河东煤田煤储层中气胀节理的发现及其研究意义

在山西河东煤田石炭、二叠纪煤储层中发现规模类似于传统外生节理，而产状、节理面特征及发育载体等其他特征与内生裂隙极为相似的两组节理．该节理面上无擦痕和镜面特征，节理面产状与围岩中的节理差异明显．该节理属煤储层中流体间歇性释放造成的纯张节理．该区煤储层岩石物理研究表明，凡发育该类节理的煤储层，其渗透率较高，煤储层可改造性较好．该类节理发育的基本条件是：围岩封闭条件良好、煤储层中有机质丰度高达９０％以上和具有相应温压的煤层气藏成藏条件．研究该类节理不仅可以丰富煤储层岩石物理的研究内容，深化煤层气藏形成与保存条件的认识，而且还有助于正确评价煤层气的可采性．

山西河东煤田保德矿区太原组砂体特征及与煤聚集的关系

本文对我国河东煤田府谷-保德矿区太原组(C_2)下段的骨架砂体(桥头砂岩)的几何形态、垂直层序类型、岩石学和矿物学特点、概率曲线特征、沉积构造类型及其组合特点、古水流特征进行了细致的观察与分析,结合该骨架砂体对下伏m_(13)厚煤层的冲刷样式,对其沉积环境和发育期的盆地独特的同沉积期的古构造背景进行了判断。识别了该砂体与上覆的m_(11)煤层之间存在的空间展布关系,指出了该砂体对m_(11)煤层聚集的独特控制方式。研究结果表明,该套砂体属于一种特殊过渡类型的河流环境的产物。

河东煤田地史—热史模拟与煤变质演化

河东煤田是华北石炭二叠纪重要煤田之一．本文采用盆地数值模拟方法,建立了煤田地史一热史模型,恢复了煤变质演化历程,总结出煤级分布规律。

河东煤田乡宁地区主煤层储层物性特征及意义

通过煤矿井下观察及室内测试，对研究区晚古生代煤系主要煤储层的物性特征及煤层气勘探开发前景进行了分析．结果表明：主要煤储层中割理较为发育，割理面以ＮＷ走向为主，且多为紧闭；孔隙率较高，孔比表面积主要分布于孔径较小的微孔和过渡孔段，孔隙的连通性较差，煤层渗透率极低；主要煤储层的含气性总体上较差，可能与喜山期的拉张应力作用有关，具有煤层气勘探开发前景的地区可能处于区内西北部的煤层深埋区及区内次级向斜等构造有利部位．

山西河东煤田柳林杨家坪煤层气储层地质特征

在详细分析柳林杨家坪煤层气试验区的煤储层特征的基础上,对煤层气基础地质、煤岩学、煤层含气量、吸附/解吸和储层物性进行了总结评价,提供了基础实验分析数据。研究表明,杨家坪试验区煤层气基础地质条件良好,各项储层参数有利,适合于煤层气开采。

考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型及其应用

为了准确预测煤层气井生产动态、制订合理的排采制度,建立了考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型,然后基于该模型对保德区块、沁水盆地、柳林区块、韩城区块、黄陇煤田共15组煤样的室内煤样速敏实验数据进行了拟合,求得各煤样的渗透率模型;在此基础上,将建立的煤储层渗透率模型引入到前期编制的煤层气井动态分析软件中,并进行了2口煤层气井的生产历史拟合;以其中一口煤层气井(W1井)的拟合参数为基准,研究了煤粉堵塞参数对煤储层渗透率及煤层气井生产动态的影响。研究结果表明:①所建立的考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型能够定量化描述煤储层渗透率随流体流速的变化,同时该模型可以被嵌入到煤层气数值模拟软件或煤层气井动态分析软件中,应用范围广;②保德区块煤储层渗透率受煤粉堵塞的影响相对较小,而煤粉堵塞对于沁水盆地、黄陇煤田煤储层渗透率的影响不可忽视;③理论最大渗透率损害率(Dmax)和渗透率损害率指数(n)越大,煤粉临界堵塞流速(vcr2)和0.5Dmax对应的相对流速(v0.5)越小,煤粉堵塞对煤储层渗透率的影响越显著;④为减小煤粉堵塞对煤层气井产能的不利影响,在排采过程中尤其是产气初期,要适当减小生产压差,以避免对煤储层渗透率造成恶性伤害。

