宁夏主要煤田煤炭燃烧对室内放射性水平的影响

本文选取宁夏主要产煤区石嘴山煤田、宁东煤田及王洼煤田煤炭开展室内燃煤炉燃烧实验,测量室内空气氡浓度变化规律、室内温度变化规律,同时在未开展燃烧实验的空房间做对比实验。经测量发现,室内燃煤炉煤炭燃烧并未使得室内空气氡浓度出现明显的增高现象,石嘴山及王洼两处煤田煤炭燃烧监测均值低于对比空房间室内空气氡浓度监测均值。宁东煤田煤炭燃烧室内空气氡浓度测值略高于对比空房间室内空气氡浓度测值。通过监测温度与室内空气氡浓度,可以发现,室内空气氡浓度与温度之间存在负相关。

煤田震电协同勘探技术研究与应用

近年来煤田震电协同勘探技术在设计、处理分析方面都取得了较大的发展,从采区最常使用的三维地震勘探、瞬变电磁勘探方法入手,对采集到的各种数据运用主成分分析(PCA)进行融合处理,解译煤矿采区工作面的异常地质体及富水性等隐蔽致灾因素。该技术实现了三维地震、瞬变电磁勘探在数据层面的综合勘探,提高了物探解释煤矿采区工作面地质异常体(富水性)的准确性,为震电协同勘探技术体系的构建提供了新思路,为煤矿安全、高效、绿色生产提供了保障。

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。

山西煤田地质事业在发展

山西煤炭储量丰富,煤种齐全,煤质好,埋藏浅,构造简单,易于开采。全省主要有沁水煤田、霍西煤田、河东煤田、西山煤田、大同煤田、宁武煤田。这六大煤田占全省总面积的37％。 山西煤炭产量居全国首位,大同、西山、阳泉等八大矿务局是山西煤炭工业的骨干企业,地方、乡镇煤矿布及全省各地。古交、平朔等重点工程建成投产后,年产量均在1600万吨以上。山西煤炭工业的发展。

西山煤田岩溶陷落柱柱壁角特征研究及其意义

【意义】随着采掘向深部延伸,岩溶陷落柱已成为华北煤田矿井开采最隐蔽的致灾地质因素之一。柱壁角是描述陷落柱形态特征的重要指标之一。【方法和结果】以西山煤田上下煤层综采均切割过的265个岩溶陷落柱为数据源,通过分区、统计、函数构建、地质类比,挖掘西山煤田岩溶陷落柱柱壁角中蕴藏的地质信息,获得如下认识:(1)西山煤田陷落柱平均柱壁角为84.29°,超50%的陷落柱柱壁角在85°~90°,平均柱壁角自西北到东南逐渐增大,从82.05°增大到87.57°。(2)西山煤田陷落柱柱壁角与8号煤层揭露的陷落柱面积成反比,依据柱壁角与陷落柱面积大小关系,陷落柱划分为:充分塌陷陷落柱(90°~85°)、次充分塌陷陷落柱(<85°~81°)、不充分塌陷陷落柱(<81°);对应的2号煤层陷落柱面积分别为<556、556~1 700、>1 700 m^(2),等效半径为<13.3、13.3~23.3、>23.3 m;对应的8号煤层陷落柱面积分别为<1 250、1 250~2 750、>2 750 m^(2),半径分别为<20、20~30、>30 m。充分塌陷陷落柱一般发育有柱顶空腔,柱体结构较为松散,可导通顶板裂隙水与柱顶空腔水,以及底板承压奥灰水,是西山煤田导水陷落柱的一种重要类型。【结论】类比地质历史时期降雨量结果显示,具有“北柱南相”的西山煤田岩溶陷落柱,可能形成于气候湿热的古近纪渐新世时期,强烈的岩溶作用吸收了大气中的CO_(2),并锁定在沉积区,可能是导致全球大气CO_(2)含量急剧降低的重要原因。

基于Bishop法的边坡稳定性分析——以准东煤田西黑山露天矿为例

为评价准东煤田西黑山露天矿边坡稳定性,确定合理的露天开采边坡参数,基于该边坡的工程地质条件以及边坡形态等,运用Bishop法确定边坡的安全系数,判断边坡的稳定性。根据边坡失稳的主导因素,建议矿山开采中北帮、西南帮、东帮矿山最终边坡角均为33°,开采较为安全,在煤矿设计、开采过程中,必须遵循该边坡角,并建立实时的动态监测,为矿山安全生产和防灾减灾提供参考。

