有关煤成烃的基本认识

在煤化作用过程中，煤岩组分产出气相和液相物质的同时，固相煤岩组分本身也遭受改造。现今的固相煤岩组分与已产出的气相和液捐物质都是它们共有“前身”演化的“产物”，所以只根据固相煤岩组分的生烃潜能作为评价油气资源的依据还不够理想。煤在短时间高温条件下的热演化，与煤在漫长地质时期、低温条件下自然煤化作用过程中的热化有本质差异，用热解实验方法研究煤成烃尚存在一定问题。煤层内的气处在吸附一解吸和运移的动态平衡状态，决定煤层含气的主导因素是煤层的储气和运移条件，生烃潜能不起主导作用。

有关煤层气几个基本问题的认识

目前国内兴起了煤层气热，对有关煤层气的若干基本问题需要认真加以思考。笔者就煤层气的生成、赋存、运移及其影响因素的一些基本概念和煤层气勘探开发研究、评价的方法途径问题谈了一些独到的认识。

中国煤中的九种金属元素

在煤的加工利用过程中,煤中金属元素进入大气、水体和土壤,以致污染环境,这是人们关心的事。本文将介绍镉、钴、铬、铜、锰、钼、镍、铅、锌等九种元素在我国煤中的分布和赋存情况。

煤中微量元素及其研究意义

煤中微量元素的研究意义重大和广泛。当前人们最为关注的是资源利用和环境污染两个方面。另外应用元素地球化学理论可以探讨成煤作用,一些微量元素可以用作煤层对比标志,微量元素对煤炭开采、加工、利用等方面都将产生影响。在我国,因煤炭的产量和消耗量巨大,研究煤中微量元素地球化学特征及其环境效应更具现实意义。

微量元素在煤中的赋存状态

煤中微量元素的赋存状态决定了元素在煤加工利用和在表生条件下的地球化学行为,但煤中同一种元素可以有不同形式的赋存状态,不同的元素也可以拥有同一种赋存状态。煤中如黄铁矿、方铅矿等各种硫化物中含有的环境有害元素最多,在我国西南地区一些煤田的煤层中部分元素如Ge,As和S等则具有较高的有机亲合性,增加了洗选去除的难度,环境效应也更大。

中国煤中的氯

在煤中诸多微量元素中，氯的含量是比较高的一种元素。全国280个样品分析数据的统计，多数煤中含氯量处于50－500mg/kg，平均约220mg/kg。氯在煤中的赋存状态主要为：氯离子溶于孔隙水中；呈类质同象赋存于其他多种矿物中；独立矿物。煤中氯的较高含量给煤的利用带来的问题近年来引起人们的重视。

采矿活动对煤矿区土壤中重金属污染研究

以国家亿吨煤建设基地、已有百年开采历史的淮南矿区为例 ,研究长期采矿活动 (尤其是煤矸石堆积 )造成的矿区土壤重金属污染。从不同开采历史的 3个矿井区 (大约分别为 10 0、5 0、2 5年 )选择 4条土壤采样线 ,系统采集煤矸石堆附近的土壤样品 ,使用美国IRISIntrepid电感耦合等离子体全谱直读光谱仪对土壤中主要有害元素 (Cu、Ni、Pb、Zn、Sn、Cr、Co)进行分析 ,用土壤标样 (GBW0 74 0 3)控制分析质量。采用元素富集系数法 (Al为参比元素 )来评价重金属的富集水平。研究结果表明 :矿区土壤已表现来自采矿活动的重金属污染贡献 ,且具有累积性。不同矿井区土壤中重金属含量呈现随开采历史及堆积煤矸石风化时间长而递减的趋势 ,且Co、Cu、Zn、Ni、Pb表现相对较强的迁移性 ,其含量在部分矿井区土壤中超过国家土壤一级污染标准。但矿区土壤中分析的重金属元素均未超过国家土壤二级污染标准 。