基于垮落充填的坚硬顶板分段压裂弱化解危技术

坚硬顶板条件下采煤工作面容易诱发冲击地压、煤与瓦斯突出、矿震及采空区飓风等动力灾害,严重威胁矿井的安全生产。基于裸眼分段压裂超前弱化模式,结合"压裂垮落体+煤柱+承重岩层"协同支撑理念,提出坚硬顶板分段压裂超前弱化解危技术。综合采用理论分析、技术研发、工程应用等方法,探索顶板分段压裂超前弱化解危机理,研究形成稳定协同支撑系统的定量判定公式,并在河东煤田保德煤矿开展工程应用。结果表明:根据判定公式可优选压裂目标层位,顶板分段水力压裂弱化技术实施过程中,最高压力22.43MPa,破裂压降最大达6.17MPa,单个钻场3个钻孔累计出现3.0MPa以上压力降167次;根据压裂前后工作面来压情况可知,压裂后顶板来压步距、动载系数、来压均值分别降低35.02%、14.29%、13.87%,巷道变形得到有效控制,验证分段压裂能够形成人造协同支撑系统,实现坚硬顶板动力灾害的弱化解危。研究实践可为同类地质条件下顶板强矿压灾害防治提供技术借鉴。

河东煤田白额勘探区煤储层渗透性及其影响因素

渗透性是煤储层的重要参数之一,是煤层气勘探选区的重要条件。通过分析白额勘探区煤层中的孔隙、裂隙、煤岩类型、变质程度、埋藏深度和有效应力等对煤储层渗透性的影响,认为本区煤储层孔隙以大孔为主,过渡孔次之,微孔及中孔所占的比例最低,属过渡型孔隙类型;10#煤层裂隙较发育,2+3#煤层裂隙欠发育,裂隙发育程度与煤储层渗透性正相关;煤层渗透性与有效应力、埋深呈负相关性;显微煤岩组分中以均质镜质体为主的煤储层(10#)比以基质镜质体为主的煤储层(2+3#)的渗透性高。

瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用

瞬变电磁法(TEM)具有对低阻体敏感等优点,对煤矿富水异常区探测具有重要应用意义.为了查明伊敏河东煤田一矿区16-3上煤层含水层富水性分区,利用瞬变电磁法,通过对所采集数据进行滤波、时深转换后的反演数据处理与制图,进而分析视电阻率剖面、视电阻率切片等成果图件,查明了富水性低阻异常区的分布位置、含水性相对强弱、异常区空间形态及纵向分布演化.认为在研究区东北部与中西部共存在4处低阻富水性异常区,并且随着深度上与16-3上煤层顶板距离自50 m增加至150 m,东北部异常区扩大,富水性增强.另外,对测区内发育的F42断层的富水性进行了评价.富水区探测取得了良好的地质效果,为矿井安全生产提供基础依据.

中国采气采煤协调发展的“三交模式”

煤层气与煤炭两种矿产资源同根同源、紧密共生,因开发利用方式不同而分属石油与煤炭两个开采主体。在我国,煤层气与煤炭两种资源部分矿权区块存在重叠的有1.5×104km2之多。为解决两种矿权重叠的矛盾,采用一种采气采煤协调发展的综合开发模式,不但有效地促进了煤层气开采企业与煤炭开采企业的友好合作,使煤炭和煤层气开采企业都获得很好的效益,同时也促进了地方经济的发展,安全与环保进一步得到保障。在山西省矿权重叠最为严重的三交地区,双方通过签署合作协议,实行采气采煤协调发展,形成了"三交模式":在矿权重叠区,将石油和煤炭两家开采主体相互配合,利用联合勘探(地震、钻井相互结合)、联合开发(采前抽、采中抽、采后抽)、联合利用(瓦斯发电)等方式各取其利,实现共赢。两家企业的关系从对立转化为合作,将"1-1小于0"变成"1+1大于2"。实施"三交模式"有效地解决了三交地区的矿权重叠矛盾,得到了国家政府部门的认可,并在国内发挥了很好的引领作用和示范意义。