东胜煤田巴音陶勒盖勘查区煤层及聚煤环境分析

巴音陶勒盖勘查区位于东胜煤田北部,侏罗系中下统延安组为本区含煤地层,按沉积旋回和岩性组合特征,自上而下可划分为3个岩段4个煤组。以东胜煤田巴音陶勒盖勘查区资料为基础,对勘查区煤层和聚煤环境进行综合研究表明,区内沉积环境以河流—三角洲相为主,伴有滨湖、浅湖和滨湖—泥炭沼泽相,局部发育半深湖相—深湖相。煤层发育严格受沉积环境的控制,区内形成了可对比煤层11层、可采煤层7层。

基于时序InSAR的山西大同煤田地表沉降监测及时空演化分析

[研究目的]地表沉降作为煤矿区主要地质灾害之一,严重影响矿区经济的可持续发展和居民生活的安全稳定,有必要对矿区地表沉降进行快速高效监测。[研究方法]以大同煤田为例,研究使用2020年1月至2021年12月共31景Sentinel-1影像,基于短基线集干涉测量技术(Small Baseline Subset InSAR,SBAS-InSAR)对地表沉降进行监测,获取大同煤田地表沉降速率和累计沉降结果,使用已有研究成果对监测结果的可靠性进行验证,并分析了沉降时空变化特征及演化规律。[研究结果]大同煤田地表沉降分布较广,沉降总体分布趋势与大同煤田矿业管理数据的走向基本一致。沉降主要分布在大同市南郊区西部以及大同市、怀仁市和山阴县交界处,其中塔山矿地表沉降最为严重,大同煤田最大沉降速率为168.03 mm/a,最大累计沉降量为329.12 mm,总沉降面积为270.95 km^(2),且沉降呈现持续增加的趋势,根据沉降趋势推断需要较长时间才能实现地表活动相对稳定。[结论]研究表明了InSAR技术在煤矿区沉降监测的可行性,可为矿产资源管理工作提供新的技术方法,研究结果可为煤矿区沉降监测预警、灾害防控及资源合理开发利用提供科学依据。

济宁煤田鹿洼煤矿上组煤层水文地质特征分析

鹿洼煤矿已开采上组煤20余年,水文地质条件发生了变化,为了总结影响鹿洼煤矿上组煤开采的水害因素,在研究济宁煤田和鹿洼煤矿矿井水文地质条件的基础上,对上组煤层开采的充水因素进行了分析,并根据多年监测数据,利用“大井法”公式反演求解了导水裂隙带含水层渗透系数,采用解析法和比拟法预测了矿井涌水量。研究结果表明,鹿洼煤矿开采上组煤的主要充水水源为第四系下组下段孔隙水、老空水、侏罗系砂砾岩水、3煤顶底板砂岩水、三灰水和奥灰水,主要充水通道为断层、采动裂隙、封闭不良钻孔、岩溶陷落柱等;采用解析法预测的上组煤层正常涌水量为158.5 m^(3)/h,符合矿井实际,但建议采用比拟法预测的上组煤层正常涌水量219.23 m^(3)/h,最大涌水量328.85 m^(3)/h,提出了矿井水害防治建议。

中国煤田构造遥感应用进展

煤田构造研究的一个重要方法是遥感资料处理与构造解释。中国的煤田构造遥感是伴随煤田地质勘查发展起来的,在含煤盆地圈定、区域构造分析等方面发挥了重要作用。新一轮煤炭资源调查工作采用了煤田遥感地质调查方法,注重煤田构造解译与分析。从在西部地区的应用现状来看,煤田构造遥感在今后的煤炭资源调查评价中仍将发挥重要作用。

织纳煤田张家湾区块煤储层特征与煤层气开发模式研究

贵州省织纳煤田煤炭资源丰富,煤层气资源开发潜力巨大。以织纳煤田三塘向斜张家湾区块为研究区,根据参数井取心资料,分析煤储层的煤体结构、含气性、孔渗特性及力学特性,探讨与之相适应的煤层气勘探开发模式。结果表明,张家湾区块发育薄—中厚复杂煤层群,具有10个可采煤层,可采煤层埋深200~500 m;各煤层为高阶煤储层,大多数煤层的煤体结构较好,煤层含气量为9.36~18.05 m^(3)/t(平均为14.14 m^(3)/t),呈随深度增加而增加的趋势,具备较好的煤层气开发潜力;煤层渗透性较低,特别是6、7煤层的渗透性极低,适用于压裂改造或间接增透模式开发;煤储层强度和脆性随深度增加呈现增加趋势。该区块首选开发模式为丛式井“分段压裂、合层排采”,对于厚煤层可考虑开展小规模水平井前瞻探索,对于煤炭开采区建议积极探索“煤—气”资源协同开发模式。研究成果可为张家湾区块煤层气勘探开发技术体系的建立提供有益参考。

