依兰盆地煤与油页岩赋存特征及成矿规律研究

以典型的新生代断陷盆地依兰盆地为例,通过野外实测剖面、室内综合分析,研究其发育的丰富的泥页岩、油页岩、煤资源的赋存特征及形成条件,并从古气候、古环境及古构造等条件揭示了煤和油页岩的成因及成矿规律。在盆地初期的幕式构造沉降的背景下容易形成煤与油页岩伴生的含煤岩系,煤主要沉积在扇前浅水湖盆,油页岩直接沉积在煤层之上;而在盆地形成的扩张时期,容易形成稳定的油页岩沉积。该盆地的煤主要发育在湖沼相沉积,而油页岩主要发育在湖沼相和湖泊相。依兰盆地控盆断裂控制了煤和油页岩的分布规律,在靠近断裂F1的煤和油页岩厚度较厚,随着湖盆的沉积范围扩大,表现了一种从湖平面逐渐向岸上超的过程。综合孢粉分析结果可知:煤形成的气候总体为温暖潮湿,而油页岩形成的气候总体呈现向气候温和、温度下降的发展趋势。在达连河组的湖泊发育时期,温暖、潮湿亚热带气候,水面风力较弱的气候,容易形成有利于油页岩形成的还原稳定的深湖环境。

黑龙江依兰盆地古近系煤与油页岩共生特点及层序地层格架

黑龙江依兰盆地是我国典型的煤与油页岩共生盆地,通过对盆地古近系达连河组层序地层格架下煤与油页岩共生特征进行研究,识别出四种煤与油页岩共生组合,即煤层/油页岩/煤层组合、油页岩/煤层/油页岩组合、油页岩/其它沉积/煤层组合及油页岩/煤层组合。将达连河组划分为一个三级层序,其内部可以识别出4个体系域:低水位体系域(LST)沉积期,在地势低洼处发育厚度不大、分布局限的油页岩,向隆起区尖灭;湖扩张体系域(EST)沉积期,4种煤与油页岩共生组合均有发育;湖扩张体系域从早期到晚期、从滨湖到湖中心,共生组合中煤层厚度逐渐减小,油页岩厚度逐渐增大;早期高水位体系域(EHST)沉积期,主要发育厚度巨大、分布稳定的油页岩;晚期高水位体系域(LHST)不发育煤层和油页岩。可容空间增加速率与沉积物堆积速率的相关关系控制了煤、油页岩的发育和相互转换。

内蒙古金宝屯矿区煤与油页岩共生沉积环境及层序演化

在系统分析内蒙古金宝屯盆地协尔苏组钻孔岩心、测井、古生物等资料的基础上,对金宝屯盆地的煤与油页岩共生发育的沉积环境、层序地层特征等进行深入研究。研究发现,协尔苏组存在两种煤与油页岩共生组合类型(自上而下):煤层-油页岩(C-OS)组合和煤层-油页岩-煤层(C-OS-C)组合,主要发育于深湖-半深湖向三角洲过渡的环境,煤与油页岩共生组合仅发育在盆地演化晚期的高水位体系域。构造运动、基底地形、水体深度与分层等因素综合控制了煤、油页岩的发育与展布,进而控制了煤与油页岩共生组合发育的类型、演化及展布特征。

煤与油页岩上行卸荷联合开采破坏行为及模拟分析

基于龙口北皂煤矿工程背景,提出了煤与油页岩上行卸荷联合开采方法。指出了煤与油页岩联合开采需要解决的关键问题:油页岩破坏机理与峰后强度特性、油页岩工作面布置与回采巷道围岩控制、煤与油页岩联合开采的非连续破断数值分析等。研究认为油页岩在下部煤层开采后处于峰后破坏阶段,之后被重新压实,强度有所回升,油页岩开采应处于中间某一合理强度区间。研究表明北皂矿煤2与油页岩联合开采的合理层间距范围为[13.2 m,32.9 m],且油页岩开采工作面应滞后煤层开采工作面大于125 m。煤与油页岩联合开采在龙口北皂矿成功进行了工程实践,取得了良好的经济效益,实现了煤矿的可持续发展。

黄县盆地古近系煤与油页岩共生组合类型及发育特征

黄县盆地是我国东部重要的煤与油页岩资源赋存区。采用沉积学、层序地层学及构造地质学等多种学科研究方法,对黄县盆地煤与油页岩组合类型进行研究,并在层序地层格架下分析不同组合类型的沉积环境演化,这对于该区煤与油页岩资源勘查具有重要意义。研究结果表明:(1)该区煤与油页岩组合类型有四种型式:油页岩/其它沉积/煤层共生组合(煤4-泥岩-油4组合)、煤层/油页岩共生组合(煤3和油3,煤1和油2)、油页岩/煤层/油页岩共生组合(油2-煤1-油1)和油页岩/煤层共生组合(油上1和煤上1)。(2)在黄县断陷盆地古近系地层沉积充填序列中识别出两类三个性质不同的层序界面(SB1、SB2、SB3),其中李家崖组可划分出2个三级层序,各层序具有四元结构特点,即由低水位体系域、湖扩张体系域和早期高水位体系域、晚期高水位体系域组成。(3)黄县盆地古近系煤与油页岩共生组合主要在层序的低位体系域与湖侵体系域中发育,特别是在湖侵体系域中煤与油页岩组合类型丰富,主要与湖侵体系域复杂的沉积环境演化有关。

