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。

两淮煤田低渗煤层孔隙结构三维可视化表征及其连通性

为研究煤层孔裂隙结构的连通性对煤层气赋存与运移的影响。以两淮地区矿区的煤样作为实验研究对象,对煤样进行三维可视化重构,构建了煤样的三维孔隙结构模型以及等价孔隙网络模型,利用多种算法并结合表征单元体对煤样的孔隙结构进行表征与分析,同时,从整体到局部的角度对孔隙结构进行分析,研究表明:两淮地区孤立孔隙中C形孔隙占据主导,连通孔隙中F形孔隙占据主导;刘庄与祁东煤样孔隙结构空间展布较任楼与潘一矿区的煤样要好,具有更好的连通性;粗类型喉道之间的搭配较其他类型喉道之间的搭配整体连通性要好。结果说明两淮地区的煤样,大体积连通孔隙在孔隙结构中占据主导地位。刘庄与祁东煤样较任楼与潘一煤样的连通性要好,且刘庄煤样的连通性最好,潘一煤样连通性最差。

两淮煤田煤储层孔-裂隙系统与煤层气产出性能研究

借助于光学显微镜显微裂隙分析、压汞孔隙分析及低温氮吸附试验等手段,研究了两淮煤田煤储层孔、裂隙系统发育情况.研究发现该区煤储层孔、裂隙系统具有如下特征：①显微裂隙非常发育,且多以宽度小于5μm且长度小于300 μm的裂隙为主体;②孔隙度较小,且孔隙类型中吸附孔（0～100 nm）远比渗流孔（大于100nm）发育;③吸附孔多为连通性较差的一端封闭的平行板毛细孔.这种两极、双峰分布的孔裂隙系统结构,有利于煤层气的聚集,但对煤层气的开采不十分有利.

两淮煤田煤系岩石热导率特征及其对地温场的影响

随着煤炭开采深度的增大,矿井高温问题日益突出,因此必须对矿区的地温场特征进行研究.基于安徽淮北和淮南煤田煤系所测定的127块岩石样品的热导率数据,结合区内前人的研究成果,全面报道两淮煤田岩石热导率参数及其特征,并分析热导率对现今地温场的影响.结果表明：两淮煤田煤系岩石热导率变化范围为0.37-4.36W/（m·K）,平均值为2.54W/（m·K）;热导率与岩性、埋藏深度、地层时代和密度等密切相关,砂岩的热导率普遍大于泥岩和煤,热导率和深度、密度均表现为正相关关系;岩石导热性的差异对区内地温场的影响较大,导热性差的松散层和煤层往往会造成地温异常,且上覆松散层愈厚其地温愈高.

两淮煤田大地热流分布及其构造控制

基于127块煤系地层岩石样品的热导率测定结果,并结合59个井田内可靠的系统测温数据,计算得出两淮煤田的大地热流值,并编制大地热流分布图,其结果表明：两淮煤田大地热流值变化范围为29.7～83.9mW·m^-2,平均值为58.3mW·m^-2,和其他沉积盆地存在一定的差异,且淮南煤田大地热流值（63.7mW·m^-2）远大于淮北煤田（55.2mW·m^-2）.综合分析得出,两淮煤田大地热流与其他盆地的差异以及淮南煤田热流值高于淮北煤田的现象为构造演化和区域地质背景的控制结果;而研究区内热流的分布不均主要是由于受地质构造对地温场的影响所致,推覆构造上下盘现今热流值的差异尤为突出.

两淮煤田煤层气与煤炭勘查开发时空配置关系

煤矿区煤层气勘查开发既存在煤炭、煤层气(瓦斯)勘探程度高的优势,也存在煤炭与煤层气矿业权大面积重置的劣势,因此进行煤层气与煤炭勘查开发时空配置关系研究,对实现煤矿区煤层气与煤炭安全高效协调开发具有非常重要的现实意义。综合分析煤炭开发时空接替规律和煤炭、煤层气矿业权设置现状,以煤炭矿井或勘查区为基本地质单元,两淮煤田可划分为7类性质不同的区块。在系统分析不同区块煤炭、煤层气勘查开发时序和煤层气开发方式的基础上,结合煤层气地质条件,以勘查开发的空间布局、时序安排为主线,深入探讨了两淮煤田7类区块的煤层气与煤炭勘查开发原则、煤层气开发方式、重点区块分布、含气面积及资源量等,建立了煤层气与煤炭勘查开发的时空配置模式,为矿业权重叠问题提供了技术解决方案。