宁东煤田横城矿区太原组煤中关键金属的物质来源和富集机理

对宁东煤田横城矿区太原组9号煤层进行了矿物学和地球化学研究,以便查明煤中关键金属的分布、赋存和富集特征,并评价其综合利用前景。研究结果表明:①横城矿区9号煤以高的镜质组含量、特低—低灰分产率和中—高硫含量为特征。②煤中矿物主要由高岭石组成,以细胞充填状、透镜状和薄层状等形式存在。煤层底板中矿物主要由石英、高岭石和白云母组成,其主要为碎屑成因。③煤层中常量元素主要由SiO_(2)和Al_(2)O_(3)组成,煤中Li、Zr、Nb、Hf、Pb和Th的含量达到轻度富集—富集程度,其中Li、Pb和Th主要赋存于高岭石,Zr和Hf赋存于锆石,Nb赋存于高岭石和锐钛矿。矿区9号煤层形成于受海水影响的潮坪-潟湖环境,煤层下部形成于铁源供给不足的低位沼泽环境,煤层上部形成于铁源严重不足的高位沼泽环境,故下部煤层中硫以黄铁矿硫为主而上部以有机硫为主。煤中碎屑物质主要来源于阴山古陆和阿拉善地块,阴山古陆主要提供了元古宙的陆源碎屑物质,阿拉善地块主要供给了早石炭世的碎屑物质,此外也有少量的火山灰和奥陶系灰岩风化残积物进入到含煤盆地。煤中的Li、Zr、Nb等关键金属的富集主要受控于长英质的碱性—过碱性物质输入量的多少,同时水/岩作用过程也导致了关键金属的活化、迁移和重新分配。煤灰中Li_(2)O含量超过其边界品位,REO、Ga、Zr和REY接近相应边界品位,故可考虑Li-Ga-Zr-REY等的综合开发利用。

准东煤田五彩湾矿区八道湾组A_(2)煤层煤岩煤质特征及清洁利用方向

准东煤田蕴含着丰富的煤炭资源,是我国新疆大型煤炭基地的重要组成部分。以准东煤田早侏罗世八道湾组A_(2)煤层为研究对象,通过对煤岩、煤质以及煤中有害元素进行系统分析,在此基础上,结合煤炭洁净等级划分和煤炭直接液化的评价指标体系,综合分析了五彩湾矿区A_(2)煤层的洁净潜势和清洁利用方式。五彩湾矿区A_(2)煤层中硫分、氟元素和砷元素含量均小于洁净等级I级的含量限值,而灰分和氯元素含量在洁净等级Ⅱ级的含量范围之内,划分结果表明,五彩湾矿区A_(2)煤层原煤和浮煤的洁净等级均为Ⅱ级,属于较洁净煤。A_(2)煤层的煤类以褐煤为主,显微组分中惰质组含量最低,具有特低-低灰分、高-特高挥发分和高氢碳原子比的特征,原煤符合直接液化用煤的指标要求,适合作为Ⅱ级直接液化用煤,浮选后,灰分产率明显下降,浮煤达到I级直接液化用煤的标准。研究结果表明,浮煤直接液化利用可作为准东煤田五彩湾矿区煤炭资源清洁高效利用的重要途径之一。

淮南煤田各类型地质体CCS源汇潜力评估及其匹配性

开展淮南煤田各类型地质体CCUS源汇潜力评估及其匹配性研究,对于CO_(2)–ECBM技术工程化推广意义深远。以淮南煤田各类型地质体(深部不可采煤层、残留煤体、采空区)为研究对象,首先,探讨了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力评估方法;其次,分析了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力;然后,基于成本最低目标函数及改进节约里程法,开展了CO_(2)地质封存源汇匹配研究,并优化了其管网设计;最后,基于3步走思路,提出了CCS源汇管网规划设计思路的系统建议。研究结果表明:燃煤电厂年平均CO_(2)排放量为0.588亿t,深部不可采煤层、残留煤体及采空区内CO_(2)地质封存总潜力分别为7.6200亿、0.0517亿、0.8246亿t,可分别封存CO_(2)12.97 a、0.088 a及1.40 a;10 a周期内,深部不可采煤层可封存CO_(2)5.876亿t,累计规划管道217.0960 km,需要资金373亿美元;1.45 a周期内,生产矿井及关闭矿井可封存CO_(2)0.852亿t,累计规划管道464.5161 km,需要资金73.6亿美元;基于改进节约里程法,CCS源汇匹配各地质封存汇点累计节约里程266.6127 km,累计节约成本11.21亿美元,分别占管道运输总里程、总成本的57.40%、79.95%;基于3步走思路,可分阶段、分区域实现淮南煤田各CO_(2)排放源及CO_(2)封存汇的全线贯通,可实现CO_(2)的全部运输及地质封存。

