不同变质程度煤中镜质组的元素分布特征:基于Raman和原位微区XRF分析

为明确煤中元素与有机质之间的关系,本文选择山西太原西山煤田6个矿区石炭系—二叠系太原组8号煤层煤样(镜质体最大反射率为1.26%~2.03%)为研究对象,挑选其中的镜煤条带,利用激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)选出镜质组,结合微区X射线荧光光谱仪(μ-XRF)对镜质组中元素含量和分布特征进行分析,试图探讨不同变质程度煤中镜质组的拉曼光谱和元素的耦合关系。研究发现,镜质组中仍然存在着大量的纳米级矿物,在实验操作过程中即使Raman光谱的结果限定了有机组分,但是由于束斑大小的差异,μ-XRF测试时不可避免的受到了煤中纳米级矿物的影响;Al、Si、K、Ti、V、Fe、Co、Ca主要赋存于镜质组中的纳米级矿物中,Ni、Zn、Ga、Ge、Br、S则主要以有机结合态的形式存在。

基于信息量-机器学习耦合模型的采煤沉陷区滑坡敏感性评价

【目的】采煤沉陷区由于其特殊的地质条件和采煤背景,极易引发地面裂缝和地面塌陷,进而导致滑坡等地质灾害,选择适用的影响因子和训练模型在该地区开展滑坡敏感性评价十分必要。【方法】以北京西山煤矿区为例,采用斜坡单元与数学统计模型和机器学习模型耦合方法,开展采煤沉陷区的滑坡敏感性评价。在地理信息系统环境中,选取坡度、坡向、地表湿润度等地形地貌因子,并加入地质背景的地层岩性和与断层距离因子,采煤背景的与采煤巷道距离和与井口距离等共10个因子作为评价指标,通过相关性分析优化滑坡敏感性评价体系。同时以水文分析法划分的地形斜坡单元为评价基础,分别应用信息量模型(I)信息量-随机森林(I-RF)、信息量-多层感知机(I-MLP)耦合模型对滑坡敏感性进行空间预测。【结果和结论】结果表明,耦合模型(I-RF、I-MLP)的精度均高于独立模型(I),3种模型的AUC值分别为0.861、0.845、0.761,I-RF模型具有更强的预测能力和精度。此外地质和采煤背景因子的加入,优化了滑坡敏感性的评估效果。为了验证滑坡敏感性分区结果的实用性,以北京市“23·7”强降雨事件为时间节点,利用大比例尺航空摄影测量、时序InSAR技术等手段对滑坡敏感性评估结果进行佐证。结果表明,基于斜坡单元和耦合模型的滑坡敏感性评估结果与诱导事件后的滑坡灾害发育情况,有很大程度的吻合性。滑坡敏感性评价结果在一定程度上可以反映各斜坡的滑坡发生概率,对于采煤沉陷区滑坡灾害的预测和防治工作的开展有一定的参考性。

煤矿企业碳达峰与碳中和方案研究:以西山煤电集团为例

对西山煤电集团碳排放现状、碳达峰与碳中和的主要目标和战略进行了分析,设计了企业碳达峰与碳中和方案。以企业绿色高质量跃升发展为主题,以降碳、减污、扩绿、增长为主线,以行动计划落实发展,统筹产业结构优化、零碳低碳供能、物资循环利用、污染治理协同降碳,创新低碳管理实践,促进企业绿色低碳发展,有效支撑西山煤电集团碳达峰与碳中和目标实现。

采煤对地下水资源与环境的影响分析——以山西太原西山煤矿开采区为例

以太原西山煤矿集中开采区为例,从水量水质两方面分析煤矿开采对地下水资源与环境的影响。结果表明,随着西山矿区浅层煤炭资源开采的逐步枯竭和开采技术水平的完善,煤炭开采在向下煤组延深的同时,强度也不断增大。浅中层地下水逐渐被疏干,深层岩溶水因采煤排水转化为矿坑水,岩溶大泉的补给量随之减少,而矿坑突水又增大了岩溶泉域的排泄量,造成岩溶泉水位的降低甚至泉水的断流。在采空区,地表径流通过因采煤而造成的裂缝与塌陷地带,大量渗漏入矿井中,从而使地表径流量减少,改变了地下水系统与地表水系统的补排关系。采煤产生的酸性矿坑水及固体废弃物随着地下水而迁移,造成了地下水环境的污染,治理难度加大。老窑水的存在对水资源的开发利用造成了一定的风险。

