安徽省两淮煤田废弃煤炭矿井剩余资源综合调查、开发利用现状及展望

随着去产能政策和能源供给侧改革的深入推进,安徽省两淮煤田先后关闭了大量资源枯竭、经济亏损、产能落后的煤炭矿井。本文在综合调查两淮煤田废弃煤炭矿井剩余资源潜力的基础上,梳理了两淮煤田废弃煤炭矿井资源开发利用现状,分析了当前面临的主要问题。研究结果表明:截至2023年底,两淮煤田63处废弃煤炭矿井剩余煤炭资源约24.33亿t、煤层气约102.83亿m^(3)、可利用地下空间约7383.80万m^(3)、天然焦约3.45亿t,此外还有丰富的矿井水、地热和土地等其他可利用资源,具有良好的资源开发利用潜力。虽然目前两淮煤田在废弃煤炭矿井煤层气、矿井水、土地和共伴生矿产等资源开发利用方面已取得了一定的经济效益与社会价值,但仍然面临基础资料缺失、管理体系不完善、资源开发利用模式单一和利用率低等一系列问题。针对上述主要问题,本文从信息化建设、基础理论研究和探索资源开发利用模式三个方面提出了建议与展望,以期加快开发利用两淮煤田废弃煤炭矿井资源,提高资源利用率。

新时期地质工程专业“古生物地史学”实验课程改革研究与实践

本文以地质工程专业为例,基于“古生物地史学”课程设置和课堂实验教学现状,分析了当前“古生物地史学”实验课程在当前新形势下存在的实验设备、资源和教学方法等方面的不足,并在此基础上提出做好课前准备工作、优化课程设置和凝练课程内容、更新教学设备、提升教学方法、优化考核形式等改革建议,旨在通过多方面综合努力,以提高实验课程的教学质量,促进学生实践操作技能和创新思维能力的培养和提高,以更好地适应社会发展和技术进步的需要。

芦岭煤矿10号煤层瓦斯赋存及其控制因素综合评价

为准确、快速预测矿井煤层瓦斯赋存情况并确定其控制因素,利用分源预测法和模糊物元评价方法,分析了芦岭煤矿10号煤层瓦斯赋存规律,并开展了瓦斯赋存控制因素综合评价。研究结果表明:10号煤层瓦斯涌出量总体较高,具有“中、西部高,东南部低”的分布特点,且瓦斯涌出量随着深度的增加而增大,其涌出量范围在9.23~16.11 m^(3)/t;研究区根据控制因素评价划分为3类区域,其中西南浅部为Ⅰ类区域,东北深部多为Ⅱ类、Ⅲ类区域。

多因素耦合作用和循环围压对煤岩CH_(4)渗透率的影响研究

煤储层渗透率受自身性质、温度、应力状态等诸多因素影响。以淮南刘庄煤矿13-1煤层为研究对象,基于CH_(4)渗透率测试,研究了体积应力、温度与气体压力耦合以及循环围压下CH_(4)渗透率的变化规律。结果表明:体积应力与气体压力耦合主要通过控制有效应力大小来影响煤岩CH_(4)渗透率,有效应力越大,渗透率越低;气体压力对CH_(4)渗透率的影响受限于体积应力,但气体压力对渗透率的影响大于体积应力;温度与气体压力耦合对CH_(4)渗透率的影响由气体压力主导,渗透率随气体压力的增大呈“U形滑梯式”下降,且“滑梯式”变化比“U”形变化更为明显;气体压力对CH_(4)渗透率的影响大于温度,且增大气体压力会降低温度对渗透率的影响;循环围压会造成煤岩孔裂隙的不可逆塑性变形,使煤中有效渗流通道减少,CH_(4)渗透率降低;第1次循环围压产生的塑性变形量最大,随循环次数增加,塑性变形量逐渐减少。