基于资源和地质环境特征的河东煤田煤炭绿色开采战略研究

河东煤田位于黄河中游吕梁山西麓的晋西黄土高原地区,是我国重要的炼焦煤产地,也是水土流失和生态脆弱区、地质灾害频发区、岩溶大泉分布区。通过对河东煤田资源和地质环境特征的分析,发现河东煤田中部离柳矿区稀缺炼焦煤保有资源量占比河东煤田稀缺炼焦煤总量的70.8%,但开发强度高于煤田平均值,应从战略上重视离柳矿区的稀缺炼焦煤资源,进行保护性与节约式开采;河东煤田薄煤层占煤田煤层总厚的17.0%,离柳和石隰矿区薄煤层占其煤层总厚的近25.0%,应重视河东煤田薄煤层的开发,尤其是中部离柳矿区和石隰矿区的薄层炼焦煤资源,提高煤炭资源采收率;河东煤田地区采煤时,可充分利用当地的黄土资源与煤炭开采产生的煤矸石等材料大力发展充填开采,以减少地表的黄土滑坡与崩塌地质灾害与水土流失;河东煤田下伏奥陶系峰峰组上部地层具有一定的隔水性,充分评价和利用峰峰组上部地层的富水性和隔水性能,可大幅提高煤炭采收率的同时最大限度地减少采煤引发的地下岩溶水资源破坏,保护岩溶大泉。河东煤田是黄河中游重要的能源基地和黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的主战场。煤炭绿色开采技术能够实现河东煤田煤炭开发利用最优化和生态环境影响最小化,未来发展前景及应用价值巨大,需要多专业多学科共同参与。

河东煤田杨家湾勘查区洁净煤等级划分

河东煤田杨家湾勘查区钻孔煤层煤质分析显示,太原组煤层以中硫、中灰、中高挥发分、中高发热量的气煤和1/3焦煤为主,山西组煤层主要为特低硫、中高灰、高挥发分、中发热量的气煤。利用工业分析、元素分析及工艺性能数据分析了各指标的变化规律,在此基础上,根据煤炭资源潜力评价洁净煤等级6级划分方案,对本区煤的洁净等级进行了划分:山西组原煤洁净等级为Ⅲ-Ⅳ级,以Ⅳ级为主,属中等-较好洁净煤,太原组原煤洁净等级为Ⅳ级,属于中等洁净煤;山西组和太原组浮煤洁净等级为Ⅱ-Ⅲ级,均属于较好-好洁净煤。

河东煤田北部主采煤中稀土元素地球化学特征

采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、煤岩鉴定及X-衍射分析等方法分析了河东煤田北部主采8号及13号煤中稀土元素的地球化学特征及矿物组成特征,探讨了煤中稀土元素的赋存状态及主要来源。结果表明:河东煤田北部8号和13号煤中稀土总量(ΣREE)均高于华北晚古生代煤及中国煤中稀土总量平均值,稀土元素相对富集。8号和13号煤具有相似的稀土元素地球化学参数和稀土元素分布模式,且与华北地区的晚古生代煤中稀土元素地球化学特征及分布模式具有很好的相似性。呈左高右低、Eu存在明显负异常的"V"型曲线;LREE明显富集,HREE相对亏损,LREE和HREE出现较强分异;且轻稀土分异较强,而重稀土分异较弱;Ce具有极弱的负异常,基本正常。整个河东煤田北部8号煤和13号煤层形成的过程中,稀土元素的来源基本一致;且成煤时期,泥炭沼泽具有相对稳定的陆源物质供应,成煤环境均为酸性还原环境。8号和13号煤中的稀土元素可能以无机态和有机吸附态共存,且主要赋存在黏土矿物中;物质来源与整个华北地台晚古生代的沉积具有一致性,主要受阴山古陆陆源物质的影响和控制。

河东煤田杨家湾勘查区主煤储层特征分析及意义

煤储层是影响煤层气赋存和开发的重要因素之一,对综合评价煤层气资源具有重要的意义。依据河东煤田杨家湾勘查区煤炭地质勘查资料及相关实验测试结果,在论述主要煤储层岩石学特征的基础上分析了其物性特征,结果显示,该勘查区煤储层为欠压状态,煤的吸附能力较强,解吸率较低,孔、裂隙发育,渗透率高等特点,反映该勘查区低煤阶煤储层具有较好的煤层气开发前景。

河东煤田煤中金属富集规律及成因机制

河东煤田位于鄂尔多斯盆地东缘,是我国重要的大型煤田,近年来,已有多位学者在研究中发现河东煤田煤中铝、镓、锂等金属的富集矿点。在前人研究基础上,系统收集、梳理煤中金属方面的研究成果,结合保德地区的部分测试数据,阐述了煤(灰)中铝、镓、锂等金属元素在河东煤田的时空分布。河东煤田铝、镓、锂均表现为由南向北含量逐渐升高,总体来看保德地区及附近煤中铝、镓、锂含量均达到了最高;垂向上,河东煤田普遍呈现铝及镓、锂等微量元素含量山西组大于太原组,且在富集元素数量上也展现出山西组富集元素种类多于太原组;河东煤田的物源主要来自于北部的阴山古陆,推测元素搬运距离是控制河东煤田煤中铝、镓、锂等元素含量的主要控制因素之一,距离物源区较近的保德—河曲一带,陆源碎屑搬运距离较短,有利于铝、镓、锂等元素在煤中的富集。

