华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理

构造煤是在构造应力作用下,煤体发生变形或破坏的一类煤,在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分,而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构(<10 0 nm ) ,它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定,采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究,并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析,结果表明:不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类,可将孔径结构划分为过渡孔(15～10 0 nm )、微孔(5～15 nm )、亚微孔(2 .5～5 nm )和极微孔(<2 .5 nm ) 4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强,不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低,微孔及其下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔,过渡孔的比表面积大幅度降低,而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤,总孔体积、累积比表面积、N2 吸附量随着构造变形的增强,这些结构参数均迅速增加,但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比,孔隙参数的变化基本一致。

徐州—宿州弧形双冲—叠瓦扇逆冲断层系统

郯庐断裂西徐州—宿州地区存在着一个向西突出的弧形构造.其东侧后缘为倾向腹地的双冲构造(hinterland dipping duplex),前缘为背驭式的叠瓦扇(piggyback imbricate fan)。东西向的不老河断层和宿北断层将其分为具有不同发育特征的三段。这是华北板块与扬子板块斜冲对接过程中.由于双沟推覆体向NW的反向推力.由东向西间歇式跳跃发展而形成的。该构造后期还被前缘的反向断层、前渊的重力滑动构造和腹地的指状断陷盆地所复杂化。这是不同于Boyer和Elliott简单模式的一种更有普遍意义,也更有代表性的推覆构造。

煤中微量元素富集的主要因素分析

在对兖州矿区煤中微量元素成因分析及总结前人结论的基础上 ,将煤中微量元素富集因素划分为原生、次生和后生三个阶段 ,分别对每一个阶段影响微量元素富集的主要因素进行研究和分析。结果表明 ,煤在形成的过程中影响微量元素迁移、富集的因素很多 ,植物生长的种类、生长中水化学条件、泥炭沼泽形成中大气、海水的入侵、煤在煤化过程中岩浆热液的作用、煤与顶、底板岩石的物质交换作用等都影响着煤中微量元素富集。因此 ,煤中微量元素的形成、聚集是煤在形成的各个时期。

构造煤结构-成因新分类及其地质意义

在详细研究沁水盆地和两淮煤田构造煤的基础上,结合前人的研究成果,扩展了构造煤的概念,提出了一套既适合于煤层气勘探开发又适合于煤与瓦斯突出防治的构造煤结构-成因分类方案.此分类方案是以构造煤的手标本或钻井煤芯为尺度,按构造变形机制分为脆性变形、脆韧性变形和韧性变形3个变形序列的10类煤.

煤矸石中潜在有害微量元素淋溶析出研究

在煤矸石淋溶实验的基础上 ,研究了有害微量元素从煤矸石中淋溶析出的浓度与其在煤矸石中的含量和赋存状态的关系。结果表明 ,溶出浓度受淋溶时间、淋溶液温度、酸碱度的影响。淋溶液温度越高、淋溶时间越长 ,则有害微量元素从煤矸石中析出的浓度越高 ;

构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对不同类型构造煤结构成分的应力效应进行了分析。结果表明,在各类构造煤中,芳香结构、脂肪结构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致,但吸收峰的强度却不相同,这正是在构造应力作用下构造煤变形程度及变形机制不同所引起的。在低、中和高煤级变质变形环境形成的不同类型构造煤中,随着构造变形的增强,富氢程度降低,富氧程度也越来越低,而缩合程度增高,但不同类型构造煤结构成分的含量变化又有区别。该法应用于构造煤结构成分应力效应的研究,取得了较满意的效果。

皖北新元古代贾园组混积岩物源和构造背景的地球化学示踪

在野外调查和岩石学研究的基础上,对皖北新元古代贾园组混积岩进行了系统的元素地球化学(包括稀土元素)分析,结果表明:该套混积岩主要由不同比例(1:1.5～1:9)的碳酸盐和陆源碎屑组分混合而成,属于"相缘渐变沉积混合"。其元素含量与碳酸盐组分和陆源碎屑组分比例密切相关,但La、Th、Zr及Sc等元素之间的比值主要受控于陆源碎屑而相对稳定,可以用于识别碎屑物源区及其构造背景。地球化学特征证实混积岩中陆源碎屑组分主要来自与大陆岛弧有关的长英质火山岩,但也存在少量古老基底的参与。结合最近研究进展推断,皖北新元古代沉积活动可能主要发生在与1.0～0.8 Ga之间,其沉积环境与Rodinia超大陆汇聚过程中导致的华北板块东南缘弧后伸展有关。

综放开采导水裂隙带高度预测方法

显式拉格朗日差分是８０年代才开始出现的一种新的数值分析方法，已成功地运用于边坡工程、挡土墙设计及围岩支护等方面。本文尝试将其应用于综采放顶煤条件下导水裂隙带高度的预测，结合新集矿１３０３综放工作面进行了模拟分析，根据采后覆岩应力变化特点及破坏状况确定出导水裂隙带高度。实践证明该法在导高预测方面较其它数值方法具有较大的优越性。