沁水盆地郑庄区块残存煤层气的埋深和构造综合控气模式分析

煤层含气量是影响煤层气勘探开发的重要条件.实际生产中,煤储层地质条件十分复杂,含气量往往受多个因素综合控制.以沁水盆地郑庄区块3^(#)煤层为研究对象,分析其含气量分布特征及控气地质因素,得到以下结论:郑庄区块煤层含气量较高,其分布特征受煤层埋深和构造条件综合作用;在构造条件不发育地区,煤层埋深通过改变储层温度和压力控制煤层气的产生和保存,随着埋深增加,煤层含气量先增加后降低,逐渐由强压力敏感性转变为强温度敏感性;在构造发育区域,煤层含气量受埋深和构造条件综合作用,构造条件通过改变煤层埋深和储层封闭能力引起煤层气的运移逸散,褶皱和断层作用改变煤层埋深,为煤层气运移提供驱动力,伴生的节理是煤层气的运移通道,其走向和密度控制煤层气的运移方向和程度,运移目标区的埋深等储层特征影响煤层气的最终保存.

低渗煤中氮气与二氧化碳气体吸附的表征模型

地质领域常以等温吸附试验为研究方法,探究煤中气体之间的吸附行为。以刘庄矿13煤为研究对象,开展了N_(2)、CO_(2)气体吸附实验,在综合分析拟合回归系数平方R^(2)、模型计算值与实验值的残差平方和v与相对误差s的基础上,选出低渗煤中气体吸附的最佳吸附模型。结果表明:对于低渗煤中N_(2)吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型>优化D-A模型>优化D-R模型>D-A模型>L模型>D-R模型>F模型;对于低渗煤中CO_(2)吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型>优化D-A模型=优化D-R模型>D-A模型>L模型>D-R模型>F模型。实验结果可作为低渗煤层中气体吸附及CO_(2)封存提供地质依据。

基于双探测器的光源相对强度噪声抑制方案

针对传统和现有光路抑制方案在常温条件下表现良好但在全温度范围内性能却难以保证的问题,提出了一种基于双探测器的光源相对强度噪声(RIN)抑制方案。该方案通过双探测器分别检测经不同路径的光信号,并在电路中将这2路信号同步后相减,以消除RIN,从而提高光纤陀螺的精度。同时,还探究了不同调制深度对陀螺输出的影响及未来对该方案的改进思路。实验结果表明:在调制深度为3π/4并且配合双探测器的RIN抑制措施的情况下,该方案能有效提高光纤陀螺的精度,并满足全温条件下的使用要求。

基于非对称多项式拟合的光谱波纹系数算法

在光纤陀螺中,常采用超辐射发光二极管(SLD)或放大自发辐射(ASE)光源,其较宽的光谱可有效抑制偏振噪声及背向反射、瑞利散射等影响。在SLD及ASE光源中,波纹系数是一项重要指标,其主要来自于宽带光源中未完全抑制掉的激射部分,会对光纤陀螺的精度产生影响。目前在国军标中对波纹系数的定义是:光谱曲线峰值波长附近的模式幅值的极差,单位为dB。目前对波纹系数还是采用人眼观察的方法,人眼观察具有一定的主观性和偶然性,不能排除人们主观因素以及外界干扰带来的测量误差,并且经过处理后得到的对数光谱不能准确反映原始光谱特性。针对宽带光源非对称光谱中的波纹系数进行分析,对比多峰高斯拟合和多项式拟合各自的优缺点,选择多项式拟合的方式;通过理论分析及实验验证,采用五次多项式拟合满足要求。基于三倍标准差原理提出了一种新的波纹系数计算方法,可以准确反映波纹系数大小。采用AQ6370D光谱仪和自制的“光谱波纹系数测试”软件对ASE光源和SLD光源进行实验,计算结果与人眼观察数据基本吻合。在此基础上进行重复性验证实验,采集同一光源的五次实验数据,分别计算其波纹系数,并与人眼观察结果比较,结果表明人眼观察只能估算到小数点后两位,而光谱波纹系数算法精度较高,分辨率可达0.0001。自制的“光谱波纹系数测试”软件可以在交互界面上得到测试光谱的平均波长、峰值波长、中心波长、谱宽、波纹系数、线性坐标和对数坐标下的光谱及其拟合曲线表达式,使实验分析更加方便快捷,大大提高了实验效率。提出的基于非对称多项式拟合的光谱波纹系数算法可以更有效地对光源波纹系数进行判断,提高了计算效率,消除了主观性和偶然性的影响,对国军标进行了补充,有较为广阔的应用前景。

