准东煤田构造特征及控煤作用研究

构造控煤在采矿安全中扮演着重要的角色,但现有资料对准东煤田构造研究较少,为使煤炭安全高效开采,需有针对性地进行煤田开采地质条件研究。以准东煤田构造特征为研究对象,通过统计断裂构造信息,使用分形维数(分维)定量表征了构造复杂程度,探讨了准东煤田现今构造特征和构造动力成因,分析了构造特征对煤田开采地质条件的影响。结果表明:准东煤田断裂以正断层发育为主,少量大型走滑断层;通过对构造复杂程度的定量表征,煤田大部分区域构造分维为0.5~0.9,表明煤田的总体构造格局较复杂。准东地区主要经历了晚海西期、印支期、燕山期及喜马拉雅期四期构造运动,其中在侏罗系煤层形成后,燕山期南北和东北向挤压应力对煤田改造作用较大,且在该期构造运动后准东煤田构造格局基本形成。受多期构造演化作用的控制,准东煤田形成了多种典型控煤构造样式:复向斜型褶皱构造划分了卡拉美丽山前凹陷带的构造格局;叠瓦式逆冲构造主要表现为构造上盘剥蚀严重,含煤性较差,而下盘煤系保存较好,两侧逆冲断层使得煤层遭受切割,煤层在断层的分界处工程地质条件较为复杂,增大了开采难度;推覆式构造主要表现为使煤系在垂向上重复出现,在煤田勘探时增加了找煤难度,发育部位普遍地应力较大,挤压构造应力的集中,在煤矿生产时易出现矿井动力灾害。因此,针对不同构造样式的煤层,需提出相应的开采模式。

新疆准东煤田土壤重金属来源与污染评价

选择新疆准东煤田五彩湾露天煤矿为研究区,通过测定研究区内不同采样点土壤中Zn、Cu、Ni和Cr 4种重金属元素的含量,利用GIS技术和多元统计方法分析重金属的空间分布特征和主要来源,并通过降尘量分布特征和区域DEM等因素探究重金属富集的原因,最后应用地累积指数评价重金属污染等级并估算其污染范围,结果表明:Cu和Ni的浓度分布特征相似,主要来源于土壤母质,浓度分布与人为活动关系不密切.Zn除与Cu和Ni的分布特征相似外,还在煤矿区域明显集中,其来源具有多源性,不仅来源于土壤母质,也部分来源于煤矿开采时扩散的煤尘.Cr主要分布在煤矿和人为活动频繁的区域,来源于煤矿开采中的煤尘和人为的活动.在距离煤矿约7km范围内土壤受到Cr不同程度的污染,污染程度最高为中度污染,总的污染的频率为28%.煤矿区域各个单元的污染程度存在以下关系:工业区>开采区>排土场>办公生活区.Zn和Cr的区域富集除了受煤矿区域特殊地形和地貌的影响外,还与煤尘的粒径和气象因素有关.

准东煤田煤地球化学特征

利用电感耦合等离子原子发射光谱和电感耦合等离子质谱仪对准东煤田不同勘探区煤样中常量和微量元素含量进行测定,对准东煤田主要勘探区煤地球化学特征与中国和世界范围煤地球化学特征进行较系统对比。划分煤中微量元素组合特征,归纳各区内煤的常量与微量元素亲和性。较系统地揭示了准东煤田煤中微量元素丰度和赋存状态,对煤田大规模资源开发利用地球化学环境条件及煤中伴生元素工业利用提供参考。

新疆准东煤田西山窑组巨厚煤层煤相特征及水进水退含煤旋回的判别

应用煤岩学、煤化学、煤地球化学理论以及多种煤相学的参数及其组合对新疆准东煤田五彩湾矿区ZKL805钻孔西山窑组巨厚煤层进行了煤岩煤质、煤相特征及成煤环境分析,并在巨厚煤层内部识别出了若干水进水退含煤小旋回。该巨厚煤层宏观煤岩类型以暗淡型煤为主,其次为半亮型煤及半暗型煤。煤层有机显微组分组总体以惰性组含量占优势,镜质组次之,壳质组含量极低。煤相类型主要为干燥森林沼泽,其次为潮湿森林沼泽。依据煤相参数的垂向演化,巨厚煤层内部识别出4个水进型、4个水退型及1个加积型含煤小旋回。巨厚煤层形成于覆水较浅、水体活动性较弱的稳定泥炭沼泽环境,垂向上由这些水退水进含煤小旋回叠加构成。

