高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响

孔隙结构对煤层吸附甲烷的能力有显著影响,但目前对高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响研究较少。以贵州兴安煤业有限公司糯东煤矿高阶煤样为研究对象,采用低温N2吸附和低温CO_(2)吸附试验,结合分形理论研究了高阶煤吸附孔的孔隙结构特征,并通过高压等温甲烷吸附试验,分析了煤储层物性、孔隙结构特征和分形维数对甲烷吸附能力的影响。结果表明:①高阶煤储层孔隙形态较为单一,多数为两端开放的平行板孔和狭缝型孔,微孔在煤的孔隙结构中占主导地位,其孔体积和孔比表面积占比均大于98%,为气体的富集提供了空间。②以不同孔径段的孔体积占比为权重计算高阶煤孔隙的综合分形维数,微孔分形维数在综合分形维数中占主导地位;煤样孔隙结构具有明显的分形特征,孔隙非均质性较强。③Langmuir模型能很好地描述高阶煤的吸附行为,煤储层物性、孔隙结构和分形维数对甲烷吸附能力影响显著,Langmuir体积与最大镜质体反射率、镜质组含量、灰分含量和水分含量呈线性正相关关系,与惰质组含量呈线性负相关关系;Langmuir体积与吸附孔的孔比表面积和孔体积均呈线性正相关关系,Langmuir体积与分形维数呈弱线性关系。研究结果可为黔西南地区高阶煤层气勘探开发及煤矿瓦斯灾害防治提供理论指导。

伊敏褐煤腐植酸结构特征及其分子模型构建

从褐煤中提取腐植酸对于实现褐煤的清洁高效利用具有重要的意义,而探究蒙东地区褐煤腐植酸结构并构建相应的分子模型对于该地区褐煤应用具有广泛的指导作用。采用碱溶酸析法提取蒙东伊敏褐煤的腐植酸,通过采用X射线衍射、^(13)C核磁共振以及X射线光电子能谱等方法对腐植酸的结构特征进行全面表征。结果表明:伊敏褐煤腐植酸中的芳香结构是基础,而脂肪结构主要以交联键以及侧链形式存在;褐煤腐植酸中的芳香团簇尺寸较小,芳香层间距相对较大,且呈现无序排列。根据结构表征相关参数,重构了具有代表性的中国蒙东伊敏褐煤腐植酸分子模型。所构建的伊敏褐煤腐植酸分子结构模型计算数据与实验数据大体吻合,能够充分反映伊敏褐煤腐植酸的化学结构特点。模型中芳香碳结构主要以苯、萘环的形式呈现,少量以菲环形式的存在;脂肪碳主要以较短的侧链和脂肪环形式存在,起到连接芳香基本结构单元的作用。氧元素主要以羧基和酯等O—C=O形式存在,同时还包括一定量的酮、醛、醌、酚、醇以及醚氧,其中羰基C O和醚氧具有交联作用。氮元素则主要以吡咯环的形式存在,并伴有少量的吡啶环和季氮。与西南地区云南褐煤腐植酸结构相比,伊敏褐煤中的芳香碳含量更高且吡咯含氮官能团所占比例也更大,并呈现出一定的地区差异性。

煤矿安全监控系统智能化水平的提升研究

为促进煤矿安全监控系统的自动化,智能化发展,基于煤矿智能化的主要概念,分析了当前安全监控系统在智能化发展方面现存的主要不足,从传输架构简单化方面、监控系统装备智能化、系统数据分析高效化三方面着手提出了提升煤矿安全监控系统智能化水平的思路,并对监控系统的部分功能进行完善及改进优化,实现了自主智能识别、分析、判断及控制等功能,促进了煤矿安全监控系统智能化水平的提升。

新构型重介质旋流器在邯郸洗选厂的应用

为解决传统构型重介质旋流器中煤带精煤量高、矸石带煤量高等问题,邯郸洗选厂采用新构型重介质旋流器对南部重介质分选系统(南部系统)进行了改造,并与未改造的北部重介质分选系统(北部系统)进行了对比。结果表明:相较未改造的北部系统,改造后南部系统的数量效率提升了3.44个百分点,可能性偏差也明显降低,同时精煤灰分合格率提升了5.59个百分点,重介质损耗降低了0.11kg/t,综合精煤产率预计提升0.61个百分点。新构型重介质旋流器的应用为企业带来了较高的经济效益,为工艺系统下一步改造升级提供了可靠依据。

应用测井资料识别煤体结构及分层

煤体结构类型与煤储层孔裂隙特征密切相关,对煤层气开采具有重要意义。以韩城矿区为例,通过对区内的参数井取心样品分析,把煤体结构分为块煤(I类)、块粉煤(II类)、粉煤(III类)。对区内3号、5号和11号煤层的深侧向电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井曲线特征进行对比,归纳了各煤体结构的测井曲线组合特征:I和III类煤电阻率曲线和自然伽玛曲线为平滑的箱型或钟形,II类煤则为波动的箱形;II和III类煤扩径严重,且II类煤差异扩径明显。据此,提出了一种利用电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井等测井曲线组合识别煤体结构的方法,并利用这种方法准确识别出同一煤层不同煤体结构的分层。

