2个对称的双峰分布。大孔径中甲烷黏度较低,流动性好,Hagen-Poiseuille方程更适用于较大孔径中的甲烷流动。升高温度,甲烷分子热运动增强,吸附层密度降低,甲烷流动速度增加,煤孔隙壁上吸附态甲烷解吸为游离态甲烷,甲烷流量增大。增大压力,孔隙内甲烷数量逐渐增多,甲烷分子间强烈的相互碰撞使得甲烷流动阻力增大,流速减小。从微观角度通过建立更加真实的模型阐明了煤纳米孔隙中甲烷吸附/解吸和流动机制,研究结果可为工程应用中促进甲烷解吸、提升煤层气开采效率提供理论基础。      

宣威地区燃煤排放颗粒物毒理学及肺癌地质起因研究

云南省宣威市是我国肺癌最严重的地区,该区肺癌发病率和死亡率均居世界首位。对宣威肺癌患者的基因组学研究发现,宣威肺癌具有与众不同的基因特征,是一种与环境相关的独特发病模式。通过综述宣威肺癌的流行特征以及燃煤排放物的污染水平和毒理学特征,并结合二叠纪末期C1煤层的地球化学特征探讨宣威肺癌的地质起因。宣威肺癌主要流行特征表现在,肺癌死亡率男女比接近1.22,女性肺癌死亡率明显偏高。前人研究表明,室内燃煤排放颗粒物的长期、高浓度暴露,是宣威肺癌的主要诱因。综述毒理学研究结果可知,宣威室内燃煤排放颗粒物中的重金属、多环芳烃和微晶石英矿物浓度均高于其他地区,且被证实可能会引起更严重的DNA损伤和细胞破坏。通过对比宣威肺癌死亡率的空间分布和不同煤矿的煤层分布发现,可采煤层包含C1煤的来宾和龙场地区同时也是宣威肺癌的高发地区,推断C1煤的燃烧可能与宣威肺癌高发有关。C1煤作为晚二叠世最后一层煤,成煤期间受二叠纪-三叠纪生物大灭绝事件影响,形成了独特的地球化学特征。高含量的重金属、多环芳烃和微晶石英矿物等潜在致癌物不仅存在于C1煤中,也随着室内燃煤被释放到空气中,并通过呼吸系统进入人体体内,破坏细胞及D...     

山西沁水寿阳ST区块煤储层三维精细地质建模

煤储层三维地质模型的精确性直接影响到后期煤层气开发方案的部署和煤层气井的产量。本文以山西沁水盆地寿阳ST区块为例,基于地质数据、岩心数据、测井数据和地震数据等资料,提出了井震约束条件下煤储层的三维地质建模方法。通过建立构造模型,采用序贯指示模拟方法模拟煤层在三维空间的分布,建立研究区岩相模型。通过序贯高斯模拟方法模拟煤层含气量、孔隙度、渗透率等参数分布规律,建立反映煤层气特征的精细三维属性模型,预测了相关属性参数的空间分布特征。基于地质模型划分了产能潜力区,结合产能数值模拟技术,进行了煤层气井单井产能预测。本文划分的煤层气产能潜力区与产能预测结果,与目前区块内煤层气开发部署和实际产气情况吻合。     

新疆伊宁北部地区含铀煤砂岩型铀矿找矿方向探讨

新疆伊宁地区北部处在伊犁盆地铀成矿区内,分布有苏鲁铀矿床、新城子、南台子、干沟、皮里青、克山奇5个铀矿点和众多放射性异常点带。文章在对前人资料收集及整理的基础上,通过铀成矿条件分析,认为区内铀成矿与大地构造环境、地层、水文地质条件、铀源相关。在综合分析苏鲁矿床成矿地质条件、地球物理异常特征的基础上,建立了砂岩型铀矿物理-数学预测模型,结合野外地质工作成果,对该区进行了成矿远景区预测,筛选了铀矿远景区1片,为研究区下一步铀矿找矿工作提供依据。     

内蒙古巴彦宝力格煤田赛汉塔拉组中煤层煤质特征分析

论述了内蒙古巴彦宝力格煤田赛汉塔拉组中煤层煤质特征及用途。本区煤属中灰、低硫、低磷、特低氯、低～中热值,各煤层煤类以长焰煤为主,有少量褐煤。煤中有害成分低,发热量较高,是良好的民用及动力用煤。用于火力发电,各种工业锅炉使用,也可在建材工业,化学工业中做焙烧材料。     

浅析锅炉给水除氧方法的选择与应用

本文介绍了几种常用的锅炉给水除氧方法,如热力除氧,真空除氧,树脂除氧,解析除氧等。并指出其各自不同的适用范围,为锅炉给水除氧方法的选择提供建设性意见。同时,简述了解析除氧技术的特点及应用,对今后做好锅炉除氧具有实用价值。     

内蒙古正镶白旗地区侏罗纪含煤地层

内蒙古自治区正镶白旗宝立根陶海一带,在新生界之下赋存有含煤地层。前人将其确定为下白垩统巴彦花组,并以不整合关系置于上侏罗统张家口组之上。本文利用最新钻探和地震资料,从孢粉化石组合、地层层序、含煤地层岩性和地震剖面波组特征等方面综合分析后,认为这套含煤地层位于张家口组之下,层位与大兴安岭中—南部地区的红旗组、万宝组,二连地区的阿拉坦合力群以及冀北的下花园组相当,时代应为早—中侏罗世。     

地应力测量在煤与瓦斯突出灾害研究中的应用

为减轻和防治煤与瓦斯突出灾害,对红菱煤矿进行了地应力测量、岩石力学参数测试和瓦斯气体压力量测,以及地质构造分析。在此基础上,应用突出破坏判断准则,提出了煤层稳定性评价的定量指标,从区域上预测了煤与瓦斯突出的潜在危险区,与现场实际情况吻合较好。提出了区域性与局部相结合的防突措施,取得了良好效果,表明区域煤与瓦斯突出潜在危险区预测对区域性防突措施的选择具有一定指导意义。