准东煤田露天矿区降尘、土壤重金属分布特征及生态风险评价

本文以准东煤田露天矿区降尘、土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg、As 6种重金属元素为研究对象,采用污染负荷指数法、地质累积指数法、潜在生态危害指数法对其进行生态风险分析。结果表明:研究区降尘重金属含量普遍高于土壤重金属,As为超标最严重元素,Pb为超标最轻微元素,且不存在生态风险;Cr、Hg、As为降尘、土壤中生态风险都较高的元素,降尘重金属生态风险较土壤更为严峻,相关分析表明Zn、Cu、Cr具有良好的伴生性,燃煤是As的主要来源;研究区内大气-土壤重金属污染元素主要为Cr、Hg、As,其他元素应做好防范工作。

准东煤田露天矿区土壤^(137)Cs剖面分布特征及侵蚀速率估算

为定量测算准东煤田露天矿区土壤风蚀量,采用放射性元素137Cs示踪法,对研究区各样点剖面土壤放射性活度进行分析。结果表明:非耕地137Cs分布于0—15cm的土层中,耕地达20cm土层;7个样点中,YN7、YN15为典型的侵蚀型剖面,YN5为沉积型剖面,YN18为典型的耕地型剖面,YN2分布层比较完整,呈负指数形式的分布曲线,是理想的背景值样点,YN19137Cs分布较浅,但表层却有较高的活度,表现为侵蚀—沉积复合型剖面。各样点的侵蚀速率分析表明:农田受人类耕作影响,侵蚀速率极小,为0.240t/(hm2·a);发生侵蚀的样点几乎都达到了剧烈侵蚀的标准;在半固定沙丘,由于地形作用,有风蚀颗粒的堆积;土壤表面板结在很大程度上阻止了风蚀现象的发生,甚至可能发生堆积,这主要取决于土壤类型。在干旱区,利用137Cs估算土壤侵蚀速率要综合考虑植被盖度、土地利用类型、地形、土壤类型等因子。

新疆准东煤田东部层序地层学及聚煤规律研究

首次以准东煤田东部煤矿勘查区为主要研究对象,以钻井岩心描述资料、地震和测井资料为基础,运用层序地层学、煤田地质学和沉积学等相关理论和技术方法,建立了准东煤田东部层序地层格架,重点研究了中侏罗统西山窑组层序地层特征,探讨了聚煤作用和聚煤规律.研究区内侏罗系可划分为两个二级层序和6个三级层序,西山窑组可划分为一个完整的三级层序,6个准层序组(4级)和19个准层序(5级).层序地层研究表明,西山窑组可采煤层主要发育于湖扩体系域(TST)末期和高位体系域(HST)早期,该时期较快的可容纳空间增加速率和较快的泥碳堆积速率间相平衡,有利于厚煤层的聚集.

准东煤田西山窑组层序地层对煤相演化规律的控制

运用层序地层原理,通过岩心和测井资料的综合分析,对新疆准东煤田西黑山勘查区西山窑组进行了层序地层研究,识别出3个体系域—)—低位、湖扩和高位体系域,并进一步进行了高频层序单元的划分。在层序地层格架的约束下,分析了西山窑组沉积体系的配置关系,识别出辫状河三角洲和湖泊沉积体系,进而细分为4个亚相和8个微相类型。同时,对煤岩样品进行了煤质分析和显微组分定量统计,确定了研究区煤相类型主要为潮湿森林沼泽相和干燥森林沼泽相。该区煤相的垂向演化规律受湖平面升降变化所控制,而湖平面的升降受层序地层格架的约束,在不同体系域中湖平面的变化控制泥炭沼泽的发育,从而决定了煤质煤相的演化规律。

准东煤田五彩湾矿区西山窑组巨厚煤层煤相研究

新疆准东煤田五彩湾矿区西山窑组煤层厚度稳定,分布广泛,煤质优良。笔者从成因角度运用煤田地质学、煤岩学、煤地球化学及沉积学等,进一步探讨西山窑组巨厚煤层煤岩组分特征、煤相类型。结果表明,煤层微观煤岩以镜质组为主,惰性组次之,含少量壳质组。相学分析表明,该区聚煤沼泽类型以湿地森林沼泽相为主,干燥森林沼泽相次之。少数样品指示成煤过程中短时期、周期性深覆水或开阔水域沼泽相存在。煤相分析显示,成煤环境具网状河三角洲沼泽相沉积特征。煤岩和煤相分析为聚煤环境分析、煤质评价和预测、煤的可选性评价等提供科学依据。