华北晚古生代煤的稀土元素地球化学特征

采用仪器中子活化分析法(INAA)测定了华北晚古生代石炭纪-二叠纪58个煤及煤层夹矸和顶底板样品的稀土元素含量。通过对稀土元素地球化学特征的研究表明,华北晚古生代煤中稀土元素总量绝大多数变化于30×10^(-6)～80×10^(-6)之间,平均为56×10^(-6),属正常水平;靠近物源区的华北北部太原组比远离物源区并且受陆表海影响的华北南部太原组更加富集稀土元素;稀土元素总量还受煤中灰分所影响,与煤的灰分产率成正相关关系,尤其与<2μm的粘土矿物密切相关。这证明稀土元素在煤中的聚集过程中陆源物质起重要作用。煤中LREE明显富集,LREE/HREE一般在2～8之间,与高灰低硫煤相比,低灰高硫煤中其比值较低,该比值在顶底板岩石中达12以上,在黄铁矿结核中最高,达21,表明受海水影响的还原环境中HREE与有机质更具亲和力。稀土元素中普遍存在Eu亏损现象。在整个华北地区,正常煤层内的稀土元素分布模式十分相似,表明在华北晚古生代石炭纪-二叠纪成煤期间,保持有相对稳定的陆源物质供应。在低灰煤中,稀土元素主要由细粒的吸附灰分和生物灰分所承载,有机物质同时也吸附了一定比例的REE。受岩浆活动影响的煤其稀土元素总量最高,岩浆物质加入可以促使煤中稀土元素增加,并会导致稀土元素分布模式出现异常,同时常伴随有如U。

淮南二叠纪煤及其燃烧产物地球化学特征

采用仪器中子活化分析法INAA(instrumentalneutronactivationanalysis)测试了淮南煤田二叠纪主采煤层原煤煤样的地球化学组成 ,用X -射线荧光光谱XRFS(X -rayfluorescencespectrometry)测试了田家庵和洛河电厂的粉煤灰地球化学组成并与煤样作了对比分析 ,用电子探针测试了飞灰中主要类型颗粒的化学组成 .淮南煤中多数微量元素属正常水平 .与克拉克值相比 ,元素Se ,S ,As ,Sb ,Br,U和Cl等在煤中趋于富集 ,其他元素均趋于分散 .有机亲和性弱的亲石元素趋于在粉煤灰中聚集 ,与铁关系密切的金属元素在粉煤灰中有明显的富集 ;有机亲合性强的元素在燃烧过程中趋于以气态形式向空气中逸散 .粉煤灰中因矿物与粒度的分异明显 ,致使其化学组成在不同的粒度级和比重级中的分布也有较大的不同 .飞灰中一些不定形颗粒主要由铁的氧化物和少量其他金属氧化物组成 .硅酸盐类颗粒主要由硅、铝和铁的氧化物所组成 ,而玻璃珠主要由硅和铝的氧化物组成 .残碳中测得的砷、硫和氯的含量最高 ,说明其对这些元素具有较强的吸附能力 .研究粉煤灰的成分特点有助于粉煤灰的综合利用和评价其对环境的影响 .

中国煤中氟的含量及其分布

在全国主要产煤的 2 6个省、市和自治区根据各煤田的地质储量、成煤时期和煤变质程度 ,兼顾各矿区的煤炭产量 ,采集30 5个煤样 ,用高温热水解 离子选择性电极法测定了全部样品的氟含量 .煤中的氟主要以无机形态赋存 ,氟含量和变质程度之间没有必然的联系 .成煤时代等单一因素对氟含量的影响可能为其它各种因素的综合作用所掩盖 ,对此有必要进行更深入、具体的研究 .研究了各省、市和自治区的煤氟含量的分布 ,有必要重新审视、甄别燃煤型氟中毒区氟的来源 .全国煤的氟含量服从对数正态分布 ,90 %的样品含氟范围为 4 7～ 347mg/kg ,宜用几何平均值 136mg/kg作为全国平均煤氟含量 .与世界煤相比 ,中国煤氟含量并无异常 .

