根据煤变质程度进行内生矿床成矿预测的探索——以滇东北地区铅锌矿为例

滇东北地区煤变质程度高低与区内铅锌矿成矿的好坏具有明显的对应关系,认为这与煤系遭受的热水或成矿热液作用强度有关,据此提出了根据煤变质程度进行内生矿床成矿预测的新思路。并对其应用原则和基本方法进行了阐述。

滇东北地区煤变质程度与铅锌矿成矿关系初探

滇东北地区煤的变质程度具有与区内构造-成矿亚带一致的分带变化规律,其中以金牛厂-矿山厂亚带煤的变质程度最高,往北变质程度逐渐降低,往南变质程度则快速降低。同时探讨了其成因,认为峨眉山玄武岩浆的喷溢活动对区内煤变质程度的整体提高起着重要作用,而煤变质的分带性则可能与热液(水)变质作用有关。

煤结构与煤变质程度关系初探

本文研究了煤大分子结构的芳香性和缩合程度,查明了由褐煤到低变质烟煤,从低变质烟煤到高变质烟煤,再到无烟煤,煤结构变化有不同的特征,从而可以根据化学组成和结构特征划分煤变质阶段。

宜洛煤田煤变质程度显著性差异影响因素分析

根据宜洛煤田地质勘查和矿井生产阶段资料,从构造、岩浆活动两方面对煤田的地质背景进行分析,提出了以岩浆变质作用为主,动力变质作用为辅,且在不同地段这些作用的方式、强弱不同,是导致区内煤变质程度出现显著性差异的主要因素。

地温异常与岩浆岩协同作用下煤变质程度研究

基于在平顶山煤田提取的40个煤样和45组地温梯度数据以及岩浆岩侵入体分布情况,分析了煤变质程度的空间分布特征,研究了岩浆岩侵入和地温梯度对煤变质程度的控制作用。研究结果表明:平顶山煤田内同一矿井,下组煤变质程度高于上组煤;存在岩浆岩侵入体的十三矿二组煤的变质程度最高,燕山晚期岩浆岩侵入是控制煤田煤变质程度的关键因素;地温越高、地温梯度越大,煤的变质程度越高,地温场变化对煤变质程度有重要的影响。

煤变质程度对煤燃烧动力学参数的影响

利用热重-差热联用分析仪对宏测煤矿褐煤、大佛寺煤矿不粘煤和演马庄煤矿无烟煤进行程序升温试验,通过分析煤的热解参数、燃烧特性参数和燃烧动力学参数,量化分析了升温速率和煤变质程度对煤燃烧动力学参数的影响。结果表明:3种不同变质程度煤的特征温度和热解参数均随着升温速率的增大而呈上升趋势,特征温度会随着煤变质程度的升高而增大;3种不同变质程度煤的燃烧特性参数与升温速率呈正相关关系,其与煤变质程度呈负相关关系;3种不同变质程度煤燃烧的反应活化能随着煤变质程度的升高而增大,在升温速率为5℃/min条件下,宏测煤矿褐煤、大佛寺煤矿不粘煤和演马庄煤矿无烟煤着火燃烧的反应活化能分别为71.81kJ/mol、122.39 kJ/mol和186.27kJ/mol。该研究结果可为类似煤矿的煤自燃火灾防控提供理论基础。

煤变质程度考查中V^r与R^o的关系

采用回归分析的方法对煤田数据资料进行研究,得出煤变质程度考查中挥发分 V^r 与反射率 R^o 之间的关系,从而改变了煤质评价时两个重要指标的传统测定方法.

岩浆岩对九龙山煤矿煤变质程度的影响

九龙山煤矿位于安鹤煤田中部,区域构造形态受太行隆起与汤阴断陷直接控制。盆地基底为太古界和元古界古老变质岩系以及下古生界上寒武系地层。

贵州盘县某矿区孔裂隙发育及煤变质程度对煤储层渗透性影响初探

基于煤储层渗透性是煤层气资源开发成败的关键因素,结合贵州盘县某矿区的煤层裂隙发育程度,从研究区的部分煤层孔隙率、多组煤样的液氮吸附和压汞实验、煤样矩形网状裂隙发育形态、孔隙发育状况及煤岩裂隙形态等方面剖析了孔裂隙发育程度对研究区煤储层渗透性的影响。煤变质程度对贵州矿区煤储层渗透性影响研究表明:渗透率和孔隙度总体趋势随着镜质组最大反射率逐渐升高,有先减小后增大的明显趋势;煤阶较低煤层的煤岩孔隙度大,渗透率较高;随着埋深的逐渐增加,煤变质程度逐渐加大,其渗透率随之降低;但镜质组最大反射率大于2.5%时,煤层孔隙度和渗透率也随之变大。