黔西地应力场特征及构造成因

采用水压致裂测量地应力方法,测得了黔西地区36层煤的地应力分布。研究结果表明:黔西六盘水煤田和织纳煤田分别属于中高地应力值区域和中地应力区域,构造应力占绝对优势,最大水平主应力方向近SE—NW方向为主;主应力均随煤层埋深增大而增高,地应力场分别在600,750和1 000 m左右发生转变,为大地动力场型—准静水压力场—大地静力场型—准静水压力场。受印度板块向北碰撞欧亚大陆的影响,研究区处于挤压的区域高地应力背景之下,盖层构造受"X型"交叉断裂控制形成的菱形构造和三角形构造等次级断块,产生不同的块内应力组合形式,形成现今地应力场的区域差异分布状态。

淮南煤田煤系页岩气储集空间特征及其岩相控制作用

海陆过渡相煤系泥页岩广泛分布,具有良好的天然气资源潜力。以淮南煤田煤系泥页岩为研究对象,运用X射线衍射、扫描电镜等分析手段,对淮南煤田煤系地层泥页岩的矿物学、岩相、储层特征等方面进行相关测试,并探讨了泥岩岩相对页岩气储集空间的控制作用。研究表明:淮南煤田煤系泥页岩矿物成分中黏土矿物含量多、自生非黏土矿物相对较少,致使岩石脆性降低并对压裂裂缝产生具有负效应,但部分菱铁矿的存在可能起改善作用;存在花斑状高岭石泥岩、浅灰色高岭石泥岩、鲕状泥岩、暗色泥岩、粉砂质泥岩等5种岩相。泥页岩储层裂缝包括层面剪切缝、有机质演化异常压力缝、层间页理缝、构造裂缝等宏观类型和与石英和高岭石有关的微裂缝类型;泥页岩孔隙包括化石孔、粒间孔、粒内孔和晶间孔及可能的有机质孔等类型,为页岩气赋存提供了储集空间。不同沉积环境下的泥岩岩相不同,进而决定了矿物成分特征与有机质相对含量,对泥页岩储集空间起主要控制作用。

贵州省煤层气勘探开发现状与展望

根据贵州省实际开展煤层气勘探开发工作的现状和中国学术期刊全文数据(CNKI)的煤层气文献系统检索,系统分析了贵州省煤层气勘探历史进程与发展,将贵州省煤层气勘探开发工作划分为早期理论探索、资源评价与勘探开发试采、风险勘探与开发试验、工程模式探索等4个发展阶段;梳理了贵州省煤层气工程进展,总结了每个阶段取得的成果与经验;分析了煤层气研究的阶段演进与研究地域分布。最后,探讨了贵州省煤层气勘探开发工作中面临的地质与技术问题,从地质、技术和政策3个方面提出了贵州省煤层气勘探开发工作的建议。

高精度保偏光纤偏振测试系统的设计

介绍了保偏光纤的偏振串音和h参数以及它们的相互关系。给出了高精度起偏系统和检偏系统的光路结构。对影响测试精度的各种因素进行了详细分析,并使用自制的测试系统对国内几个单位生产的保偏光纤进行了测试,得到了理想的测试结果。其中,2m长的保偏光纤的偏振串音达到了-50dB以下,其测试精度达到了国际先进水平。