鲁西地壳隆升的伸展构造模式

伸展链锁断层系,形成了鲁西的主导构造格局,即“块断”构造。它是由中、新生代两次伸展运动形成的。伸展运动与幔源岩浆活动有着密切的成生联系。两次伸展运动经历过程是:先是上地壳拉开,形成断裂;其后是因处在伸展断层下盘的泰山—鲁山—沂山断块的上隆,从而启动泰山—鲁山—沂山以北,沿早前寒武纪与古生界不整合界面发生的浅层次的滑脱运动;在深层次滑脱层上部的“分叉”断层以“接力式”传递伸展。浅层次滑脱向北运动,深层次滑脱向南运动,泰山—鲁山—沂山断块成为南、北滑脱断层的共同下盘,它因上部物质拉开卸载而均衡回弹上隆,深层次滑脱面下的中地壳硅—铝质岩向回弹上隆体下的虚脱空间中汇聚加厚,在地堑系下部减薄;回弹上隆体下硅—铝质加积体冷却,将地堑系封住,然后壳幔物质均衡调整,软流圈发生对流运动。伸展运动的结果,形成了以泰山—鲁山—沂山为核心的鲁中块隆,它至今耸立于周围以平原地貌为标志的地堑系之间,隆起的高点,就是当今的泰山。

层滑构造煤岩体微观特征及其应力应变分析

层滑构造在煤层及其顶、底板间普遍发育 ,它对地质勘探、煤矿生产、矿井工程灾害防治以及煤层气的开发等方面都有着重要影响。本文以淮北煤田海孜煤矿为例 ,在研究宏观层滑构造带组合特征的基础上 ,探讨了层滑构造的微观特征和形成机理。构造煤是层滑引起的煤层流变最显著的特征之一。通过对构造煤与构造岩的微观特征测试 ,发现层滑运动除了产生脆性变形外 ,还产生较强烈的塑性变形。利用煤镜质组光率体各向异性和构造岩组构 ,结合层滑构造的实测数据进行了煤岩体应力、有限应变分析。结果表明 :层滑构造以顺层剪切为主 ,煤层受力的主要方向为NW—SE向。

煤中微量元素在燃烧过程中的变化

在分析微量元素燃烧过程中迁移变化机理的基础上 ,对电厂用煤和煤灰进行了采样测试 ,分析了电厂燃煤过程中微量元素的析出变化及在各种灰中的分布富集规律 ;同时用五个不同的温度段分别对煤进行了燃烧实验 ,研究了在不同温度下 ,微量元素从煤中析出的浓度和析出率。通过实验分析 ,多数有害微量元素在飞灰中的富集浓度高于其它灰中。燃烧时温度的高低是影响微量元素迁移析出的重要因素 ,温度越高 ,有害微量元素析出率相对越大。

煤中微量元素研究进展

煤炭是我国的主要能源 ,在煤炭开采、运输、洗选、淋溶 (滤 )、燃烧等其它加工利用过程中 ,煤中的微量元素要发生迁移、析出 ,并入侵到大气、水、土壤和生态环境中 ,最终影响人类生存和生活环境。煤中微量元素十分重要 ,是因为它们与环境问题、动、植物及人类健康密切相关。在研究微量元素时必须考虑微量元素的性质及毒性 ,它们主要依靠其含量、种类、存在形式、pH值、氧化—还原条件及其它因素。在全面综合国内外研究文献的基础上 ,分析了煤中微量元素的发现、分布规律、赋存状态、成因机理及微量元素的应用等方面研究的历史、现状 ,并对今后研究的重点内容和发展方向进行了较为详细的论述和分析 ,并指出在进一步深入研究煤中微量元素地球化学的基础上 ,加强微量元素环境学方面的研究是今后煤中微量元素环境地球化学研究的重要内容。

淮北海孜煤矿断层与层间滑动构造组合型式及其形成机制

煤矿中煤层断层与层间滑动构造(简称层滑构造)发育普遍,可出现不同形式的组合。进行煤层断层与层滑构造及其组合型式的研究,对分析区域构造变形史、查明和预测煤层赋存规律、研究煤的耗散流变、煤层气的开发以及预防煤与瓦斯突出都具有重要作用。本文以淮北矿区海孜煤矿为例,在现场观测的基础上,分析总结了7、8、9和10煤层的断层与层滑构造的组合型式,并探讨了其形成机制。由于7、8、9和10煤层及顶、底板岩层组合的差异,不同煤层构造变形有较大区别。由于海孜煤矿岩层和煤层经历了多次构造活动,断层和层滑构造间产生了不同的空间组合,具体表现为3种型式:断层与层滑构造的同期扩展、断层与层滑构造组成块体及断层与层滑构造间的相互切割和限制。煤层的构造组合型式在很大程度上取决于构造应力作用、含煤地层的岩石力学性质和应变环境等。