准东煤田中部矿区西山窑组巨厚煤层煤相分析

新疆准东煤田是近几年勘探确定的一个超大型煤田,已获得2136亿t探明储量,主要含煤地层中侏罗统西山窑组发育1～30层煤,可采煤层1～10层,可采煤层累积厚度19～87m。在该煤田中西部仅发育1个煤层,单层最大厚度可达87m。对该煤田中部矿区巨厚煤层煤相特征的研究结果表明,该煤层具有高的惰性组质量分数、低的灰分产率、低的凝胶化指数和相对高的结构保存指数;在泥炭沼泽形成时期,属于受物源影响较小相对干燥的高位泥炭沼泽;依据煤层中凝胶化指数的变化将该巨厚煤层划分出8个小层序;根据小层序内部凝胶化指数、结构保存指数和灰分产率的变化划分出水进型层序和水退型层序;该巨厚煤层以中间碳质泥岩为界划分为两个大的煤相旋回。每个旋回由下部水退型层序和上部水进型层序构成。这种构成样式受泥炭形成阶段的湖平面变化、基底沉降和泥炭的生长速率等因素的控制。

新疆准东煤田中侏罗统煤系镓元素的分布特征及赋存机理探讨

随着大型煤系稀有金属矿产的发现,煤中伴生微量元素的研究受到广泛关注,但目前对我国西北地区的煤系地层中稀有元素的研究程度较低。选取新疆东北部的准东煤田为研究区,基于煤样的煤质分析和微量元素数据,研究了煤中镓的分布规律、赋存特征及富集成因。研究表明:(1)准东煤田的中侏罗统煤层中镓明显富集。12个矿区煤中镓平均含量在20.78～47.98μg/g,大多高于或接近煤中镓的边界品位(30μg/g)。(2)煤田中镓的分布规律性明显。平面上,盆地周围煤中Ga含量较中部矿区高,特别是东北部和西南部由于分别受克拉美丽山和博格达山物源区的影响,煤中Ga含量异常高,部分区域超过了60μg/g,而中部矿区(ZD10740、ZD10464、ZD10407和ZD10841)的煤中Ga含量表现为从矿区边缘向中心逐渐富集;垂向上,大部分矿区煤中Ga含量从中侏罗统底部向上降低,而受到早燕山运动影响,靠近博格达山的矿区(ZD10740)表现相反。(3)煤中Ga主要以高岭石为载体,部分Ga也存在煤的有机质组分中。镓主要以细粒物质(胶体或有机络合物形式)搬运到沉积盆地,在潮湿覆水沉积条件下发生聚积。

煤相参数在煤层层序划分中的应用——以新疆准东煤田帐南西矿区为例

运用层序地层学原理和方法,利用钻探和测井资料以及煤的显微组分和煤相参数分析,对新疆准东煤田西山窑组的层序单元进行了划分,特别对煤层中的准层序进行了确定。研究结果表明:西山窑组为1个三级层序,并由低位、湖扩和高位体系域构成;在煤层中确定了水进型、水退型2种准层序类型以及缓慢水进型准层序组和相对快速水进型准层序组;湖扩体系域由水进型和水退型煤层构成,高位体系域由水退型煤层构成;煤层煤相总体为干燥森林沼泽。

可控震源在新疆准东煤田地震勘探中的应用

以新疆准东煤田库兰喀孜干地区煤炭资源地震勘探为例,介绍了2年来通过可控震源进行煤炭资源勘探的实践,认为利用可控震源在沙漠地区进行煤炭资源地震勘探,可解决沙漠成孔难,找不到理想的放炮激发层位问题,取得更为满意的勘探效果。

准东煤田准东二矿巨厚煤层开采方案设计

为解决准东煤田巨厚煤层开采问题,对比分析了分层大采高综采、分层大采高综采和综放相结合、分层综放开采三种采法,认为B1煤层开采应采用分层综放开采,合理割煤高度在5.0m以下,可分三层进行开采,减少煤层重复揭露次数,降低采空区自然发火几率。此外,开采可能面临覆岩控制、瓦斯、设备可靠性等问题,应加强防范。

