山东省单县煤田张集井田3煤层煤质特征及工业利用方向

山东省单县煤田张集井田主采煤层为3煤,该煤层结构简单,煤质优良,为低灰、低硫、强黏结性、成焦率较高的焦煤(JM25),次为肥煤(FM26)和1/3焦煤(1/3JM35),是山东省稀缺的优质炼焦用煤。煤质的综合研究表明,为达到珍惜和合理利用资源,并使其效益最大化,该煤层应以冶金和铸造用焦为主要加工利用方向。

地质构造因素与3煤顶板突水的关系

煤顶板突水是影响矿井生产和安全的关键因素,通过从理论和实践上的分析,认清了地质构造对3煤顶板突水的影响,最后提出了解决问题的办法。

瓦庄煤矿下石盒子组3煤松散顶板的安全支护

瓦庄煤矿目前主采下石盒子3煤,松散顶板,采深为400 m。根据同采区煤层相邻工作面的矿压观测数据、直接顶初次来压步距、老顶初次来压步距、平均来压强度、动载系数等数据,通过探索实践,技术人员提出了有针对性的设计方案和技术措施,探索出一种科学合理的支护方式。

东滩煤矿五七采区3煤层开采底板水害特征研究

为做好东滩煤矿下步五七采区复杂地质构造中水害防治,通过五七采区相关资料系统收集、整理与分析,采用理论分析、现场实测和数值模拟等综合方法对采区内开采底板水害问题进行系统研究,研究成果不但可以充分回收煤炭资源、延长矿井稳产年限;同时,也为其它矿井断裂构造和风氧化带相关研究提供技术借鉴。

简析5万m^3煤气柜运行中的问题及其措施

煤气柜是八钢二次能源综合利用的主要设备。对5万m3煤气柜在运行中存在的问题进行了分析，并提出了相应的处理措施。

平焰燃烧器煤/NH_(3)燃烧特性实验研究

随着“碳达峰,碳中和”目标的提出,将煤与NH_(3)混燃逐步减少煤电是实现降碳的一种新途径,但煤/NH_(3)的混燃特性尚不清晰。因此,基于平焰燃烧器开展煤/NH_(3)燃烧实验,探究了掺氨比(E(NH_(3)),0~100%)、煤/NH_(3)注入方式(预混、非预混)对燃烧特性的影响,采用相机、烟气分析仪,热电偶检测了火焰形态、燃烧器上方高度(Heights Above Burner,HAB)中心沿程烟气中气体组分及温度分布情况,并测定了飞灰中未燃碳的含量,得到:在燃烧初期,煤/NH_(3)争夺O_(2)的现象更明显,由于燃烧区NH_(3)燃烧产生的富水气氛,使得在预混低E(NH_(3))下,CO与OH发生反应,CO质量浓度降低,而在高E(NH_(3))下,一方面NH_(3)优先与O_(2)结合,导致大量碳不完全燃烧,另一方面,富水气氛促进了煤的气化反应,导致燃烧还原区的CO质量浓度大幅升高,最高可达19773.05 mg/Nm^(3),但此过程改变了焦炭的孔隙结构,增加了焦炭的比表面积,加快了煤粉的燃烧进程,使预混条件下飞灰残炭量由13.90%(纯煤燃烧)降低至13.44%(E(NH_(3))=80%),过早注入NH_(3)会减轻燃烧前期NH_(3)燃烧对煤粉的预热作用,降低在火焰反应区的燃烧强度;掺NH_(3)后NO_(x)排放量大幅上升,随着E(NH_(3))增加,NO_(x)先增加后降低,且NO质量浓度峰值提前,未燃NH_(3)及氧体积分数分别是影响N_(2)O、NO_(2)生成的主要因素,增加煤/NH_(3)燃烧的停留时间、减少未燃NH_(3)体积分数、创造还原性气氛均是降低NO_(x)的有效方式;在预混高掺氨比(E(NH_(3))≥80%、HAB=100 mm)及非预混工况下,CO_(2)%随着E(NH_(3))增加呈现降低的趋势;预混E(NH_(3))=40%~60%工况更有利于实现煤/NH_(3)的低氮、低碳、高效燃烧,煤粉掺NH_(3)燃烧存在相互促进和抑制作用,需根据实际情况采取有效措施以发挥煤/NH_(3)混燃的促进作用。

兖州矿区3煤顶部砂岩水文地质特征研究及突水危险性评价

3煤顶部砂岩水是兖州矿区3煤开采的主要水害之一。为深入研究兖州矿区3煤顶部砂岩的水文地质特征,对3煤顶部砂岩的物质组成、孔隙微观特征、岩石力学特征和渗透性进行了深入地实验研究,对采动条件下覆岩破坏高度进行了现场观测和室内数值模拟及相似材料模拟。同时,就矿压对采动裂隙发育及突水的影响进行了深入观测和分析。在此基础上,对3煤顶部砂岩的富水性及突水危险性进行了分区和评价,对矿区3煤开采水害防治具有积极的指导作用。

