Research on Potential Fertilization of Coal Gangue in the Weibei Coalfield,China

Based on the systematic analysis of the coal gangue in Weibei Coalfield, such as petrologic characteristics, chemical composition, nutrient elements, deleterious elements, and the transformation, and compared with the soil element content background values of Loess Plateau and national harmful materials controlling standards, we conclude that the coal gangue in the Weibei Coalfield has huge potential to be used as clay fertilizer.

渭北煤田下峪口矿二叠纪煤中稀土元素地球化学研究

运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对渭北煤田韩城下峪口矿二叠纪主采煤层及其顶底板中的稀土元素进行了测定。在此基础上,全面分析了稀土元素的含量特征和分布模式,探讨渭北煤田二叠纪煤中稀土元素的主要来源及赋存状态。结果表明:与华北和中国煤均值相比,本区煤层中稀土元素相对不富集,∑REY平均含量为87.70μg/g;剖面上,2号煤中稀土含量稍高于3号煤,3号煤层中自上而下,稀土元素含量呈降低的趋势,在顶底板中出现富集。研究区煤层中轻稀土元素相对于重稀土元素明显富集,Ce呈微弱正异常,成煤沼泽受海水的影响程度较小。Eu明显负异常,且∑REY含量与CaO含量呈负相关关系,说明当时的成煤环境为酸性-还原环境。煤层与其顶底板样品中稀土元素分布模式相似,成煤期间物质来源基本一致,陆源物质供应相对稳定。煤中稀土元素含量与灰分呈不太显著的正相关关系(R=0.216),表明煤中稀土元素可能以无机态和有机吸附态共存。

韩城矿区南中深部隐伏逆冲构造的发现及其地质意义

分析隐伏逆冲构造变形特征，揭示构造形成机制，开展构造预测，指导煤地质勘查。通过地表精细观测、二维地震勘探及钻探工程验证等综合方法，在发现并了解其形态学特征基础上，分析表层构造与深部构造耦合关系，结合古构造应力场，阐述构造成因。结果发现南北向深部隐伏逆冲构造，西倾东冲，断面倾角为20°~35°，断于石盒子组内和下伏含煤岩系及其基底内，地层垂直断距为190~260m，水平断距260~470m；浅部地层表现为同向展布的不对称背斜构造，二者空间上密切共生，几何学和运动学具相关性，成因上具统一性；浅层背斜构造是深层逆冲作用控制下断展褶皱作用的结果。隐伏逆冲构造是燕山运动中期盆地内部因阻抗来自东侧构造挤压应力，而产生的反向逆冲构造作用响应。该逆冲构造错断煤层，造成煤层重复，控制了煤层的空间分布，构成韩城矿区南中深部重要的构造边界。

韩城矿区南部构造变形特征与构造成因

以地表观测与最新的地震和钻探等工程资料为依托,运用构造解析研究思路与方法,对韩城矿区南部进行构造应力场与期次恢复,讨论研究区构造变形特征、形成机制及变形期次。分析研究区构造变形特征与构造空间组合关系,划分控煤构造样式,揭示构造成因,进行含煤有利区构造预测与评价。结果显示,区内存在NEE向挤压断块、NEE向复式地堑构造及NNE向挤压隆升—伸展断陷复合构造等3种构造样式,以NEE向复式地堑构造为主;研究区自三叠纪后经历了印支运动期NNW向挤压、燕山运动中期NWW向挤压和喜马拉雅运动期NE向挤压兼右旋剪切与NW—SE向伸展断陷作用3期构造作用,最大主压应力方位分别为335°、285°、44°;NEE向的正断层系是喜马拉雅运动期沿先存的同向优势构造剪节理面进一步发育而成,构成了区内特征性构造,控制了区内煤层空间赋存状况,其发育程度直接影响区内煤炭资源下一步勘查与开发进程。研究区东北部煤层埋藏深度适中,构造简单,是煤炭资源赋存条件最有利区,通过进一步勘查评价,有望成为韩城矿区重要的资源接续地之一。

陕西省渭北煤田石炭—二叠系层序地层与聚煤作用研究

利用钻孔岩心资料及层序地层学的观点,对陕西省渭北煤田石炭—二叠纪煤系地层进行了层序地层学的分析。以奥陶系顶部区域不整合面、太原组最大海泛面的K2灰岩"1分层"的顶面、山西组底部的"北岔沟砂岩"(K4)底面和下石盒子组底部"骆驼脖子砂岩"(K中)底面等界面为层序界限将研究区内含煤地层划分为3个三级层序SQ1、SQ2、SQ3。在层序格架内,对煤层的聚集规律进行研究,结果表明,渭北煤田主要可采煤层3号、10号、11号煤层主要形成于海侵体系域中晚期,4号、5号煤层形成于高位体系域的中晚期。

渭北煤田地下水特征及保水采煤研究进展

绿色开采已经成为矿山建设的最基本要求。保水采煤作为绿色开采技术体系的重要组成部分,重点在于解决矿区煤层开采过程中地下水资源和生态环境保护问题。通过总结渭北煤田岩溶地下水的水文地质特征,阐明煤层开采与奥灰岩溶水的关系,综述渭北煤田开展保水采煤研究中取得的成果。结果表明:渭北煤田奥灰岩溶水位整体上呈下降趋势,近30年内水位下降了18.5 m左右,下降速率为0.64 m/a。澄合矿区东部及韩城矿区5号煤层均处于岩溶水位水平之下,煤层开采受到岩溶水的严重威胁。5号煤层底板突水机理包括:①底板有效隔水层较厚,断层切割K_2(上石炭统太原组石英砂岩和灰岩含水岩组)与峰峰组二段灰岩含水层之间的铝质泥岩隔水层,水压破坏与采动底板破坏区相互导通,产生突水;②有效隔水层相对较薄,高承压水头产生的破坏区与采动底板破坏区相连,发生突水。将K_2及以下隔水层全面进行注浆改造,使其产生25~30 m的有效隔水层,能实现保水采煤。围绕着注浆改造保水采煤,渭北煤田在地质条件综合探测、注浆材料研发、带压开采预测、地下水监测等方面都取得长足进展。渭北煤田承压水体上保水采煤技术在类似地区具有借鉴意义。