二氧化碳驱替甲烷过程中煤层气增产效果、储层渗透率的数值模拟分析

二氧化碳驱替煤层甲烷可以提高煤层气的采收率,有效利用煤层资源,减少二氧化碳排放和减少温室气体的影响,具有环保和经济双重效益。为了调查CO2强化煤层气的采收效率,本文采用数值模拟的方法,基于Fick扩散定律、Darcy渗流定律和扩展朗格缪尔等方程,利用Comsol Multiphysics软件模拟分析了不同二氧化碳注气压力、注入井与生产井间距对二氧化碳驱替甲烷的影响。研究表明注CO2对提高CH4累计产出量具有积极的作用,注气压为4 MPa、6 MPa时的CH4的产出量较2 MPa增长250%、351.92%。随着时间的抽采,生产井附近CH4浓度最后均趋于一定值,抽采1800 d时,注入井与生产井两井孔水平间距为50 m时甲烷累计生产量最高,50 m为最优间距。生产井附近的压力主要由卸压作用决定,卸压降低了煤层的吸附能力和煤层的吸附变形,使煤层的孔隙度变大,导致煤层的渗透率高于初始渗透率,注入井煤层中CO2与CH4的竞争吸附作用引起煤体的膨胀和变形,降低了煤储层孔隙度进而降低其渗透率。

贵州省煤炭资源优度评价

基于贵州省煤炭资源分布和赋存特点,构建了煤炭资源评价体系。运用灰色聚类分析方法,对贵州省166个勘查区进行分析评价,确定其优劣顺序。结果表明:单元优度值介于44.46～83.13,各单元间差异不大;贵州省具有良好的煤炭资源条件,"优"和"良"级资源占参评总资源量一半以上;煤炭资源在毕节和六盘水分布优势明显,适于优先带动开发。

基于光纤Sagnac干涉仪的高精度宽谱光源平均波长测量技术

精确测量宽谱光源平均波长对研制高精度光纤陀螺具有重要意义。提出了一种高精度宽谱光源平均波长测量方法。采用全保偏Sagnac环形干涉仪实现宽谱光信号的干涉,采用微弱相位信号检测技术实现光波长信息的提取。推导出了宽谱光平均波长的数学模型,提出了光路设计方案和信号处理方案,提出了不敏感Sagnac效应的四态方波偏置调制单边解调的波长检测算法。精度分析表明该方案可以实现高精度的宽谱光源平均波长测量。设计了基于FPGA的微弱信号检测电路实现±π/2±3π/2四态方波偏置调制单边解调加闭环反馈算法,验证了该测量方法的可行性。

煤层气井井身结构的地质适应性与优化方法——以黔西地区为例

结合黔西地区煤层群赋存的地质特点和钻井难点,从工程实际和储层保护出发,分析了现有煤层气参数井、预探井井身结构的地质适应性,划分出4种地层(含煤体)结构条件;提出了不同条件下设计与施工优化的4类8种配套井身结构变化形式,并对其优缺点和适用范围进行了分析评价,以期为复杂地质条件下煤层气探井的井身结构设计提供新的思路。