两淮煤田煤系天然气勘探开发研究进展

为进一步开发安徽两淮煤田天然气,基于近年来煤系天然气的研究成果,系统总结了两淮煤田煤系天然气主要的成藏地质条件,结合潘气-1井最新钻探成果,深入剖析了石炭-二叠系煤层气、页岩气和致密砂岩气的垂向展布特征,并进一步提出了两淮煤田煤系天然气勘探开发方向。结果表明:两淮煤田煤系天然气资源潜力大,主要层位泥页岩有机质丰度高,热演化进入成熟阶段,孔裂隙系统发育一般,垂向上发育了多套稳定沉积的煤系"三气"共生组合形式。在此基础上,指出了两淮煤田下一步工作重点应立足于多种天然气资源共探共采系统开展工作,同时建立煤炭与煤系天然气勘查开发过程中各种技术规范和标准,促进煤炭与煤系天然气协同开发。

两淮煤田煤系地层岩石热导率特征

基于对淮北和淮南煤田煤系地层所测定的127块岩石样品的热导率结果，对测试的岩石热导率结果进行校正，还原岩石初始压力和温度环境下的热导率，校正结果值略大于实测值。同时结合区内前人的实测数据，全面报道了两淮煤田岩石热导率参数及其特征，并从多方面分析了影响热导率大小的因素。结果表明：两淮煤田煤系地层岩石热导率变化范围为0．37～4．36W／mK，平均值2．54W／mK；热导率与岩性、埋藏深度、地层时代和密度等相关密切，砂岩的热导率普遍大于泥岩和煤，热导率和深度、密度均表现为正相关关系。

煤系共伴生资源利用现状及两淮煤田前景分析

为对煤炭资源的可持续利用提供参考,基于文献调研,系统介绍了我国煤系共伴生资源的开发利用现状,并结合部分测试数据,展望了安徽两淮煤田煤系共伴生资源的勘探及利用前景。结果表明:煤中部分稀有元素(Ga、Ge、Li、Nb、Ta、Zr和REEs等)可能富集成矿,具有开发利用价值,我国已从煤及煤灰中提取Ga和Ge。两淮煤田煤系地层中铝质泥岩层(铝土岩)、受岩浆侵入影响的煤层及石炭系太原组灰岩等均为稀有元素勘探的目标层,可能具有潜在开发利用前景。

安徽省两淮煤田控煤构造样式研究

在系统总结安徽省煤田构造特征的基础上,运用构造控煤分析方法,提出煤田控煤构造样式,将其划分为六大类18种亚类,并重点讨论了两淮煤田控煤构造样式的成因及其与煤炭资源赋存之间的关系,从而查明了安徽省煤炭资源赋存的基本规律。结果表明:淮北煤田变形强烈,控煤构造样式以伸展控煤构造样式为主;淮南煤田受南北向挤压影响较大,控煤构造样式多以挤压控煤构造样式为特征,南北缘煤系改造变动频繁;在皖南煤田局部发育同沉积控煤构造。

两淮煤田矿井水害类型特征初步研究——以离层水害和陷落柱水害为例

通过对相关文献的梳理分析,以两淮煤田矿井水文地质条件为研究对象,阐述了两淮煤田各矿区受主要水害类型威胁程度的大小,重点分析了离层水水害和陷落柱水害,得出结论:两淮煤田的采场坚硬顶板的分布较广,离层水水害威胁较严重;岩溶陷落柱在两淮煤田分布不密集,但其水害造成的经济损失大。

两淮煤田煤矸石的综合利用途径分析

两淮煤田开采历史悠久,形成了煤矸石的大量堆积。长期堆积的煤矸石占用了大量土地,对环境造成了严重污染,并出现了煤矸石山塌方事故。在详细分析两淮煤田煤矸石的堆积对环境造成影响的基础上,提出了应根据煤矸石组成特征,将煤矸石资源化的途径,并阐述了在作为建筑材料、生产肥料和代替燃料方面利用煤矸石的可行性,对开发和利用两淮煤田煤矸石具有环境保护和经济效益双重意义。

两淮煤田煤系岩石生热率特征

基于对两淮煤田煤系地层所测定的32块岩石样品的放射性生热元素（U、Th、K）结果，计算得出各个岩石样品的放射性生热率的大小；并全面报道了两淮煤田岩石放射性生热率参数及其特征，从多方面分析影响其大小的因素，研究结果表明：两淮煤田煤系地层岩石放射性生热率变化范围为0．58μW／m3~3．21μW／m3，平均值仅为1．68μW／m3；放射性生热率与岩性、埋藏深度、地层时代相关密切，同时岩石放射性生热对区内地表热流也有一定的贡献。

