准东煤田五彩湾矿区八道湾组A_(2)煤层煤岩煤质特征及清洁利用方向

准东煤田蕴含着丰富的煤炭资源,是我国新疆大型煤炭基地的重要组成部分。以准东煤田早侏罗世八道湾组A_(2)煤层为研究对象,通过对煤岩、煤质以及煤中有害元素进行系统分析,在此基础上,结合煤炭洁净等级划分和煤炭直接液化的评价指标体系,综合分析了五彩湾矿区A_(2)煤层的洁净潜势和清洁利用方式。五彩湾矿区A_(2)煤层中硫分、氟元素和砷元素含量均小于洁净等级I级的含量限值,而灰分和氯元素含量在洁净等级Ⅱ级的含量范围之内,划分结果表明,五彩湾矿区A_(2)煤层原煤和浮煤的洁净等级均为Ⅱ级,属于较洁净煤。A_(2)煤层的煤类以褐煤为主,显微组分中惰质组含量最低,具有特低-低灰分、高-特高挥发分和高氢碳原子比的特征,原煤符合直接液化用煤的指标要求,适合作为Ⅱ级直接液化用煤,浮选后,灰分产率明显下降,浮煤达到I级直接液化用煤的标准。研究结果表明,浮煤直接液化利用可作为准东煤田五彩湾矿区煤炭资源清洁高效利用的重要途径之一。

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。

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。

准东矿区邻近奇台绿洲地下水位变化趋势分析

根据准东矿区邻近奇台绿洲1983~2013年地下水位观测资料,对其变化趋势进行了分析,运用Surfer软件分析了奇台绿洲地下水埋深、地下水位和地下水流等分布特征,结果表明:近31年以来,研究区地下水位总体呈下降趋势,年均下降速率为0.51m/a,其中,西部区域下降速率为0.65m/a,东部区域下降速率为0.37m/a;在西部区域形成了多处地下水位降落漏斗,且漏斗面积不断增加;东南区域地下水位高于西北区域,地下水总体呈由南向北流动;地下水位分布和地形分布特征基本一致,局部地形起伏处,地下水流大小和方向变化亦有相应变化;由南向北地下水埋深逐渐变浅;农业灌溉用水量不断增加是造成绿洲地下水位下降的主要原因。

巨厚煤层开采覆岩含水层破坏模拟:以准东大井矿区为例

本文针对准东矿区巨厚煤层典型赋存特征,以大井矿区为研究对象,通过识别覆岩关键层及含水层,采用UDEC数值模拟方法,建立大井矿区巨厚煤层开采覆岩力学模型,对不同开采方法覆岩含水层破坏进行了模拟研究。结果表明:研究区覆岩关键层分为4层、覆岩含水层共2层;开采厚度相同时,大采高开采覆岩下沉量、裂隙带发育高度及开采对含水层的扰动影响均大于放顶煤开采;采高24m,推进长度为300m时,导水裂隙已发育至含水层Ⅱ;主关键层对覆岩位移、裂隙分布及开采对含水层的扰动影响起关键作用。

准东大井矿区巨厚煤层开采覆岩裂隙分布特征

针对准东巨厚煤层典型赋存特征,选取大井矿区为研究对象,构建了巨厚煤层开采力学模型,模拟研究不同开采方式采场覆岩裂隙分布特征。结果表明:在采场应力的控制下,工作面前方覆岩裂隙由原岩裂隙区依次演化为原岩裂隙闭合区、微裂隙发育区、裂隙快速发育区、破断裂隙发育区、离层裂隙发育区、裂隙逐渐闭合区;覆岩主关键层是覆岩裂隙发育程度高低的分界线,其也会控制覆岩裂隙发育高度;巨厚煤层开采覆岩裂隙主要分布于采空区两侧,且沿岩层破断线呈"八"字形分布,并随工作面推进呈现周期演化,其是覆岩含水层水体向采场渗流的关键通道,对矿井的安全生产至关重要;从保水采煤角度考虑,放顶煤分层开采对覆岩含水层扰动影响较大采高分层开采小。