贤按煤田煤岩煤质特征及成煤环境研究

对贤按煤田合山组钻孔煤样进行了元素分析和煤岩煤质分析,结果表明:贤按煤田合山组煤样整体为特低全水分、特高灰分、高挥发分、特低固定碳煤。有机组分以镜质组为主,含少量惰质组,不含壳质组。镜质组以基质镜质体为主,偶见均质镜质体、结构镜质体。惰质组偶见碎屑惰质体和半丝质体。有机质总量平均值为30.18%。无机组分以黏土为主。合山组煤主要形成于温暖潮湿的海陆过渡相缺氧还原环境。

韧性视角下华北型煤田底板承压灰岩水原位保护技术研究

目的为推进保水开采技术高质量发展,有效解决华北型煤田底板承压灰岩水原位保护问题,方法根据扰动下系统韧性演化特征,从韧性抵抗力、恢复力和适应力出发,分析煤层底板在采动和承压水影响下由抵抗到恢复及再适应的全过程。基于“精准、高效、全面”的核心内涵,构建以“治理靶区精准确定、多分支井高效注浆、保水效果全面评价”为主体的华北型煤田底板承压灰岩水原位保护技术框架。结果结果表明:治理靶区精准确定包括垂向层位确定和横向靶位确定;多分支井高效注浆包括定、钻、注3个步骤;保水效果全面评价包括底板岩层注浆效果评价和水资源承载力恢复评价。根据底板破坏深度和临界隔水层厚度计算,确定底板注浆垂向层位,根据关键指标参数探测和脆弱性指数模型计算确定底板注浆横向靶位,形成底板注浆靶区的量化确定方法并开发相应的软件系统。多分支井注浆结合随钻定向技术,对相关裂隙等进行注浆封堵,减少直井段数量,提高钻井效率。针对保水开采中“安全开采”和“水资源保护”理念,提出基于底板岩层注浆效果探测和水资源承载力恢复监测的原位保水效果评价方法。结论在安徽某矿进行工程应用,保障底板承压灰岩水上开采煤层安全性的同时,兼顾矿区经济效益与生态环境发展。研究结果完善了承压水上保水开采技术体系,为后续研究及现场应用提供借鉴。

淮北煤田钱营孜矿井控煤构造特征及其动力学背景分析

钱营孜矿井位于淮北煤田宿县矿区的西部,毗邻徐宿弧形推覆构造南段的外缘带。为认识该矿井构造变形与演化规律、动力学机制以及指导未来资源探采方向提供重要地质依据。利用最新的矿井地质勘探与生产资料,对钱营孜矿井开展构造格架和控煤构造样式分析,划分矿井构造期次,讨论构造发育的区域大地构造背景。结果表明,矿井内石炭纪-二叠纪含煤地层总体呈一轴向NNE、向SSW仰起的宽缓向斜;矿井内断裂构造非常发育,逆断层数量大于正断层,2类断层的走向均以NE至NNE向为主,其次为NS向;矿井构造格架显著受控于数条NS向至NE向的大型断层,自西向东受南坪断层、F_(22)、F_(17)、DF_(200)及双堆断层等主干断层的分割,呈现东、西分带特征;矿井控煤构造样式可以划分为挤压、伸展和走滑3个类型,以及逆冲牵引褶皱、对冲式构造、冲起构造、叠瓦状构造、地堑、地垒、阶梯状断层、正花状构造、羽状雁列式构造9个亚类型;构造组合分析表明,F_(17)断层除逆冲活动之外,还存在显著的平移活动。矿井构造可划分为5期,从早到晚分别为:轴向NNE的冯家向斜、近NS向逆断层、NNE向逆-左行平移断层及NE向逆断层、近NS向正断层、NE向正断层。矿井内第1,2期缩短构造分别是印支期华北克拉通与华南板块汇聚过程中的前陆变形及随后陆-陆碰撞造山变形的影响结果;第3期压扭性构造与西太平洋区伊泽奈崎板块早白垩世初向东亚大陆边缘快速斜向俯冲有关;第4,5期伸展构造则是早白垩世以来中国东部强烈伸展背景下发育而成。