太原西山煤田西铭-杜儿坪矿区煤级定型时间:来自锆石裂变径迹年代学的证据

为了确定太原西山煤田煤级定型时间，对太原西山西铭一杜儿坪矿区7个上古生界标志层砂岩中的锆石进行了裂变径迹热年代学分析，结果表明：除1个样品其裂变径迹年龄为168Ma，属中侏罗世外，其余6个样品的裂变径迹年龄集中在215—181Ma，为晚三叠-早侏罗世；西铭-杜儿坪矿区8号煤镜质组反射率所确定的古地温与锆石裂变径迹封闭温度一致，表明煤级定型时间为晚三叠一早侏罗世；太原西山煤田煤变质作用存在着差异性，大致以寨山-邢家社-东曲一线为界，分东、西两区，东区煤级定型时间为晚三叠-早侏罗世，西区为晚侏罗-早白垩世。

西山煤田山西组煤层煤岩学和煤质特征

以西山煤田西峪煤矿山西组2~#、3~#煤为研究对象,采用显微光学、X射线荧光光谱法等方法,分析了其煤岩学、煤地球化学、煤相和煤质特征。结果表明:山西组煤层的显微组分以镜质组为主,其次是惰质组,壳质组含量极少;煤相主要为潮湿森林沼泽相区,GI指数不小于7.77,TPI指数介于1.32~1.77;2~#煤属易选、优等煤,3~#煤属难选、良等煤,变质阶段为Ⅴ-Ⅵ阶段。

山西西山煤田7号煤层煤相研究

在系统总结西山煤田7号煤层成因标志的基础上,对其成煤植物、成煤环境及其古地理背景、古气候变化进行了综合分析;然后从微观研究的角度出发,对该煤层进行了成因类型的划分,在此基础上,详细划分了该煤层煤相,共划分出6种煤相类型:干燥森林沼泽相;滞流浅覆水森林沼泽相;流动浅覆水森林沼泽相;滞流强覆水森林沼泽相;流动强覆水森林沼泽相以及洪泛沼泽相。此外,对7号煤层煤相类型的垂向分布和演化规律进行了初步分析。

含煤建造露头层序地层分析──以太原西山石炭二叠系剖面为例

从太原西山石炭二叠系标准剖面入手，探讨了露头层序地层分析方法在含煤地层格架研究中的应用。太原西山石炭二叠纪沉积建造可分为２个陆表海碳酸盐岩与硅质碎屑岩混合沉积层序和２个河流碎屑岩层沉积层序，其形成受控于３级海平面变化。

太原西山上古生界含煤地层最大沉积年龄的碎屑锆石U-Pb定年约束及地层意义

太原西山是华北地区上古生界含煤地层标准层型剖面所在地，自1882年以来，已广泛进行了古生物学、地层学、沉积学等方面的工作，取得了大量的研究成果。但是，由于缺乏绝对年代学数据，年代地层界线多次变更，从而影响了地层划分与对比。为了确定太原西山晚古生代含煤地层的沉积时间，应用LA-MC-ICPMS对该剖面太原组、山西组及下石盒子组作为标志层的8个砂岩样品进行了碎屑锆石U-Pb定年，确定了它们的最大沉积年龄，为地层形成时限的确定提供了依据。太原组底部晋祠砂岩及上部的七里沟砂岩的YC1δ（24-）年龄分别为296±4Ma和277土2Ma，且在七里沟砂岩-A中，62颗锆石构成了271～301Ma年龄谱，其单颗粒最年轻年龄（YSG）271±7Ma代表了其最大沉积年龄。山西组底部北岔沟砂岩及其上覆下石盒子组底部的骆驼脖子砂岩所获得的U-Pb年龄均大于七里沟砂岩，不能用来限定山西组的最大沉积年龄。与太原组牙形石生物地层的比较表明，太原组沉积于早二叠世是确定无疑的，但是，碎屑锆石U_Pb定年结果表明太原组包含Asselian、Sakmarian、Artinskian和Kungurian4个时期的沉积，甚至进入了中二叠世，而非牙形石确定的只为Asselian期沉积，石炭-二叠系界线可能位于晋祠砂岩底界或其以下。结合前人对太原西山地区及华北晚古生代盆地的沉积学、岩石学、事件地层学等的结果，认为不能排除在晚石炭世-早二叠世存在盆内岩浆与火山活动的可能性。