准东大井矿区巨厚煤层开采覆岩含水层渗透特性研究

基于准东大井矿区赋岩柱状及岩性,构建了赋岩物理模型与数值模型。基于该模型,开展了赋岩位移与含水层渗透特性的模拟研究。结果表明:开采首分层覆岩含水层各测点位移随开挖长度的增加而增加;测点1~#物理模拟开挖至70～250m及数值模拟开挖至100～300m时,位移呈快速增加,其后位移变化稳定;测点2~#物理模拟开挖至70～420m及数值模拟开挖至250～500m时,位移呈快速增加,其后位移稳定;测点3~#物理模拟开挖至430～600m及数值模拟开挖至450～600m时,位移快速增加。物理相似模拟及数值模拟各测点变化趋势基本一致;覆岩含水层各测点有效应力与孔隙介质渗透率呈负相关;覆岩含水层各测点有效应力与裂隙介质渗透率呈正相关。开挖1～5分层渗透率大小为:测点1~#>测点3~#>测点2~#;开挖6～8分层渗透率大小为:测点3~#>测点1~#>测点2~#;覆岩含水层渗透特性与覆岩孔隙-裂隙双重介质动态变化特征有关,与采动覆岩应力变化具有耦合效应。

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。

准东煤田煤质特征及分布规律

对准东煤田主要勘探区钻孔可采煤层煤质资料分析,从煤岩学和煤化学方面初步总结了煤田的煤质特征和分布规律。煤田煤的化学组成以低灰分、中高挥发份率、低硫、低磷和低氯为特征。煤田东部煤中灰分和镜质组含量相对高于西部。分析准东煤富惰质组和低灰分含量成因,认为可能在泥炭沼泽形成时期,泥炭的生长速率约大于基底沉降速率,泥炭沼泽表面长时期处于沼泽的潜水面之上,具有相对氧化、物源碎屑影响小的高位泥炭沼泽环境条件所致。煤田东部基底沉降速率相对较快,物源碎屑供应相对充分。

新疆准东煤田芦草沟矿区西山窑组B_1煤层煤岩、煤相学研究

新疆准东煤田芦草沟煤矿区位于吉木萨尔县北部,矿区含煤面积为272km2,可采储量约为105×108t。区内主要可采煤层B1煤层厚度稳定,分布广泛,煤质优良,为准东煤炭主要开采对象。运用煤田地质学、煤岩学的理论和方法,进一步探讨西山窑组巨厚煤层的煤岩学特征和煤相类型。分析结果表明:该煤层显微组分以惰质组为主,镜质组次之,含少量壳质组;煤相类型以干燥森林沼泽相为主,湿地森林沼泽相为辅,泥炭沼泽总体形成于基底沉降速率和泥炭埋藏速率相对较慢,相对弱氧化的还原环境。

准东煤田五彩湾矿区西山窑组层序地层学及聚煤规律分析

以钻井岩心描述和勘探成果资料为基础,运用沉积学、煤田地质学和层序地层学相关理论和技术方法,对新疆准东煤田五彩湾矿区西山窑组含煤地层进行层序地层学及聚煤规律研究。将西山窑组划分为2个三级层序,确定层序内部体系域和准层序构成。下部层序为含煤层序,主要可采煤层发育于湖扩体系域和高位体系域,这些煤层合并形成巨厚煤层,最厚达80余米。厚及巨厚煤层的形成与该区西山窑组沉积相对慢的基底沉降速率和少的物源碎屑供给,及可容空间增加速率与泥炭沼泽的增长速率保持长时间的平衡有关。

基于量子化学的准东五彩湾煤分子结构模型构建与特征分析

以准东矿区五彩湾煤样为研究对象,利用计算机辅助软件Chemdraw, Chem3D,Materials Studio等,根据实验数据提取煤微观结构参数表征信息,初步构建准东五彩湾煤分子模型,并通过优化使其能量最小化,得到稳定的准东五彩湾煤三维模型。在20~800℃(即20,100,200,300,400,500,600,700,800℃)对煤样加热,进而对煤样开展工业分析及元素分析、X射线光电子能谱、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、核磁共振碳谱等测试与实验,分析其宏、微观特征变化。结果表明:准东五彩湾煤结构以芳香碳为主,脂肪碳以支链形式或者链接芳香环存在,分子结构中烷烃侧链长度较长;煤样中氧的主要赋存形态是醚氧基(C—O),存在吡咯型氮及吡啶型氮,以吡咯型氮(N-5)为主;硫以砜型硫为主,苯环以三、四取代为主;获得准东五彩湾煤分子式C_(206)H_(128)O_(36)N_(2),构建其平面模型。经过结构几何优化及退火模拟优化后,模型中芳香片层趋于定向,以范德华能占比大而保持结构稳定性。低温阶段(20~300℃),煤中C主要以C—C,C—H形态参与反应,生成少量以C—OH,C—O—C赋存形态的C及一些以C=O,COOH赋存形态的C,氧化生成苯环三取代以及苯环四取代的物质,还有CH_(3)对称弯曲振动、羟基醚氧官能团等官能团的形成;中温阶段(300~600℃),氧化反应生成少量COOH赋存形态的C,生成苯环三取代以及苯环四取代的物质、形成对称的CH_(3)—Ar、R、共轭C=O振动等官能团及羟基环状多聚体、自缔合羟基氢键官能团;高温阶段(600~800℃),氧化燃烧生成少量C—OH,C—O—C,苯环二取代物质、形成灰分、不饱和羧酸C=O振动及自缔合羟基氢键等官能团。