不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究

为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。结果表明:4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,变质程度越高煤样的微孔分布非均质性越强,其微小孔拥有更大的比表面积,将会为瓦斯气体提供更多的吸附位,拥有更大的解吸量;4种煤样的微孔孔径多分布在孔隙空间较为狭小的区域中,约为7~9 nm;微孔结构在弱变形作用下的非均质性明显,在此区域内,较大的孔径分布均一;但从整体看,其连通性与变质程度关系不明显且孔隙以聚集和分布不均匀为主导。

不同变质煤的瓦斯膨胀能演化特征及其突出预测启示

为了提高煤与瓦斯突出(突出)预测的准确性,选取6种不同变质程度的煤样,开展高压压汞实验、等温吸附实验,计算瓦斯膨胀能,分析不同变质程度煤的瓦斯膨胀能演化特征及其与突出预测指标间的关系。结果表明:不同变质程度煤的孔隙结构与吸附性的差异,导致煤体所含的瓦斯膨胀能存在差异。煤的总瓦斯膨胀能与吸附瓦斯膨胀能随瓦斯压力的升高而增大,增加趋势逐渐变缓;相同瓦斯压力下,煤的变质程度越高,总瓦斯膨胀能与吸附瓦斯膨胀能越大。煤的游离瓦斯膨胀能随瓦斯压力升高呈指数增大;相同瓦斯压力下,游离瓦斯膨胀能随单位质量煤体孔隙体积的增加而增大。当R_(max)>1.6%,0.74 MPa对应的游离瓦斯膨胀能与初始释放瓦斯膨胀能突出临界指标42.98 mJ/g基本相等,进一步验证了游离瓦斯在突出触发阶段起主要作用,也为突出预测临界压力值采用0.74 MPa的合理性提供了科学依据。当R_(max)为0.6%~1.6%时,0.74 MPa对应的游离瓦斯膨胀能小于42.98 mJ/g,夸大了煤体所具备的突出潜能,会加大防突工作量。当R_(max)<0.6%,0.74 MPa对应的游离瓦斯膨胀能大于42.98 mJ/g,这会导致低指标突出灾害的发生。因此,在进行煤与瓦斯突出预测和防治时,应充分考虑煤的变质程度对突出的影响,研究可为突出预测提供新的科学依据和方法借鉴。

华北地区不同变质程度煤的物性特征及成因探讨

通过对采自华北9个矿区10块煤岩样品进行了镜质组反射率测定、显微组分分析、比表面积测试、显微裂隙统计和甲烷等温吸附试验,分析了不同变质程度煤的物性特征,并结合华北煤的变质背景,探讨了其物性差异的形成原因。研究发现,煤的变质程度和变质类型影响煤的显微组构、孔隙结构和裂隙演化规律,这是造成煤物性差异的主要原因。微观分析表明,煤在不同的变质阶段,其大分子结构发生一系列变化,造成煤的比表面积和吸附能力的大小呈现规律性的变化。

煤变质程度对瓦斯吸附能力的控制作用

为研究煤的变质程度对瓦斯吸附特性的影响,在已有研究成果的基础上,采用长焰煤、气煤和无烟煤干燥煤样进行等温吸附试验,通过压汞试验得到孔隙结构和连通性特征,研究了煤的孔隙发育特征对瓦斯吸附能力的控制作用,并从煤的大分子结构、平衡水分含量、显微组分3个因素出发阐述了煤的变质程度对瓦斯吸附能力的影响。结果表明,煤的孔隙发育特征、大分子结构、平衡水分含量、显微组分等因素综合影响瓦斯吸附能力,其中煤的孔隙发育特征起主控作用,不同变质程度煤的吸附能力与孔隙结构特征变化规律一致,煤的大分子结构通过改变有效比表面积、煤分子结构与甲烷分子的吸附作用以及水分含量影响吸附能力,平衡水分含量和显微组分主要通过改变比表面积影响吸附能力。

不同变质程度煤自燃特性实验研究

利用程序升温实验装置对不同变质程度的煤进行氧化升温实验,对实验过程中的临界温度变化,CO、CO_2、CH4浓度变化等的关系进行分析。分析结果表明:煤的临界温度随煤的变质程度增加而升高64.79℃(长焰煤)、69.86℃(不黏煤)、71.23℃(气煤);CO、CO_2、CH43种气体升温过程中的浓度变化随变质程度的增加而减小;煤的氧化自燃倾向性在一定程度上随煤的变质程度的增加而降低。

不同变质程度煤微观结构特征的试验研究

不同变质程度的煤具有不同的自燃倾向性,研究煤的微观结构特征,对揭示和表征不同变质程度煤自燃的内在属性具有重要意义。以巴拉普库利亚、张家口、龙固、埠康等7个矿区的煤样为研究对象,分析了不同变质程度煤的表面特性、微晶结构和官能团的变化规律,进一步揭示了煤自燃性的内在微观机理。结果表明:煤表面性质参数随变质程度加深先减小后增大,微晶结构阶段性是导致这种变化的关键,且煤Cdaf为90%左右是转折点;随变质程度加深,煤分子内部微晶结构排列逐渐有序化,芳香环深度缩合,脂肪层结构含量减少,煤自燃性减弱;随煤变质程度加深,煤分子中羟基、羰基、烷基醚和芳香醚等官能团的含量均逐渐降低,这些官能团数量的差异决定了煤内在自燃性的难易程度。