底板承压水保水采煤技术与工程实践

为解决底板承压含水层上带压采煤问题,以董家河煤矿为例,在研究5号煤层下伏含(隔)水层特征及煤层开采底板破坏深度的基础上,分析了突水危险性,制定了承压水体上保水采煤技术体系。结果表明:奥陶纪灰岩峰峰二段含水层是本区5号煤层开采主要充水水源,突水系数大于0.06MPa/m的区域占矿区面积的43%,K2及K3含水层既可成为奥灰水突水通道,也可改造成隔水底板,对5号煤层安全开采意义重大。同时提出了"监测预报,超前探测,探治结合,综合防治"四位一体综合保水采煤技术体系,并在澄合矿区进行了工程实践,既指导本区安全生产,又保护奥陶系375 m水位。

龙亭矿区中深部11~#煤层煤质特征分析

在收集研究区最新勘查资料的基础上,对11#煤层的煤质特征进行研究,结果表明：11#煤呈黑色-褐黑色,以半亮煤型为主,为中煤级煤第Ⅶ阶段;原煤总体属中灰煤,灰分等值线呈＂耳＂状,NNE向延伸,由SE向NW灰分逐渐变高;原煤总体属高硫煤,硫分等值线图呈＂X＂型,具北东~南西方向高,北西~南东方向低的分布特征。

龙亭矿区中深部4#煤层煤质特征及聚煤规律

在收集研究区最新勘查资料的基础上，对4#煤层的煤质特征及聚煤规律进行研究，为建设高产高效煤矿及下一步煤炭资源勘查提供地质依据。结果表明：4#煤原煤总体属中灰煤，由南向北灰分逐渐变高，南部以低灰煤为主，北部以中灰煤为主；原煤总体属低硫煤，硫分等值线呈“哑铃”型，具有中间低、东西两侧高和西南高东北低的基本特征；研究区南部乔8孔～乔11孔附近聚煤期后古河流冲蚀作用强弱控制煤层厚度及沉积范围，其它区域聚煤期同沉积构造控制煤层厚度及沉积范围。

龙亭—合阳勘查区构造应力场分析

以基础地质资料为依托,运用构造解析研究思路与方法,进行渭北石炭二叠纪煤田韩城矿区龙亭—合阳勘查区构造应力场分析,在此基础上揭示控煤意义。结果显示研究区自三叠纪后先后经历了印支运动期北北西向挤压、燕山运动中期北西西向挤压和喜马拉雅运动期北东向挤压兼右旋剪切与北西—南东向伸展断陷作用三期构造作用,最大主压应力方位分别为335°、285°、44°;北东东向正断层系控制了区内煤层空间赋存状况,其发育程度直接影响区内煤炭资源下一步勘查与开发进程。

渭北煤田煤岩层深部异常风化的成因类型

目的 探讨渭北C-P煤田深部煤岩层异常风化的成因类型。方法 通过大量井下地质调查、煤岩样品鉴定与分析,对所揭露的众多煤岩层风化点进行了研究。结果 渭北煤田存在岩溶塌陷裂隙导通风化型、断裂垂向导通岩溶风化型及断裂横向导通古窑风化型等3种深部风化作用成因类型;来自煤系底部与外界相通的奥陶系石灰岩溶洞中的空气及煤系浅部与古窑相通的空气是引起深部煤岩风化的主要因素,煤层上下部含水层及煤层本身与顶、底板岩石中的黄铁矿结核为促使风化作用的次要因素。结论 该研究为煤岩层深部风化带预测提供了依据。

韩城矿区南部断层构造特征及控煤意义

鄂尔多斯盆地是位于华北克拉通西部的侏罗-白垩纪沉积盆地。韩城矿区地处鄂尔多斯盆地南缘渭北断隆铜川-韩城断褶带东部边缘,煤炭资源储量较大,且中、深部区煤层气资源前景可观。对地表精细观测的基础上,利用二维地震勘探技术,辅以钻探工程验证,在韩城矿区南部新发现一南北向隐伏逆冲构造(F2),呈西倾东冲,断面倾角为20°~35°,断于石盒子组内和下伏含煤岩系及其基底内,地层垂直断距为190~260 m,水平断距260~470 m。浅部表现为同向展布的不对称背斜构造。二者空间上密切共生,几何学和运动学具相关性,成因上具统一性,浅层背斜构造是深层逆冲作用控制下断展褶皱作用的结果。隐伏逆冲构造(F2)的形成机制是燕山运动期盆地内部因阻抗来自东侧构造挤压应力,而产生的反向逆冲构造作用响应,具有反断层性质。该逆冲构造错断煤层,造成煤层重复,控制了煤层的空间分布,构成为韩城矿区南中深部重要的构造边界。

固体矿产开采充水条件分析

地下水文地质特征影响因素研究可以为开展矿井充水防治工作提供依据。本文结合渭北煤田某井田水文地质工程地质特征,系统分析探讨了地下水类型及含水层特征,进一步分析了井田各充水水源,阐明了地下水对煤层开采的影响,指导了煤田合理高效安全开发建设。