地震勘探技术在新疆准东煤田的应用

新疆准东煤田主要煤层为赋存于中侏罗系西山窑组地层中的B煤组煤层,受区域构造和沉积环境的影响,该煤组煤层存在分叉合并、露头、缺失、火烧等地质现象,煤层结构比较复杂。以准东煤田西山窑组地层中的B煤组煤层为例,介绍了上述地质现象在地震时间剖面上的表现特征及解释原则,并采用地震反演技术对该区煤层厚度及煤层结构进行了解释,其精度与实际揭露相比,吻合程度较高。

测井曲线在准东煤田大井矿区一井田煤层对比中的应用

大井矿区一井田的测井任务是确定B1煤层厚度及分叉合并规律,正确划分煤层层位。依据该井田三个明显的标志层位,确认了该区的含煤层段,并将其西山窑中段B1煤层划分为B1、B11、B12、B11-1、B11-2、B12-1、B12-2等七个煤层编号。为提高层位对比的可靠性,将15条勘探线与十二条联络线进行测井曲线对比,确保两个方向对比结果一致。此次煤层对比可靠程度分为可靠(A)、基本可靠(B)、可靠性差(C)三级。从测井曲线对比结果看,井田的西北部和南部,煤层厚度大,分层小;井田的东北部和东部,煤层分叉多,煤层薄。

准东煤田五彩湾矿区煤岩煤质及煤相特征

对准东煤田五彩湾矿区B煤组进行了煤质分析与显微煤岩组分测定,结果表明,五彩湾矿区B煤组整体为中湿、低灰、高挥发分、低硫的长焰煤。显微煤岩组分以惰质组为主,平均含量47.33%,镜质组次之,平均含量46.39%,壳质组含量极少。对煤岩样品显微组分的定量统计,计算出各个煤相参数的数值,在此基础上得出了研究区内煤层沉积环境整体上经历了由湿地沼泽相向覆水森林相过渡的结论。

测井参数在准东煤田大井矿区一井田煤层及顶底板强度评价中的应用

测井所计算出的岩体弹性强度ε值和RC非常近似,相关性也很好。大井矿区一井田利用声波测井及密度测井,获得岩石速度与密度参数,以此计算岩石强度参数。与24组岩样试验值比较,其绝对差值率为19.77%。计算发现在实验值小于20MPa时,测井计算的岩体强度值偏大;当试验值在20～30MPa之间时,测井计算的岩体强度值偏小;当试验值大于30MPa时,两者非常接近,但测井值偏小者居多。根据测井计算的岩石强度,对该井田B1煤层及其顶底板强度进行了评价,并绘制了B1煤层及其顶底板岩体强度分区图。

准东煤田土壤铅含量高光谱估算

以新疆准东露天煤矿为研究靶区,对矿区周围不同程度铅污染土壤进行采集与光谱测定,分析不同铅含量土壤高光谱反射率特征,运用多元线性回归和偏最小二乘回归建立土壤铅含量估算模型并进行精度检验。结果表明:在土壤铅含量与近红外和中红外波段部分光谱反射率之间的相关性较高,二阶微分处理之后的光谱数据建模精度高于其他处理方法。偏最小二乘回归建立模型估算效果优于多元线性回归建立的模型精度,其最优的偏最小二乘回归模型校正和验证的决定系数(R^2)分别达到了0.71和0.69,其校正和验证的均方根误差(RMSE)值分别为4.42 mg kg^(-1)和2.69 mg kg^(-1),以及相对分析误差(RPD)值为2.36,该模型能够较好地估算土壤铅含量,从而为土壤重金属污染快速监测提供技术方法和理论依据。