内蒙古自治区胜利煤田煤-锗矿床元素地球化学性质研究

内蒙古自治区胜利煤田煤-锗矿是新近发现的特大型锗矿床,矿区元素地球化学性质表现为:碱性元素Ca、K、Na、Mg、Al等相对富集,锗与其关系为正相关;轻重稀土元素分异度较大,轻稀土元素较为富集,随锗含量的递增,轻稀土元素由富集逐渐减弱,重稀土元素逐渐出现较弱富集;锗含量与REE、LREE负相关,与LREE/REE、δEu正相关,与La/Yb、La/Sm、(La/Yb)n、(La/Sm)n、δCe值均呈负相关关系;而锗含量与灰分指数呈负相关关系。成煤沼泽中比较平静停滞的水文条件有利于溶液中的锗被有机质充分吸附。胜利煤田煤-锗矿形成环境为弱碱性及还原性较强的环境。煤-锗矿床的稀土元素地球化学特征具有继承性,稀土主要来自物源区的无机物质,胜利煤田西南部盆缘的岩石富含锗,可能就是煤-锗矿床中锗的原始来源。锗源母岩区全锗的供给和全锗进入成煤沼泽后的水文地质条件对锗在泥炭中的富集具有控制作用。

鄂尔多斯盆地侏罗纪煤的煤岩特征及成因分析

鄂尔多斯盆地侏罗系发育多层厚煤层,煤质优良,储量巨大,且构造简单,埋深较浅,具有很大的开采价值。该岩系独特的煤岩特征与其成煤沼泽环境有密切联系,即内陆湖泊发育有关的河流体系上部的一系列高位沼泽;泥炭埋藏后继续经历不同程度的氧化阶段,使得煤岩组分中惰性组分含量普遍偏高,而镜质组分普遍经受一定程度的丝炭化作用而成为半镜质体。研究表明盆地中侏罗系煤系中煤的宏观煤岩主要以半暗煤和暗淡煤为主,半亮煤和光亮煤占次要地位;在盆地边缘,特别是靠近盆地北部物源地区,半暗煤、暗淡煤含量比例较高,往南向盆地中心部位半亮煤和光亮煤逐渐增多,表明沉积环境和成煤沼泽环境对煤岩组分具有主要控制作用;含煤岩系中,特别是煤层下部砂岩越厚,颗粒越粗,显微煤岩组分中丝质体含量越高,而且其结构完整、清晰,半镜质体含量也越高,植物细胞结构越完整和规则。埋藏后顶底板岩性还会继续影响煤岩组分的演化过程。煤层顶底板砂体由于物性条件好,孔隙水仍可长时间处于氧化与循环流通状态,使得各煤岩组分能长时间处于氧化状态,有利于丝炭化作用进行;相反,在盆地中心,湖泊相发育,泥炭被埋藏之后迅速被泥岩覆盖,煤层很快处于还原缺氧环境,凝胶化作用得以充分进行,镜质组的含量就会增高。研究还发现,壳质组常常在煤层中的某一部位富集,虽然整个煤层中其平均含量不高,但是却对煤层的总体生烃能力会有很大贡献。以往的研究成果中,壳质组含量常常被低估,尤其是呈流动状态的沥青质体,因为它最容易流动到刚性比较强的丝质体内部或各种裂隙中而常常被忽略,在以后的研究中值得加以重视。

中国煤层甲烷稳定碳同位素分布与成因探讨

在系统总结我国煤层甲烷稳定碳同位素的地域、时域和煤级分布特征的基础上，对其成因进行了探讨，研究表明：我国煤层气稳定碳同位素具有分布范围广、同位素组成偏轻的总体特点，在进入无烟煤阶段之后煤层甲烷δ13C1开始接近或落入腐殖型常规天然气甲烷稳定同位素分布范畴，煤层一次脱气的δ13C1轻于二次脱气；我国大部分地区中－高煤级煤储层中现存煤层气碳同位素分布主要受控于热动力学机制之下的同位素分异，解吸－扩散－运移分馏效应在此背景之上的叠加，可能是导致煤层甲烷碳同位素偏轻的主要原因。

水动力条件对煤层气含量的影响——煤层气滞留水控气论

煤系中流动的地下水对煤层气的含量影响很大。在平面上和剖面上,水动力活跃的地区,煤层气的含量小;相反,在水动力不活跃地区或滞流水区域,煤层气的含量就比较高。在煤矿生产实践中,水动力活跃的地区,瓦斯突出事故就少,或无;在水动力比较弱的采煤区,瓦斯突出事故就比较多,或者瓦斯涌出量比较大。根据这些现象。