沁水盆地南部3号煤层含气量主控地质因素分析

以沁水盆地南部四个矿区不同深度的3号煤岩样品为研究对象,采用压汞、低温液氮吸附、显微镜和扫描电镜等试验方法对煤样的孔径、裂缝和孔隙连通性、渗透性以及吸附性进行表征,结合研究区的构造特征、储层特征以及水动力特征,研究该地区3号煤层含气量的主控地质因素。研究区处于一个大型复式向斜构造上,3号煤层煤样总比表面积和总比孔容积与煤层埋深呈负向关系。煤岩类型以半亮煤为主,镜质组含量较高,生气能力较强,顶底板密封性较好。盆地接受大气降水,从向斜翼部流向轴部,有效阻止了煤层气的逸散。研究结果表明,该区3号煤层含气量主控地质因素包括:煤岩类型、孔裂隙结构、水动力特征以及顶底板封闭性,煤层气的富集是上述几项地质因素耦合作用的结果。

沁南3~#煤与15~#煤显微煤岩组分对微裂隙的控制研究

利用光学显微镜、扫描电镜对沁水盆地南部10个煤矿的3#煤与15#煤样品进行观察与研究,探讨了微裂隙的特征及其与煤岩组分的关系。研究发现微裂隙在3#煤与15#煤中普遍存在,15#煤裂隙较3#煤发育,但15#煤中的裂隙被矿物充填较严重。微裂隙在镜质组内最为发育,内生裂隙和外生裂隙均有发育,均质镜质体中的裂隙最为密集,其次是基质镜质体,其他显微组分中裂隙发育较少甚至不发育;惰质组中的裂隙主要发育于丝质体中,主要为外生裂隙中的张性裂隙,内生裂隙在高煤阶煤的惰质组中不发育。煤岩组分对煤中微裂隙的控制主要体现在成煤作用过程中,包括不同组分在泥炭化作用中吸收的水再释放、组分结构与生气量的综合作用及力学性质3个方面。

沁水盆地柿庄南3号煤压裂地质研究

长期以来,在煤层气水力压裂研究中多偏重于压裂工艺的研究,而系统考虑地质因素的影响力度不够,从而导致压裂施工效果不明显。基于目标区的钻井、测井和岩心分析测试等资料,分析了主煤层煤岩孔裂隙发育特征、渗透率等特征,柿庄南区块及邻区煤层渗透率平面上变化较大,一般0.01-0.3 m D,平均0.09 m D以上。基于煤岩渗透率和煤岩敏感性测试,确定了煤层渗透率敏感性的主要地质因素——随着地应力梯度的增加呈指数降低,煤储层渗透性受地应力影响明显,随着弹性模量的增大,岩石的可压缩性降低,渗透率受到的影响也越小。

超低密度水泥浆体系在鹤煤3井固井中的应用

鹤煤3井在360-1030m井段共发生8次漏失。其计漏失钻井液100m^3。通过优选水泥浆体系,采用舍有特种纤维防漏增韧和助防漏材料的低密度和超低密度两种水泥浆体系相搭配进行固井，有效地防止了井漏，固井质量良好。超低密度水泥浆体系在该井的成功应用，为该区块大面积开发煤层气提供了强有力的技术保障。

樊庄区块3#煤地质因素对煤层气产能的控制分析

为明确樊庄区块3#煤煤层气井间产能差异的原因及解决后续煤层气开发选址问题,开展了对地质条件对煤层气产能的控制机制的研究。通过了解研究区不同产能级别的煤层气井的分布情况及研究煤层气的产气机理,揭示了构造、埋深及水文条件等地质因素是通过影响含气量及渗透率来控制煤层气井的产能。通过构造、埋深及水文条件等地质控制因素的研究可为后续煤层气的开采和选址提供理论依据。

沁南东古城区块3~#煤储层显微孔裂隙特征及其成因

通过对沁南东古城区块3^#煤中显微孔裂隙观察研究了煤储层中显微孔裂隙特征及其成因。结果表明区内储层孔隙整体发育一般,主要为气孔、铸模孔,偶见变形组织孔、零星气孔和不规则孔隙;裂隙整体不发育,内生裂隙常见有静压裂隙、张裂隙和缩聚裂隙,外生裂隙常见直交裂隙、平行裂隙、斜交裂隙;铸模孔和组织孔及裂隙多出现充填现象,导致孔裂隙连通性能较差、储层渗透性下降。