黔北龙潭组菱铁质泥岩解吸气来源及元素背景

贵州省含煤区龙潭组泥岩广泛发育,是煤系非常规天然气开发层位的重要组成部分。部分泥岩因含较多菱铁矿物致含气来源具有特殊性。基于贵州省北部LC-1井上二叠统煤系地层钻孔样品气测录井和实验测试结果,研究了龙潭组菱铁质泥岩的含气性及其元素地球化学背景。开展了现场解吸、气测录井、孔隙结构电镜观测、结构物性测试分析(汞注入法、液氮与CO2注入法)、矿物成分测试、岩石热解和有机碳测定、显微组分与同位素测定等系列实验。结果表明:有机质类型主要为Ⅲ型并处于过成熟阶段,TOC含量变化较大,在0.90%~2.71%,碳同位素指示了陆相有机质来源。岩芯样品解吸气组分以CH4为主,解吸气含量介于0.08~7.79m3/t,平均1.60m3/t;样品黏土矿物和石英含量分别为35.0%和15.7%;多数样品含有较多的菱铁矿(38.1%)和白云石(9.5%)。研究发现:样品解吸气量与气体注入法测试BET比表面积和BJH总孔体积、石英和黏土矿物含量均呈显著负相关关系,揭示了有机质是解吸气的主要物质来源,但存储空间并非由矿物质内部的介孔和微孔提供。菱铁矿含量与比表面积、孔体积负相关,暗示菱铁矿自身发育的晶间孔也不足以提供解吸气赋存的容储空间。菱铁矿以似层状、葡萄状、透镜状或结核状分布在有机质周围且层理连续性保持完好,形成对有机质的包围从而形成泥岩内部“微圈闭”环境,形成对有机质内烃类气体的封堵,可能是解吸气与菱铁矿含量正相关的主要原因。有机质生烃后就地吸附存储并被“微圈闭”局限,随有机质和“微圈闭”增多,封闭气体量增大,具有进一步形成超压的可能性。菱铁质泥岩与临近煤层缺乏气体运移和交换,可以具有独立的“微含气系统”。元素地球化学指标反应的氧化还原条件与区域海平面升降一致。随海平面由底至顶先降后升,解吸气量、菱铁矿含量和有机碳含量随之规律性变化,揭示沉积期菱铁矿与有机质形成于Eh值、pH值相对稳定、水循环受限的潮坪泻湖环境。砂粒间隙水代入高价铁离子溶液与有机质还原生成的还原性气体反应,生成烃类气体并被“微圈闭”封闭而原地吸附聚集,进而对菱铁质泥岩解吸气起控制作用。

煤矿区卸压瓦斯地面井破坏机理研究

卸压瓦斯地面井抽采是矿区瓦斯治理的新方向,但受煤层采动影响,在工作面推过地面井一定位置后井孔迅速发生破坏,制约了其发展与应用推广。以淮南矿区抽采井变形破坏工程调查为基础,从工程地质学和采动岩体力学出发,探讨了矿区地质条件和煤层采动背景与抽采井变形破坏的关系。认为变形和错断是井身结构破坏的主要形式,该区地面卸压抽采井采动变形破坏具有时间快速性、空间集中性、破坏层位的层控性和破坏位置的岩性特殊性等四大特点。研究表明:卸压瓦斯抽采钻井的变形错断是在采动条件下,关键层诱导覆岩周期断裂致使覆岩移动,松散层中的特殊岩性层位或基岩段岩层的弯曲或断裂诱发的水平剪切破坏与岩层弯曲下沉引发垂向拉压综合作用的结果,并以前一种为主,而非单一剪断或拉断模式。另外,结合相似模拟实验结果分析,研究了开采条件下不同位置不同岩性地层的位移情况,证实了研究结论与观点,揭示了卸压瓦斯地面井井孔变形破坏机理。

光纤型偏振器消光比测试方法研究

介绍了单模光纤偏振器和保偏光纤偏振器 (包括研磨型保偏光纤偏振器和线圈型保偏光纤偏振器 )消光比的基本测试方法。单模光纤偏振器的基本测试方法有偏振控制器法和旋转波片法 ;研磨型保偏光纤偏振器的基本测试方法有起偏器 45°法和消偏法 ;线圈型保偏光纤偏振器的基本测试方法有偏振控制器法和消偏法。对每种方法的优点和缺点以及在测试过程中可能会出现的问题进行了详细分析 。

双光程光纤陀螺的温度致非互易性研究(英文)

为了提高陀螺的精度,提出了一种新型双光程光纤陀螺.在光纤环两端各连接一个偏振分束器,使得偏振光依次沿保偏光纤的快轴、慢轴传输两圈,其有效光程加倍,进而实现陀螺的Sagnac效应加倍.针对该光纤陀螺在温度场扰动下的非互易问题,分析了其特殊结构带来的温度致非互易误差,利用有限元分析法建立了相应的Shupe误差模型,并对光纤环90°熔点位置、光纤环折射率温度系数改变对Shupe误差影响进行了相应的理论计算与仿真分析,结果表明90°熔点置于光纤环中点或者选用折射率温度系数满足特定条件的光纤环可减小其Shupe误差.