不同变质程度煤自燃指标气体优选

指标气体作为预测预报煤炭自然发火的主要手段得到广泛应用,而其关键问题在于指标气体对煤自燃预测的灵敏度与准确度。总结前人研究成果,根据指标气体选取原则,在此基础上进行不同煤种煤样实验研究。采用程序升温-气相色谱试验,分析煤自燃氧化过程气体产物与温度之间的关系,选取各煤种适宜的指标气体,并以温度为参考对各气体预测指标进行灰色关联度分析,从中筛选出关联度最高的前3种气体预测指标作为主要预测指标与辅助指标,从而提高煤炭指标气体预测预报指标的可信度。

不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征分析

以4种不同变质程度的煤为研究对象,在实验室基础参数测定和不同温度下的吸附试验基础上,利用Langmuir吸附动力学方程和热力学理论,构建了表面自由能变化值和等量吸附热的三维计算模型,进而分析了不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征。结果表明:煤的表面自由能变化值随着压力的增加先迅速增加后缓慢增加,随着温度的增加而减小,煤的表面自由能变化值从大到小依次为焦煤、肥煤、长焰煤、无烟煤,单位面积的吸附量随着变质程度的变化关系也是如此;煤的吸附能力和比表面积均呈现先减小后增加的U型趋势,从大到小依次为无烟煤、长焰煤、肥煤、焦煤,煤的变质程度主要是通过比表面积来影响煤的吸附能力;煤的等量吸附热随着吸附量的增加而变大,随着温度的升高也变大,初始等量吸附热随变质程度的增加而逐渐增加,从大到小依次为无烟煤、焦煤、肥煤、长焰煤。

华北石炭、二叠系煤化变质程度与煤层气储集性的关系

煤化变质程度与煤层气储集性关系密切。华北石炭、二叠系煤化变质程度分为低、中、高三级。低演化变质程度的煤，微孔隙发育而大中孔隙及裂隙不发育，渗透率和解吸率虽然较高，但吸附性和甲烷含量较低，对煤层气的扩散、运移不利。高演化变质程度的煤因受高温高压的影响，亦是微孔隙较发育而大中孔隙及裂隙不发育，虽然吸附性和甲烷含量高，但渗透率和解吸率都低，是储层评价中不利的煤级。中演化变质程度的煤，因温度和压力适中，产生大量的内裂隙，大中孔隙十分发育，增加了渗透性和孔隙连通性，大量的气体生成后得以吸附保存，在勘探开发中易降压、解吸、扩散和运移，是煤层气勘探中最有利的煤级。太原－长治－郑州弧形高演化变质带的内外翼及弧形内侧太行山东麓含煤区是寻找煤层气的有利地区。

不同变质程度煤燃烧阶段碳氧化物生成规律

为鉴定煤矿火灾事故封闭火区内不同煤种生成气体组分及研究其变化过程,通过热重试验确定煤燃烧阶段的温度范围。用双管电炉自制程序升温系统,进行4种不同变质程度的煤的燃烧试验,分析生成的CO和CO_2体积分数、耗氧量及CO初现温度变化规律。结果表明：褐煤、气煤、焦煤和瘦煤燃烧阶段温度分别为247~433℃,279~542℃,313~574℃和333~618℃;随着变质程度增强,生成CO气体的初始温度滞后且CO的生成量减小,CO体积分数最大值和总浓度升高,CO_2体积分数最大值和总体积分数下降;燃烧阶段O_2,CO和CO_2体积分数与温度有二次函数关系。

不同变质程度煤的FTIR和HRTEM及TG分析

为了研究煤的结构演化特征,选用四种不同变质程度的煤样,采用傅立叶红外(FTIR)测试手段从分子尺度上对大分子结构进行解析,得到红外结构参数;应用高分辨率透射电镜(HRTEM)测试手段从聚集态尺度上对微晶结构进行表征,统计分析晶格条纹长度,得到微晶结构参数;利用热重(TG)测试手段对煤样进行热解模拟,得到热解特征参数;分析对比各项参数,探究煤演化过程中的复杂性规律。结果表明:芳香烃含量、脂肪链长度和热稳定性呈正相关;FTIR参数中的有机成熟度指数C、HRTEM参数中的高环数芳香层片(5×5~8×8)含量和TG参数中的热解初始温度θi具有相关性。当C减小时,含氧官能团含量的减少为高环数芳香层片中的含氧官能团含量的减少,热稳定性减小,θi减小,反之亦然;脂肪烃含量和生烃潜力呈正相关,和芳香烃含量呈负相关。在镜质组反射率Romax为0.6%~2.05%这一阶段,HDG6和GD2中含氧官能团等杂基脱落后才能继续芳构化。