煤与油页岩共生成矿系统

为了揭示煤与油页岩共生于同一盆地相互依存、相互制约和共生成矿等原理,通过对煤与油页岩共生盆地特征综合分析,提出了煤与油页岩共生成矿系统并分析其影响因素,指出主要地质要素包括煤与油页岩共生岩系、煤及油页岩层、顶底板岩层以及上覆岩层等静态因素,和构造演化、煤与油页岩共生岩系形成的气候、盆地内的古生物演化与分带(层)、盆地边缘地区古植物的分布、水介质的性质变化(水体分层机制)、聚集及流动等的动态因素,由此确定了二者共存系统的主要地质作用。依据盆地演化史、成矿保存机制和后期的改造作用,将煤与油页岩共生成矿系统划分为4个子系统:成矿作用系统、含矿盆地系统、煤与油页岩(群)系统以及含煤与油页岩区块系统,该系统可以通过反映各种地质因素和地质作用的剖面图、平面图及专门性的技术图件和各种矿产资源的储量数据、演化事件等来描述。

黄县盆地黄县组沉积演化及煤与油页岩共生

在系统收集黄县盆地黄县组地质资料的基础上,综合运用沉积学、高分辨率层序地层学和盆地分析学等理论与分析方法,探讨了黄县组煤与油页岩共生的成因机制。在黄县组中可以识别出1个超长期旋回、2个长期旋回和6个中期旋回。黄县组发育煤与油页岩共生组合,其沉积环境演化可以划分为6个阶段,即盆地初始形成阶段、盆地缓慢扩张阶段、盆地逐渐萎缩阶段、再次缓慢扩张阶段、快速扩张阶段以及逐渐消亡阶段。受构造活动、可容空间变化、沉积物供给等因素控制,盆地初始形成、萎缩和消亡阶段不利于煤和油页岩的共生;盆地缓慢扩张阶段有利于煤和油页岩的共生,其中厚度较大的油页岩主要发育在基准面上升-下降的转折位置;盆地快速扩张阶段发育煤层和泥灰岩共生。

煤与油页岩共生互层条件下联合开采方法探索

介绍了哈尔滨依兰矿区煤与油页岩赋存特征及联合开采可行性与开采方案,一套生产系统既解决煤炭开采又将其顶板油页岩合理回收。联合开采同时解决了不可再生的两种能源的有效回收,具有极大的经济价值与社会价值。

山东五图煤矿李家崖组煤与油页岩共生沉积特征研究

为了研究断陷盆地内煤与油页岩共生发育的沉积环境特征,以山东五图煤矿古近系李家崖组为研究对象开展研究。通过对李家崖组进行岩石学、沉积学等研究发现,该组内共发育5种煤和油页岩共生组合类型,自上而下为:油页岩-煤层组合(OS-C)、煤层-油页岩-煤层组合(C-OS-C)、油页岩-煤层-油页岩组合(OS-C-OS)、煤层-油页岩组合(C-OS)、油页岩-其他沉积物-煤层组合(OS-M/S-C);这些共生组合主要发育在三角洲、滨浅湖和半深湖环境。在湖泊发育初期,一般发育孤立的煤层或油页岩;在湖泊快速扩张期,构造较为活跃,沉积环境变化较快,各种共生组合均可发育;随着水体逐渐变深,共生组合中煤层厚度逐渐减小,油页岩的厚度逐渐增大;在湖泊稳定沉积期,主要发育油页岩-煤层组合,该时期油页岩的厚度最大、最稳定;在湖泊萎缩期,可以发育多种共生组合,主要发育煤层-油页岩组合,水体逐渐变浅,共生组合中煤层厚度逐渐增大,油页岩的厚度逐渐减小;在湖泊消亡期一般不发育油页岩,仅有煤层发育,煤层厚度较大和稳定性较好。在横向上,从滨岸向湖中心,煤和油页岩共生组合中煤的厚度逐渐变薄、尖灭,而油页岩则逐渐变厚,在湖中心厚度达到最大。整体而言,断陷盆地中构造的频繁活动和水体深浅变化,是控制煤与油页岩共生发育特征的主要因素。

煤与油页岩共采条件下自然发火标志气体及预报指标体系研究

针对梁家矿煤与油页岩共采条件下采空区自然发火情况下的标志性气体优选的问题,选取1105工作面样品运用程序升温实验进行了煤与油页岩自然发火气体产物模拟试验,分析了CO、烯烃、烷烃及其比值的产生规律,进行了煤与油页岩自燃预测预报体系研究。结果表明:CO出现的临界值温度在40℃左右,标志着煤与油页岩已经开始产生反应;C_2H_4出现在120℃左右,标志着煤与油页岩进入加速氧化阶段;C_2H_4/C_2H_6、C_2H_4/C_3H_8可以作为预测煤与油页岩自然发火进程的辅助标志气体。同时,根据CO、C_2H_4等气体释放量,确定了梁家矿煤与油页岩自然发火标志气体判别参数。

黄县盆地李家崖组煤与油页岩共生成矿特征与组合成矿模式研究

通过对黄县盆地李家崖组煤与油页岩共生组合进行构造演化、体系域、矿物质来源、水体性质、油页岩厚度等因素的分析发现,在盆地的构造演化过程中,煤与油页岩共生组合大都发育在盆地快速沉降期,这种共生组合的厚度一般不大,但可以多期出现;在盆地沉降早期可以发育厚度和分布范围均不大、期次较少的煤与油页岩共生组合,盆地演化晚期可以发育厚度和分布范围相对较大、期次较少的煤与油页岩共生组合。在水进水退之中,成煤原始物质泥炭沼泽在原地形成了煤与油页岩的不同组合成矿模式。

基于共生互层的立井井筒煤与油页岩基础参数测定方案设计

论文以中煤龙化公司依兰三矿立井井筒施工期间揭露煤与油页岩为例,对基础参数测定方案设计进行探索,为揭露立井井筒施工中共生互层的煤与油页岩提供了可靠的依据,对类似矿井建设具有重要的指导意义。