新疆准东煤田西黑山勘查区西山窑组煤相特征

以新疆准东煤田西黑山勘查区西山窑组煤层为研究对象,采用成因参数法和煤相图解方法,同时结合沉积学方法进行煤岩、煤相分析,探讨泥炭沼泽类型及其演化规律。煤相参数研究显示,B1、B11、B21和B2煤层煤相总体为偏干燥的湿地森林和湿地森林沼泽,B12、B3和B4-5煤层总体为干燥森林沼泽;垂向上B1、B2、B3、B31和B6煤表现出显著的由湿地森林沼泽或偏干燥的湿地森林沼泽向干燥森林沼泽演化,反映覆水程度逐渐变浅,泥炭沼泽表面逐渐趋于干燥,表明成煤期泥炭堆积速率与基底的相对沉降速率持平或略高于基底沉降速率。

新疆准东煤田应用煤炭地下气化技术的探讨

通过具体分析认为,新疆准东煤田是生态环境脆弱地区,在准东煤电、煤化工基地建设中一定要用科学发展观实现煤炭资源开发与环境保护的协调发展,而煤炭地下气化技术已经成熟,有着经济、洁净、环保的优势;准东煤田深部有大量的煤炭资源,不能井工开采或开采不经济,若能利用煤炭地下气化方式开发,将开辟深部煤炭利用的新渠道。

新疆准东煤田复杂地层钻进技术

新疆准东煤田库兰喀孜干矿区地层复杂,容易发生套管跑管、断管、孔壁坍塌、孔斜等孔内事故,给钻探施工带来较大难度。结合工程实际,介绍了该矿区复杂地层钻进较为成功的技术措施和基本做法。

新疆准东煤田西黑山勘查区中侏罗统西山窑组辫状河三角洲-滨浅湖沉积体系

准东煤田中侏罗统西山窑组(J2x)含煤岩系形成于大型陆相湖盆。应用现代沉积学理论,结合钻井岩心描述、测井等资料,详细研究了西黑山勘查区西山窑组的沉积特征,共识别出辫状河流、辫状河三角洲和湖泊3种沉积相类型的6种亚相,11种微相。研究表明辫状河三角洲沉积具有较高的砂泥比,发育厚层复合砂体,典型的河口坝沉积序列,以及各种河流-湖泊交互环境下形成的交错层理、砂泥复合层理,多见生物扰动构造和滑塌变形层理。辫状河三角洲沉积与湖泊沉积在垂向上交互,侧向上共生。区域性分布的厚煤层主要发育于废弃的辫状河三角洲朵叶之上和於浅的滨浅湖区。

准东煤田二号矿井冲击地压灾害防治设计与研究

准东煤田大井矿区二号矿井首采B1煤层具有强冲击倾向性,为保障矿井安全生产和实现高产高效,文章从开拓方式设计、开采水平的确定、大巷布置、开拓布局、掘进和回采方案及防冲安全煤柱的留设六方面对准东煤田大井矿区二号矿井冲击地压防治做了专项设计,引进先进冲击地压监控监测体系,采取了冲击地压防治措施,保证了矿井的安全生产。

新疆准东煤田库兰喀孜干勘查区赋煤特征分析

该文以准东东部库兰喀孜干勘查区煤田钻探资料和勘探成果资料为基础,对区内煤炭资源分布特点、赋存特征和赋煤规律等方面进行了研究。区内主要含煤地层为中侏罗统西山窑组和下侏罗统八道湾组,含煤层23层,西山窑组19层,平均厚度45.55m,八道湾组3层,总厚度7.30m,其中2,9,13,15,17,21,23煤层为可采煤层,结合煤层厚度、岩性特征和测井结果,对区内煤层进行了对比。同时,从剖面纵向上总结了西山窑组和八道湾组煤层的垂向分布特征、含煤特征,总结了二者的平面展布特征,认为西山窑组煤层总厚度呈中间厚、四周薄的趋势,八道湾组煤层仅分布在井田中部和南部,厚度由南向北逐渐变薄。在此基础上,从沉积学特征、构造环境和沉积环境方面,对赋煤规律进行了浅析,认为煤层发育总体受沉积环境和基底沉降等地质条件的控制。