西山煤田山西组震积岩特征及其煤系气勘探开发意义

太原市西山煤田山西组地质勘探历程较早,但煤层气勘探开发起步较晚,虽然近年来投产的煤层气井不断增加,但整体产气量并不理想。西山煤田山西组2煤顶板、3煤顶板和1煤底板分别发育有3层震积岩,为查明震积岩特征及其煤系气勘探开发意义,开展了露头系统观测和室内测试分析。结果表明:①山西组共识别出同沉积断裂层、震积角砾岩、阶梯状小断层、震褶岩、液化均一层、球枕状构造、泄水构造、生物逃逸构造等8种震积构造,3层震积岩具有不同的垂向序列;②早二叠世晚期频发的地震事件对泥炭沼泽演化具有抑制作用,主要表现为破坏了地壳沉降速率和泥炭堆积速率的平衡,使得泥炭沼泽的可容纳空间减少,由此造成了泥炭沼泽的消亡,地震事件是造成山西组煤层相对较薄且分布极不稳定的主因;③2煤顶板震积岩形成于泥炭沼泽演化末期,总有机碳含量为1.22%~13.73%,平均为4.51%,是较好的烃源岩;孔隙度为2.53%~7.81%,平均为4.22%,地震作用形成的阶梯状小断层、震积角砾岩等构造增大了泥页岩的孔隙度,为煤系气的赋存提供了空间,为其运移提供了通道;脆性矿物含量为32.1%~75.9%,平均50.6%,震积岩可改造性较强;④在煤系气开发中,2煤可与顶板震积岩联合改造,这种联合改造可充分利用煤层的气资源优势和震积岩的可改造优势,突破以往在煤层中建立流态运移产出通道的技术瓶颈。

西山煤田古交矿区煤层气藏水文地质特征及其控气作用

煤层气藏的水文地质条件是控制煤层气运移、散失、分布和富集的重要因素之一。以西山煤田古交矿区为研究对象,分析产出水离子浓度、水质水型、矿化度和煤层含气量分布特征,结合地下水动力场分布特征,划分区域水文地质单元,并讨论不同单元内含气量分布特征及地质控制机理。结果表明:(1)该区煤层气井产出水离子以Na^+,HCO_3^-为主,水型主要为NaHCO_3型,该区煤层气井产出水矿化度介于632~2 512 mg/L,属于淡水-微咸水;(2)根据折算水位和矿化度分布特征将矿区划分为补给径流区、滞留区以及过渡地带的弱径流区3种水文地质单元,滞留区含气量最高,弱径流区次之;(3)古交矿区煤层气的富集成藏受构造、水文地质条件双重控制,在屯兰中部形成单斜-水力封堵型煤层气藏,为全区煤层气最为富集区,东曲断层比较发育,形成地垒-水力封堵型煤层气藏,为煤层气较为富集区。

基于混沌理论的西山煤电集团技术创新战略研究

在混沌理论的基础上,研究了西山煤电集团技术创新战略发展过程的混沌特征,可用logistic方程对其混沌特性进行描述,分析了模型的混沌状态,并采用OGY法(参数微调方法)对该企业技术创新战略的混沌控制。

基于突变级数法的矿区环境承载力研究——以西山矿区为例

环境承载力研究对于矿区的可持续发展具有重要意义,以西山矿区为例,根据矿区规划发展对自然生态环境和社会经济可能产生的影响,建立基于突变级数法的矿区环境承载力动态评价模型,模拟西山矿区规划方案和零方案下的环境承载力动态变化趋势。结果表明,由于矿区生产建设活动和人口增长的影响,零方案和规划方案下西山矿区环境承载力评价值均低于现状值,相较于零方案,规划方案实施后矿区环境承载力评价值均较低,且呈现先下降后上升的趋势。

新疆西山煤层自燃过程特征温度试验分析

为了给自燃煤层的防灭火控制措施制定提供依据,以新疆西山煤样为研究对象,进行了室内热重试验测试得出了的TG和热重微分(DTG)曲线,根据对TG-DTG曲线和煤样红外谱图的得到了分析通过分析得出了煤自燃过程的8个特征温度,并确定出了相应的温度范围。

基于HRTEM的煤分子芳香片层结构表征

利用MATLAB语言开发了简单易用的图形用户界面(GUI)程序VirtualFringe,此程序采用阈值与灰度的调整、高斯模糊、傅立叶变换、二值化、骨架提取、分枝剪切与修剪等方法,从煤的HRTEM图像中抽取出煤微观芳香片层的条纹结构,并通过条纹的外接矩形拟合,分析得出芳香片层的相对位置、角度和长度等信息.利用传统人工分析方法和固态13 C NMR结构参数测定,证实了此程序的准确性与可靠性.本程序获得的煤芳香片层结构参数可以用于大尺度煤分子聚集体模型的构建工作.