新疆准南煤田乌鲁木齐河东矿区煤炭及煤层气资源特征

新疆准南煤田乌鲁木齐河东矿区具有丰富的煤炭及煤层气资源。河东矿区以七道湾背斜、八道湾向斜为基本构造形态,以侏罗系八道湾组、西山窑组为主要含煤地层,煤炭资源量约119.89亿t,煤层气资源量约530.96亿m^3。西山窑组作为该区最重要的煤系地层,煤层(组)总厚度可达334.87~414.01m,含有42~43、43等巨厚煤层,变质阶段Ⅰ~Ⅱ阶,属于典型的低煤阶煤层。煤层总体属于低水分、低灰-中灰、高发热量-特高发热量、低硫、特低磷煤,是良好的动力用煤。在老煤矿区的煤炭开发面临困境的背景下,开展煤层气开发成为绿色转型的最佳途径。

山西离石交口煤矿煤炭资源评价

通过对离石交口煤矿的地质构造、含煤地层、煤层、煤类及工业用途进行分析研究,总结了井田地质构造复杂程度、煤层稳定性及煤质特征,进而对该区煤炭资源进行了评价并得出结论:该井田煤炭资源具有较高的经济价值,开发利用井田的煤炭资源,将会取得较好的经济效益与社会效益,为离石经济的可持续发展提供有利的能源条件。

河东煤田上石盒子组中海绵硅质岩的发现兼论华北西部晚古生代聚煤盆地的充填演化与聚煤规律

河东煤田上石盒子组上段海绵硅质岩是“海泛作用”的产物。该层位可与河南禹县上石盒子组七煤段中的海绵硅质岩对比，为等时地层标志。本文以太原组５～７层生物碎屑灰岩、紫斑泥岩、海绵硅质岩等３个等时地层为标志，建立华北西部晚古生代的等时地层格架。在此基础上，论述华北西部晚古生代聚煤盆地沉积体系的时空演化及聚煤规律，并以聚煤过程分析为原则，提出“聚煤事件”的理论，认为“煤基本上是淡水成因”，聚煤作用发生在盆地进积与退积的转化过程中。这个过程持续时间越长，聚煤强度越大。原煤带的时空演化与沉积体系的时空演化是一致的，即海水逐渐南退，厚煤带也随之南移。

河东煤田放顶煤开采采空区三带分布探析

为探明河东煤田综放开采采空区三带分布特征,以河东煤田庞庞塔矿煤矿9-704工作面采空区为例,通过分阶段束管监测并抽气采样分析得到了采空区进、回风巷侧不同测点距工作面不同距离处氧气、一氧化碳、甲烷气体浓度参数,进而得到采空区内氧气浓度分布规律。依据采空区三带划分方法得出河东煤田庞庞塔矿9煤层采空区最大氧化升温带宽度为52 m,注氮系统安设氮气释放口的有效距离为30 m,回采工作面最小推进速度为1.29 m/d。

山西河东煤田中—南部煤系页岩气储层微观特征

为探讨山西河东煤田中—南部海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征,表征储层孔隙结构参数发育特征及影响因素,应用扫描电镜并结合氩离子抛光技术对储层各类孔隙形貌特征进行直观观察研究;借助高压压汞、低温液氮吸附实验测试对泥页岩储层孔径分布、孔体积和比表面积进行间接表征;通过单因素拟合分析及SPSS多因素综合分析表征孔隙结构参数的影响因素。结果表明,页岩中主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂隙4类孔隙,孔隙形态以四周开放的平行板状孔,细颈广体孔和墨水瓶孔为主,孔隙连通性较好;孔径多为纳米尺度,以微孔和介孔为主,储层孔体积和比表面积发育主要由微孔和介孔贡献;孔体积和比表面积与黏土矿物含量、TOC和R_O呈正相关关系,与脆性矿物含量呈负相关关系;黏土矿物和脆性矿物中,孔体积和比表面积与伊利石、绿泥石、伊/蒙间层和斜长石含量呈正相关关系,与石英、钾长石和高岭石含量为负相关关系。研究结果精细表征了河东煤田中—南部山西组、太原组和下石盒子组煤系页岩气储层微观特征及影响因素,对于河东煤田中—南部地区煤系页岩气资源勘探开发具有一定理论指导意义。