卸压套壁法加固井壁的力学机理与工程应用

简要分析了位于巨厚冲积层表土下,竖井破坏的特点及力学机理。根据井筒破坏的力学机理,设计制定了预防和加固竖井破坏的技术方案卸压套壁法,并通过其一工程施工实例说明该方案的施工特点、效果及适用情况。

兖州矿区煤中某些微量元素的赋存状态研究

微量元素的赋存状态决定其在煤的加工利用过程中释放的难易程度和毒性,弄清其在煤中的赋存状态,对准确评价元素的工艺性能、环境影响、作为副产品的可能性以及在地质意义上都是十分重要的。分析了微量元素在煤中的有机亲合性,采用数理统计方法,求得了微量元素与煤中有机显微组分、三态硫、灰分之间的相关性,并在浮沉实验的基础上,分析了微量元素的存在状态,通过研究可知,Ge、Ga、U、V、Cu、Th、Pb和Zn主要以无机态存在于煤中,F和Cl可能以有机态存在为主,As无机态和有机态存在的机率相似。

华北含煤盆地构造分异与深部煤炭资源就位模式

以构造分异后的华北主要含煤区为例,进一步分析了华北晚古生代含煤盆地自中生代以来构造演化与分异的过程。在此基础上,提出了深部煤炭资源就位模式的概念。煤炭资源的就位模式:在周边板块及岩石圈深部动力学作用下,沉积盆地中形成的煤层经过各种构造作用,产生不同程度的构造改造并相应就位到不同空间所发生的模式;深部煤炭资源的就位模式则是指煤层形成后,历经多次构造改造并就位到深部空间所发生的模式。通过华北含煤区构造分异和煤层研究,系统地讨论了华北主要含煤区深部煤炭资源的就位模式,其主要就位模式包括:受逆冲推覆煤层变深的就位模式、受伸展煤层变深的就位模式、因复向斜煤层变深的就位模式、因坳陷煤层埋深增加的就位模式以及推滑叠加使煤层埋深增加的就位模式。

煤层气项目经济评价方法及应用研究

采用复杂系统“定性与定量相结合的综合集成方法”的思路 ,系统研究了煤层气项目经济评价方法 .采用层次分析和模糊决策相结合的方法 ,对晋城矿区煤层气项目经济性进行了综合评价 .研究结果表明 ,评价区煤层气项目经济效益好 ,潜在的经济效益和开发前景是非常乐观的 ,评价结果可为决策部门提供参考依据 .

海孜煤矿构造变形及其对煤厚变化的控制作用

分析了海孜煤矿岩、煤层组合特征 ,总结了 7,8,9,1 0煤层的断层、层滑构造和煤厚变化情况 ,探讨了断层与层滑构造的形成机制以及构造变形对煤厚的控制作用 .结果表明 :7,8,9,1 0煤层等软弱层属于塑性层 ,而各煤层及顶底板岩层组合及构造变形又有较大区别 .在多期构造应力场作用下 ,7,8,9煤层以层滑构造发育为主 ,形成煤层急剧增厚变薄带 ,并见压剪和张剪性两种层间断层 ;1 0煤层以中小型剪切式断层为主 ,层滑构造发育程度次之 ,煤厚变化幅度较小 .

辽河拗陷断层的选择性反转特征

辽河拗陷反转断层发育 ,表现形式多样 ,有下正上逆反转断层、断面倒转逆断层、具有花状构造特征的反转断层等。辽河拗陷的反转断层分布于次级构造单元的东部凹陷、西部凹陷和大民屯凹陷内 ,绝大多数发生于控制断陷沉积的北东向或北北东向的主干断层部位。在控制断陷发育的同一断裂系中 ,仅有部分断层发生反转 ,对于同一条断层 ,仅在某一区段发生了反转。在拗陷内形成了正、逆断裂并存 ,同一条断裂有正有逆的复杂组合特征。辽河拗陷的反转断层多属于局部反转 。

华北地台北缘中生代盆—山的耦合转移及其动力学分析

晚三叠—中侏罗世华北地台早中生代的盆—山关系使内蒙地轴的挤压隆升， 其南侧的山前盆地挠曲下沉形成含煤建造；晚侏罗世的盆地往北推移，在内蒙地轴南部及东部的Ｅ—Ｗ 向及ＮＥ向的山间盆地中，接受了周边山地的物源而形成磨拉石建造；早白垩世的盆地在区域伸展的环境中形成了ＮＮＥ向的断陷盆地，盆—山耦合仍是高处剥蚀、低处充填的浅层次的填平补齐关系。盆—山的迁移演化完成了由古亚洲洋构造域向滨太平洋构造域的转换。转换是在板内外、球内外和太阳系内外多种动因的配合下完成的。