两淮煤田煤储层吸附孔孔隙结构及分形特征

为了定量表征两淮煤田(淮南和淮北煤田)煤储层吸附孔孔隙结构特征,基于低温氮气吸附实验数据及FHH模型计算了吸附孔分形维数D_1(相对压力0~0.5)和D_2(相对压力0.5~1),讨论了分形维数与孔隙结构、物质组成以及煤变质程度之间的关系。结果表明,研究区煤样低温氮气吸附回线可以划分为3类:Ⅰ类,孔隙以"墨水瓶"或"细瓶颈"形孔为主,煤样具有比表面积大、平均孔径小的特点;Ⅱ类,孔隙多为开放性较好的平行板状孔,煤样比表面积和总孔体积较低;Ⅲ类,孔隙以狭缝形孔为主,煤样总孔体积和平均孔径较大。D_1与比表面积呈较强的正相关关系,代表孔表面积分形维数,D_2和平均孔径、微孔含量分别呈高度的线性正相关和负相关,代表孔结构分形维数,不同吸附脱附曲线类型煤样的分形维数D_1呈现出Ⅰ类>Ⅲ类>Ⅱ类的规律,D_2则呈现出Ⅰ类>Ⅱ类>Ⅲ类的规律,D_1、D_2与水分、灰分均呈正线型相关,与煤的R_(o,max)的关系并不明显。

安徽省两淮煤田煤质特征浅析

通过对安徽省两淮煤田各可采煤层原煤的化学性质和工艺性能的研究分析,探讨了两淮煤田各可采煤层原煤的煤质特征及其分布规律,根据两淮煤田各煤层的煤质指标和工艺性能特点,区内煤炭可作为炼焦用煤、气化和炼油用煤、动力用煤及民用煤等。

两淮煤田煤层测井定厚中的“台阶”问题

"台阶"是煤层测井精细定厚过程中常遇到的一类现象,"台阶"问题实际是一类伴生在煤层边上或者夹在煤层中间的炭质泥岩划分问题。"台阶"问题的处理关乎最终提交的煤炭资源储量结果。通过介绍两淮地区煤系地层的基本情况、煤岩的测井响应特征,阐释了安徽煤田地质系统内煤层测井定厚的基本原则和方法,对两种不同类型的"台阶"在测井曲线上的表现形式、划分方法和背后的形成原因进行了详细论述,并尝试提出了处理"台阶"问题的最终解决方案。

两淮煤田煤系非常规天然气的系统研究及其意义

煤系地层中富有机质泥页岩、砂岩与煤层频繁交互出现,煤系页岩气、致密砂岩气和煤层气等非常规天然气广泛分布,进行多气联合勘探开发具有显著的经济和社会效益。针对煤系非常规天然气的特殊性和复杂性,以两淮煤田为研究对象,以煤系非常规天然气系统研究为出发点,在系统分析煤层气、页岩气研究现状的基础上,提出了两淮煤田煤系非常规天然气系统研究的主要方向,为两淮煤田煤系非常规天然气综合勘探与开发提供基础理论指导。

两淮煤田煤层气成藏过程分析

安徽省煤层气资源丰富,开发和利用煤层气对缓解常规油气供应紧张状况、改善煤矿安全生产条件、实施国民经济可持续发展战略、保护大气环境等均具有重要作用。文章在系统分析煤层沉降埋藏史的基础上,深入探讨两淮煤田煤层气成藏过程,为我省科学合理开发利用煤层气资源奠定基础。

两淮煤田煤层含气性特征及甲烷富集机制探讨

两淮煤田是华东重要的煤炭基地，以其煤层层数多，煤类齐全，煤层气资源丰富而作为我国煤层气勘探开发研究的重要选区之一．本文以淮南潘集、张集和淮北宿南向斜等三个靶区为重点，在对两淮煤田煤层含气性特征深入研究的基础上，计算了煤层甲烷资源量，探讨了煤层气的富集机制，为两淮煤层气勘探开发选区评价提供了可靠依据。

两淮煤田煤储层含气特征及影响因素分析

两淮煤田煤炭资源丰富,淮南煤田各矿井实测含气量介于0~25.85m^3/t之间,淮北煤田实测煤层气含量0~24.79m^3/t。两淮煤田煤储层含气饱和度总体偏高,煤层含气量高的部位多位于向斜的构造部位或煤储层埋深较大部位。淮南煤田煤储层的含气丰度相对淮北煤田整体较高,其中13-1煤层最高,含气丰度可达1×10~8m^3/km^2以上,但含气饱和度相对淮北煤田较低。煤层气含量的大小受多种因素的综合控制,与煤层的厚度、构造、煤的变质程度、埋深、围岩、岩浆作用水动力条件等因素有关,其中煤层厚度和构造因素对煤层气的富集起主导作用。