利用SAXS表征不同变质程度煤纳米孔隙特征

文章通过小角X 射线散射（SAXS） 的方法研究了自然演化系列不同煤级煤的纳米孔隙结构和分布特征。结果表明, 随着煤级的增高,孔隙表面分形呈多阶段变化： Ro＜0.89%,壳质组开始逐渐液化,发育大量孔隙,分形维数不断增大; Ro 为0.9%~1.5%,因挥发分生油充填孔隙和原油沥青的芳构化等作用,而使微孔表面平整光滑,分形维数减小;Ro 为1.5% ~3.5%,镜质组裂解生气发育了大量纳米孔隙,分形维数再次增大;随后逐渐石墨化,表面分形再次降低。煤中纳米级孔 隙主要集中在50~100 nm 范围内。其中细介孔（2~10 nm） 体积百分比占0.21%~3.12%,中介孔（10~25 nm） 体积百分比占 5.06%~11.28%,粗介孔（25~50 nm） 体积百分比占21.06%~26.36%,大孔（50~100 nm） 所占体积百分比最大,高达 64.63%~68.36%。随着煤级升高,煤样的最可几孔径不断减小,最可几孔径由80 nm 减小到10 nm,减小的速度由缓到快; 中介孔和细介孔体积百分比不断增大,与成熟度分别呈对数和线性关系;粗介孔和大孔百分比不断减少,与成熟度呈对数 关系。最可几孔径变化也十分明显,在低煤化烟煤阶段时,随煤化程度增高最可几孔径略有下降（峰值处的孔径范围在 75~71 nm 内）,中高煤化烟煤阶段时,随煤化程度的增高最可几孔径呈较明显的下降趋势（峰值处的孔径范围在78~53 nm 内）,到无烟煤阶段时,其孔径则快速下降（峰值处的孔径范围在72~9 nm）。     

煤样渗透率有效应力与基质收缩双重耦合效应及其与煤阶关系

为研究煤层气在排采过程中不同煤阶煤储层渗透率动态变化规律,利用煤岩三轴应力应变（基质收缩膨胀）测试系统,对褐煤、气煤和无烟煤样开展了有效应力与基质收缩双重效应物理模拟实验。固定轴压和围压不变,改变气体平衡压力,模拟开发过程中储层压力变化特征,测试其动态渗透率。利用实验结果,分析了不同煤阶煤岩在排采过程中动态渗透率反弹特征,并对比分析煤岩动态渗透率改善效果的差异性。研究表明：气体平衡压力从5 MPa降至1 MPa过程中,在有效应力和基质收缩双重效应作用下,褐煤样的归一化渗透率依次为1. 00、0. 60、0. 57、0. 57、0. 52,气煤样依次为1.00、0. 64、0. 50、0. 54和0. 55,无烟煤样依次为1.00、0. 74、0. 58、0. 50和0. 56。随气体平衡压力下降,中阶及高阶煤样动态渗透率先下降后上升,整体呈不对称“V”型变化规律,但拐点略有不同;低阶煤样动态渗透率呈先下降后基本稳定的趋势,整体呈斜“L”型变化规律。在有效应力和基质收缩双重效应影响下,中阶及高阶煤样动态渗透率改善效果优于低阶煤样。     

基于脱钩模型的煤炭城市可持续发展动态分析——以徐州市为例

促进经济与环境协调是煤炭城市可持续发展的关键和核心。采用物质流分析、脱钩分析和分解分析等方法,深入分析了1995—2007年徐州市经济增长与资源环境之间的脱钩类型、可持续状态及驱动因素。结果表明:研究期内徐州市DMI和DPO的年均增长率分别为2.74%和0.91%,而GDP年均增长率为12.62%,二者之间呈较为明显的正相关关系,而物质代谢效率的提升又使其发展方式呈现向资源节约型、环境友好型发展模式转型的趋势;资源投入、废物排放与经济增长之间均出现弱脱钩现象,表明徐州经济系统正处于显著的弱可持续发展态势;经济规模扩大和技术效应抑制作用减弱是引起煤炭城市资源环境约束性增强、可持续发展降低的主要驱动因素。     

鹤岗盆地晚侏罗世石头河子组沉积环境及幕式聚煤作用

鹤岗盆地是一中-新生代内陆盆地，主要含煤地层上侏罗统石头河子组是一套非海相含煤地层，充填于盆地底部，自下而上可划分为三个岩性段，五个亚段和２６个含煤旋回。底部第一亚段沉积期以冲积扇、辫状河环境为主；第二亚段以河流环境为主；第三亚段以河流-三角洲-湖泊环境为主；第四亚段演化为河流环境；第五亚段则以河流、冲积扇环境为主。垂向上五个亚段对应于盆地的填平补齐-扩张-稳定沉降-差异沉降-收缩五个演化阶段。富煤带位于同沉积中心的侧翼，一般含砂率６０%～７０%的区域含煤性最好。含煤旋回受控于盆地周期性地快-慢沉降，聚煤作用发育于每期幕式沉降的缓慢稳定沉降阶段。厚-特厚煤层都与湖泊三角洲冲积平原大面积沼泽化有关。     