黄陇煤田典型特厚煤层综放开采涌水机理与导水裂隙带发育规律

黄陇侏罗纪煤田厚煤层开采导水裂隙带发育高度大,易导通上覆白垩系洛河组巨厚砂岩含水层,区内青岗坪煤矿回采期间出现典型的“脉冲式”涌水特征,给矿井的安全回采造成严重影响。以青岗坪煤矿42105综放工作面为研究对象,采用3DEC离散元模拟、钻孔冲洗液漏失量、综合物探以及钻孔电视相结合的实测方法,对工作面回采过程中覆岩导水裂隙带和离层发育规律进行研究,探究该典型地质条件下矿井的涌水机制与导水裂隙带发育特征。结果表明:42105工作面导水裂隙带受覆岩周期性垮落影响不断向上发育,洛河组孔裂隙砂岩静储水不断释放,间歇性涌入工作面,形成幅值稍低的“脉冲式”涌水;在采动影响下巨厚砂岩含水层内不断出现离层,导水裂隙带导通砂岩含水层离层积水区,致使涌入工作面的瞬时涌水量突增,形成幅值较高的“脉冲式”涌水。结合现场钻孔冲洗液漏失量实测、综合物探以及钻孔电视结果,揭示了青岗坪煤矿洛河组孔裂隙砂岩静储水与离层水叠加影响的“脉冲式”涌水机理,确定导水裂隙带的最大发育高度为316.83~333.00m,裂采比为30.17~31.71。研究结果对于类似地层条件下矿井涌水的防治和安全高效回采具有指导意义。

陕北侏罗纪煤田煤矸石的特性与研究进展

大宗固体废弃物是资源综合循环利用的核心领域,煤矸石作为国内排放量最大的工业固体废弃物,其综合利用是新时期无废城市及生态文明建设的必然要求。采用资料查阅、调研实践及统计分析相结合的研究方法,在了解陕北侏罗纪煤田煤矸石的主要来源及危害以及煤矸石基本特性的基础上,系统剖析煤矸石的研究与应用现状。同时,立足陕北实际,基于产业生态化和生态产业化循环发展理念,结合调研,提出煤矸石掺烧协同工业发电,煤矸石回填协同地质环境治理,煤矸石破碎协同土壤生态修复,煤矸石制备协同建材应用,地上-地下生态修复利用的思路和路径,为煤矸石大宗固废的综合利用及产业绿色低碳发展提供参考。

吐哈煤田艾丁湖一区煤炭地下气化地质评价体系

【目的】煤炭地下气化(underground coal gasification,UCG)是传统采煤技术的革新,系统的地质评价体系构建和科学的地质选层是UCG成功的先决条件。【方法】以吐哈煤田艾丁湖一区煤储层为研究对象,采用层次分析法、变异系数法和逼近于理想值的排序方法(TOPSIS法)等数学分析方法,从煤岩煤质、煤层赋存、含水层与围岩、地质构造、有害元素、地质勘查程度等方面进行了系统分析,深入探究了吐哈煤田艾丁湖一区UCG的可行性,同时构建了UCG地质选层资源评价体系并进行了气化炉址的地质选层。【结果和结论】结果表明:研究区煤的煤阶较低,煤层水分灰分较低、挥发分适中,煤层较多,煤体结构和煤层地质构造较简单,煤层埋深适中,顶底板岩性多为泥岩和粉砂岩、细砂岩,断层不发育,煤炭储量丰厚,煤层有害元素含量低,地质勘查程度较高,适宜进行UCG工作;优选出煤种、煤层埋深、顶底板岩性、煤炭储量等23个地质因素作为二级评价指标,通过合理的数理统计和科学的定量化转化,计算出了其综合权重并进行了分级处理,建立了适用于研究区的UCG多层次地质选层资源评价体系;基于该评价体系,运用加权求和法和TOPSIS法优选出的艾丁湖一区UCG有利煤层前3位均为8上>11号>7-3号煤层,最终确定8上号煤层为研究区UCG工作的最有利煤层。研究结果可为该区后续的地下气化工作实施提供科学依据,也对其他地区UCG地质选层具有借鉴意义。