西北地区侏罗纪煤的煤岩学特征

我国西北侏罗纪煤储量巨大,煤质优良,多低灰、低硫,被称为"优质煤"。在总结前人研究成果基础上,对其煤岩学特征及其地质控制因素进行了探讨。研究认为,不同地质背景下形成的煤其煤岩学特征表现各异,如新疆的艾维尔沟、阜康等矿区的煤可用于炼焦,神华煤可直接液化,吐哈盆地的煤具有成油潜力。西北中侏罗世煤普遍富含惰质组,贫矿物质最为显著,与我国东部石炭-二叠纪煤以及国外"冈瓦纳煤"均存在较大差异,西北侏罗纪煤煤岩类型独特,是大型内陆型盆地演化的产物,多属低变质烟煤,局部也有中、高变质烟煤和无烟煤,还出现一个褐煤矿点。在煤地质学与煤岩学、煤化学等方面的深入研究,对今后洁净、高效、合理地利用西北侏罗纪优质煤资源十分重要。

浊流沉积研究综述和展望

浊流理论的建立具有划时代的意义。浊流沉积的研究已经进行了半个多世纪 ,从理论到实践都取得了巨大的进展。本文首先讨论了浊流及其相关的几个概念 ,同时概述了浊流沉积的国内外研究历史和进展 ,重点介绍了浊积岩的识别标志及其沉积序列 ,指出下一步研究的重点应放在陆相湖泊浊流沉积及其含矿性上。

煤氧化过程中气体的形成特征与煤自燃指标气体选择

利用氧化模拟实验和色谱分析，结合煤岩学分析，对不同性质煤样在氧化模拟实验过程中生成气体的组成和数量进行了详细分析，提出生成气体的组成和数量在内因上主要取决于煤温、煤阶和显微组分组成３个主要因素。将煤自燃指标气体分为三类，建立各类指标气体与煤温、煤阶、煤岩类型之间的数量关系。煤自燃指标气体产率随煤温上升基本上呈指数上升，但煤自燃指标气体产率与煤温相关关系曲线型式受控于煤阶和显微组分组成。不同煤阶煤应采用不同类型的煤自燃指标气体，第一类指标气体主要适用于低变质褐煤和长焰煤阶段，而第二、第三类指标气体主要适用于高、中挥发分烟煤阶段，根据指标气体与煤温相关关系以及指标气体的选择原则，分析了平庄古山矿和枣庄柴里矿煤自燃指标气体应用实践。

沁水盆地南部15号煤层顶板灰岩特征对煤层气开采的影响

煤层顶板的含水性对煤层气的开采有重要影响。沁水盆地南部上石炭统太原组15号煤层直接或间接顶板多为灰岩,其中以K2灰岩为主,连续分布。顶板泥岩较少,呈零散分布。灰岩的富水性对煤层气的排水降压有影响。因此,主要从灰岩的厚度展布、裂隙发育、与煤层的接触关系以及区域水文地质条件讨论其含水性对煤层气产能的影响。研究结果表明:(1)灰岩的含水性一般较弱,但当遇到断层或岩溶陷落柱较发育的部位,可能与其他含水层沟通,富水性较强。(2)15号煤层顶板灰岩的厚度与煤层气井的产水量并无直接关系,其裂隙较发育,但大多被方解石充填,导水和储水性能较差。(3)灰岩与15号煤层的接触关系有两种:一种是直接接触型,灰岩直接覆于15号煤层之上;另一种是间接接触型,灰岩与15号煤之间夹有泥岩、砂岩或14号煤层。直接接触型煤层气井的产水量、产气量比间接接触型高。间接接触型15号煤层直接顶板的岩性、厚度对产气、产水都没有太大影响。

中国煤中氮的含量及其分布

为了解我国煤中氮的含量水平及其分布特征,在全国主要产煤的26个省、市、区,根据各煤田的地质储量、成煤时期和煤变质程度,兼顾各矿区的煤炭产量,采集306个煤样,测定了全部样品的氮含量,并对各成煤时代、各聚煤区、各省市区的煤氮含量进行了统计分析。研究表明:煤中氮主要以有机形态赋存;氮含量与煤变质程度间有微弱的正相关关系;全国煤的氮含量近似服从正态分布,90%的样品含氮范围为0.52%～1.41%,宜用算术平均值0.98%作为全国平均煤氮含量。