煤中有机质二次生烃迟滞性及其反应动力学机制

采用自然成熟度系列与其预热残渣系列样品相结合方式, 通过热解模拟方法, 对煤中有机质二次生烃迟滞性显现特征和化学反应动力学机制进行了探讨.结果表明: 二次生烃起始成熟度增高, 二次生烃峰位成熟度呈规律性后移, 二次生烃作用“死线”位于R_o=4.0 %左右; 二次生烃峰位成熟度与起始成熟度之差随起始成熟度的增高呈抛物线式演化, 二次生烃的绝对迟滞性和相对迟滞性均呈阶段性演化, 由此可对二次生烃迟滞深度进行预测; 二次生烃半峰宽随起始成熟度呈阶段性演化, 暗示二次生烃起始成熟度位于生油高峰附近的烃源岩, 其生烃量可能相对较大.同时, 原始样品平均活化能的演化经历了4个阶段, 它们与热解生烃量及二次生烃迟滞性的阶段性演化特征高度吻合, 揭示出二次生烃作用严格受控于反应动力学的地球化学机制.      

陕北煤炭资源可持续发展之开发思路

论述了陕北煤炭资源主要特点及开发引起的环境问题,从生态环境保护角度探讨了矿区开发的可持续发展问题,认为应该坚持统一规划、合理布局、适度规模、分散开发、就近转化、保水采煤的开采总方针,坚决杜绝小煤窑的滥采乱挖,组建大型集团公司统一开发,作好煤炭液化、气化、水与煤关系的研究工作,确保矿区经济发展与生态环境相协调。     

河流-三角洲体系微相控烃及机理研究:以珠江口盆地恩平组煤系烃源岩为例

河流-三角洲体系煤系烃源岩是重要的油气来源,传统的研究方法主要为单井点分析,对研究区的勘探程度和资料情况的依赖性大,而且认识滞后于勘探,很难在油气勘探和有利生烃洼陷的预测中发挥作用.对珠江口盆地恩平组煤系烃源岩进行系统研究,揭示煤系烃源岩发育的特征和有利地质条件,并将沉积微相分析与烃源岩的地球化学指标(有机质丰度、生烃...     

采动煤岩渗透率演化模型及数值模拟

为描述采动煤岩渗透率演化过程,引入强度退化指数,基于Hoek-Brown强度准则,建立了考虑围压影响的煤岩应变软化力学本构模型。给出了体积应变和渗透率的关系方程,结合应变软化模型建立了采动煤岩渗透率演化模型,并在FLAC下予以实现。通过数值模拟研究了不同围压下圆柱岩样的峰后应变软化力学行为和某煤矿工作面开采过程中煤岩的渗透率演化过程,结果表明：（1）该模型能较好地反映围压对煤岩峰后应变软化行为的影响;（2）随着工作面推进,越来越多的煤岩单元破坏,渗透率也不断增长,逐渐成为瓦斯等流体运移的主要通道。（3）模型能再现采动煤岩渗透率演化的动态过程,从而为煤与瓦斯共采、煤层瓦斯抽放和瓦斯灾害防治提供指导。     

ZDY12000LD型履带液压钻机机身立柱断裂分析

钻机立柱是煤矿井下设备工作重要的承载部件,其性能直接影响整车工作的安全性和可靠性。通过建立立柱三维模型,对ZDY12000LD型定向钻机立柱的有限元分析,在最大起拔力下对立柱进行强度校核。将原立柱材料Q345钢改为Q550钢,显著提高了立柱的力学性能,立柱可承受的弯曲应力提高了43%,变形量减小4%,承载能力和安全可靠性显著提高,增强了钻机运行的稳定性、安全性和可靠性。     

“岩浆热场”说及其成矿意义(下)

上篇(张旗等[1])初步讨论了岩浆热场说的概念,本文为下篇,主要谈应用,探讨它与成矿作用的关系。研究表明,岩浆热场说对热液成矿作用有重要的意义,可能解决了岩浆热液成矿作用中许多很难解释和争议很大的问题:如钨锡与金铜为什么相伴的问题,矿床为什么大多是多金属成矿的问题,远离侵入体的夕卡岩成因问题,成矿为什么滞后于花岗岩的问题,为什么有些岩体成矿,有些岩体不成矿的问题,为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用息息相关的问题等。岩浆热场与煤和油气成藏有关是一个重要的发现。岩浆热场对煤和油气生成、运移、聚集的影响主要表现在加速烃源岩的热演化,使生油门限变浅,使烃源岩进入高成熟或过成熟,使烃源岩中残余有机质丰度降低。令人感兴趣的是,岩浆热场说还导出了一个"成矿组合"的概念,所谓成矿组合是指在一个或大或小的区域内,在岩浆活动集中的时间段范围内,在热场的统一作用下所形成和影响的所有矿床,不论成因和矿种,均属于一个成矿组合。它包括下述4种类型的矿床:岩浆热液矿床、热泉型矿床、层状热液矿床及生物有机质矿床等。岩浆热场说对于找矿也有启示:首先,我们可以从3个不同的级别上(大规模岩浆活动级别;成矿带、成矿区、矿集区级别;单个矿床级别)规划找矿布局;其次,在岩浆热场的统一影响下将金属矿床和非金属矿床、热液矿床和沉积矿床、无机质矿床和有机质矿床联系起来;第三,推进不同类型矿床研究的互补和交流。看来,岩浆热场对于成矿的作用是最值得学术界关注的,它也许可以改变我们目前对成矿作用的某些根深蒂固的认识,开拓出一个新的领域,推进矿床学研究进入新的时代。