西山煤田古交矿区晋祠组、太原组沉积环境与成煤模式

在野外剖面观察与岩心柱状分析基础之上,综合岩性、沉积构造、古生物及地球化学标志,本文分析了古交矿区晋祠组和太原组沉积环境,划分出主要包括陆表海碳酸岩台地沉积体系、泻湖-潮坪沉积体系和三角洲沉积体系三种沉积体系。结合华北晚古生代总体聚煤特征及已有成煤模式,认为本区主要为浅水三角洲成煤模式。

西山煤田不同变质程度煤孔隙结构分形特征及影响因素研究

为研究煤的多孔介质属性及其分形特征,以山西沁水盆地西山煤田为研究对象,采用扫描电镜(SEM)分析了煤表面孔隙结构特征。基于SEM图片,通过盒维数法计算得到了不同煤样表面孔隙分形维数,并分析了其影响因素。研究结果表明:煤表面具有显著的分形特征,分形理论能够较好地描述煤孔隙结构复杂程度;在本测试煤样中,不同煤样分形维数值在1.33~1.92范围内变化;变质程度、水分、埋深、坚固性系数(f值)对煤孔隙分形维数有显著影响,随Ro和埋深的增加煤体表面孔隙趋于复杂化,分形维数值不断增大;而水分和灰分的存在使得煤体表面变得相对光滑,能够减小分形维数值。分形维数是衡量煤孔隙复杂程度的有效参数,在煤矿现场瓦斯防治中,对于具有高分形维数的煤体,应该引起重视。这类煤体往往破坏程度较高,具有强吸附性,孔隙连通性差,瓦斯抽采困难,在煤炭开采过程中,容易导致煤与瓦斯突出、瓦斯涌出等灾害。

上市公司盈利能力分析——以西山煤电为例

企业利润是其利益相关方关注的焦点。上市公司的盈利能力是指上市公司利用各种经济资源赚取利润的能力,是经营者经营业绩和管理效能的集中体现,上市公司的经营状况会通过盈利能力表现出来。利润是上市公司利益攸关方关心的中心问题,利润是投资者取得投资收益、债权人收取本息的资金来源,是职工集体福利提高的重要保障。

太原西山煤田微量元素地球化学特征及其地质意义

为了弄清太原西山煤田煤岩的形成环境,选取西山煤田8号煤层中煤样、煤层顶板、夹矸和黄铁矿结核,应用电感耦合等离子质谱技术(ICP-MS)测定了它们的微量元素,并在此基础上讨论了这些微量元素的分布、赋存特征及其成煤环境意义。这些分析样品的稀土元素含量变化大,其值为(11.1~455)×10^(-6)(平均200×10^(-6))。稀土元素(REE)及V、Co、Ni、Sr、Ba、Th、U等元素在煤层的顶板及夹矸中明显富集,显示了其陆相来源和以无机相赋存为主。轻/重稀土元素比值(LREE/HREE)在10.3~37.6之间(平均18.6)。整体表现出明显的轻稀土(LREE)富集,且LREE元素间分馏程度较大,重稀土(HREE)间分馏程度较小,具有较强的Eu负异常和弱的Ce负异常的特征。Ce、Eu异常系数比值(δCe/δEu)在1.24~1.81之间(平均1.56),Sr/Ba值在0.45~11.5之间(平均3.74),Th/U值在0.20~4.28之间(平均1.83),V/Ni值在1.41~14.12间(平均5.4),V/(Ni+V)值在0.58~0.93之间(平均0.8),表明太原组形成于受海水影响的高盐度、缺氧还原条件下的海陆交互相环境。

山西西山煤田7号煤层成因类型研究

煤的成因类型通过煤的有机显微组成、矿物成分等来体现。从微观研究的角度出发,以各子样的显微煤岩组分统计值、镜惰比(V/I)、骨基比(F/M)、矿物质含量为依据,对西山煤田屯兰煤矿7号煤进行成因类型划分,分为4类6型,即Ⅰ-①、Ⅲ-①、Ⅲ-②、Ⅳ-①、Ⅳ-②、Ⅴ-①。自下而上对煤层划分了23个成因分层。7煤层以Ⅳ类成因类型为主,沉积了覆水森林沼泽环境。