柳林3#镜煤吡啶残煤大分子结构模型及分子模拟

对柳林3#镜煤吡啶抽提残煤(LLR)进行了13C CP/MAS NMR和XPS分析,结合元素分析和工业分析,构建了其大分子模型。LLR结构中芳香部分以蒽为主,脂肪结构主要以脂肪侧链的形式存在,氧原子分别以醚键、羟基和羰基形式存在,氮原子以吡咯和吡啶的形式存在。运用13C NMR预测软件ACD/CNMR predictor计算了大分子结构模型的13C化学位移。与实验13CNMR谱图相比较,对LLR的大分子结构模型进行了修正,获得了13C NMR计算谱能和实验谱图吻合较好的大分子结构模型。采用分子模拟对LLR化学结构模型进行能量优化,结果表明,大分子结构的能量按其大小排序主要为范德华能、键扭转能、键角能与键伸缩能。芳环之间的平行排列在该结构模型中占有很小的比例。最后通过添加周期性边界条件得到该煤的密度为1.22 g/cm3。量子化学半经验方法(PM 3)模拟结构表明,脂肪侧链中的C-C键较长,因而活性较高;边缘碳原子带有较多的负电荷,易于发生氧化反应;芳香碳原子所带电荷较少,稳定性很高。

吡啶抽提前后柳林3~#煤的FTIR结构特征分析

为了解处于第二次煤化跃变过程中的柳林3~#煤的大分子结构特征,采用溶剂吡啶对柳林3~#原煤进行索氏抽提,借助FTIR分析测试手段并通过分段分峰拟合对柳林3~#原煤、抽提后残煤及抽提物的结构组成及其变化进行了研究。结果表明:抽提过程中,在吡啶溶剂的作用下,部分抽提物从煤大分子结构中脱离出来,这些抽提物包括短链脂肪结构和芳香醚、酚、酯等含氧官能团结构。抽提前后煤大分子骨架保持相对稳定,与原煤和抽提后残煤相比,抽提物的苯环四取代明显增加,二取代明显减少,说明残煤的脂肪链长、支链少,抽提物的脂肪链短、支链多。抽提后残煤、抽提物与原煤显示出不同的芳香度,其由大到小依次为抽提后残煤的芳香度、原煤的芳香度、抽提物的芳香度;柳林3~#原煤、抽提后残煤及抽提物中主要羟基类型是自缔合羟基,说明煤中羟基类型以缔合结构为主。

滕州矿区3#煤综放开采顶板导水断裂带高度预测模型

为精确预测滕州矿区山西组3#煤综放开采顶板导水断裂带发育高度,以滕州矿区18个采煤工作面导水断裂带高度和各主控因素实测数据为基础,运用SPSS软件对采厚、采深、煤层倾角、走向长度、倾向长度、顶板厚度6个因素进行相关性分析,并构建了导水断裂带高度多元线性回归预测模型;以藤县煤田4个工作面为例,分别采用“三下规范”公式、中国矿业大学(北京)总结经验公式和回归模型对导水断裂带高度进行计算并进行误差分析对比;借助UDEC数值模拟分析进行辅助验证。结果表明:本模型预测值与实测值更接近,较经验公式计算结果精度更高,误差基本控制在8%以内,提高了预测精度。

基于扫描电镜的寺河矿3号煤微孔裂隙精细定量表征

煤的微孔裂隙是控制煤层气赋存和运移最为关键的因素,为了实现对寺河矿3号煤的微孔裂隙精细定量表征,利用EVOMA15钨灯丝扫描电子显微镜对其进行了大量观测和分析。研究发现:寺河矿3号煤中可见气孔、摩擦孔、溶蚀孔、铸模孔4种不同成因类型微孔隙发育且孔隙的连通性较差,不同成因类型微孔隙的发育程度、形态、大小、充填情况及其连通性等有所不同;煤中张、剪裂隙较发育,裂隙多呈张开状态且部分被充填;剪裂隙仅发育于原生结构煤中,而碎裂煤中张、剪裂隙均有发育,它们的展布形态、裂隙面宽度、裂隙充填情况等各异。

砂体沉积微相分析与水文地质特征研究——以五阳煤矿研究区3#煤顶板为例

为了进一步探明五阳煤矿在开采过程中受到矿井突水威胁的实际情况.本文从水源、通道和强度三个因素方面综合分析五阳煤矿钻孔资料,研究岩性的粒度变化,岩石的颗粒、杂基、胶结物各个组分的构成关系,各个岩相的组合方式,以及测井曲线的形状和组合形态;结合相关古生物特征,综合相关地震相研究研究岩相的沉积构造、颜色;进一步通过野外地质调查研究,结合相关沉积相分析,参考区域地质图和区域地层简表.分析研究的结果表明,可以判定K8砂岩形成于上三角洲平原沉积,且基本不受潮汐影响;可将其细分为分流河道微相和天然堤微相,从而最终确定3#煤顶部的沉积微相分布.研究区水源主要为奥陶系灰岩含水层,石炭-二叠系砂岩裂隙-岩溶水以及第四系孔隙水.结论:五阳煤矿可采煤层3#的直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层,且不同区域构造类型不一,应注意含水层之间的水力联系,重点研究断层和陷落柱的影响.

莒山煤矿3号煤复采水害分析与防治措施

通过分析复采工作面水文地质条件、水害因素资料,提出3号煤复采水害防治措施,消除或解决3号煤复采中的水害问题。