基于测井信息的韩城地区煤体结构的分布规律

韩城地区煤层受多期构造破坏,煤体结构复杂,煤层气井出粉较为严重,目前对区内煤体结构分布规律研究尚且不足,制约了区内煤层气产能提高。通过对韩城地区测井资料与钻井取芯样品进行对比分析,总结出了不同煤体结构的深侧向电阻率测井、双井径测井及自然伽马测井曲线组合特征,并利用测井曲线组合特征识别煤体结构及分层定厚,进一步通过对研究区24口煤层气井测井资料的分析,揭示3号、5号和11号煤层煤体结构平面分布规律及其与区域构造的关系。研究表明:①I类煤(块煤)扩径轻微,电阻率偏高;II类煤(块粉煤)扩径严重且差异扩径现象明显,电阻率偏低;III类煤(粉煤)扩径严重且部分出现轻微差异扩径现象,电阻率偏低。②边缘浅部隆起构造带、龙亭构造带、东泽村构造带和龙骨岭构造带控制了区内3号、5号和11号煤层煤体结构分布,II类煤和III类煤基本沿着构造带走向展布,同一构造带对不同煤层的破坏程度不同。

淮南煤田潘一矿瓦斯地质单元划分

为了查明煤矿瓦斯地质规律,以更好地指导煤矿瓦斯灾害,以淮南煤田潘一矿为研究对象,划分了瓦斯地质单元,研究结果表明:淮南煤田潘一矿煤系地层主要受晚三叠世和晚侏罗-早白垩世时期构造运动的改造,其内部产生了不同时期的构造形迹,以矿井内主要断层F4、F5为界,将其划分为3个瓦斯地质单元,对划分出的3个瓦斯地质单元的瓦斯地质规律进行了研究,揭示了各瓦斯地质单元内构造煤分布特征、瓦斯含量与瓦斯压力、瓦斯风化带深度及瓦斯动力学现象,对该矿瓦斯灾害防治提供了指导。

沁水盆地樊庄区块构造对煤层气富集的控制作用

在对樊庄区块褶皱形成力学机制研究基础上,从煤层气藏构造演化史的角度,结合樊庄区块煤层气排采实际资料,建立了沁水盆地樊庄区块三种类型煤层气成藏模式,即原生型、调整型和改造型,其中改造型又可分为原生改造型和调整改造型,旨在研究沁水盆地樊庄区块构造对煤层气富集的控制作用,为认识局部微小构造对煤层气藏的控制作用提供参考。本区煤层气开发实践表明,不同成因的气藏宜采用相应的勘探开发策略。

鄂尔多斯盆地紫金山地区煤孔隙分形规律及其主控地质因素分析

通过对鄂尔多斯盆地东北缘紫金山地区气-肥煤样的孔隙结构测试,在重点阐述主煤层孔隙发育特征及分形规律的基础上,分析其主控地质因素,并挖掘了分维特征所暗示的煤层气可采潜力信息。结果表明:紫金山地区煤孔隙率整体偏低,孔隙结构以微孔为主,过渡孔与大孔次之,中孔最少,其中微孔孔容及孔比表面积贡献率最大,反映主煤层有利于煤层气的储集。基于压汞曲线将本区煤孔隙划分三种类型,结合压汞参数分析,指出8+9~#煤开放孔较多、孔喉分布比较集中且相对较大,比4+5~#煤更有利于煤层气渗流。基于压汞数据分形分析,将研究区煤样吸附孔与渗流孔界限确定为100 nm。孔隙分形特征受变质程度影响较大,4+5~#煤以深成变质作用为主,8+9~#煤则受到相对较强的区域岩浆热变质作用。其中深成变质作用有利于煤吸附能力的增加,而区域岩浆变质作用能够有效的改善煤孔隙结构,增强孔隙连通性,提高煤层的解吸、扩散、渗流能力。此外,分形特征还受灰分产率与煤岩组分的影响。结合含气性等参数分析,在资源量相近时,8+9~#煤具有较高的可采性。

氩离子抛光-场发射扫描电镜在煤纳米孔研究中的应用

随着煤层气勘探开发与二氧化碳地下储存技术的发展,煤储层微观孔隙结构的研究逐渐向纳米级别深入。以太原组无烟煤为例,率先采用氩离子抛光-场发射扫描电镜技术直接观测煤纳米孔,为煤储层微观储渗结构的观测提出一种新的研究方法。结果表明,煤储层孔隙主体处于纳米级别,分别发育在炭质、颗粒矿物、粘土矿物内部及接触部位,类型多样,以炭质内部的纳米孔最为发育;孔径差异显著,孔径主体分布范围为10～700 nm,集中在50～100 nm;孔隙形貌特征复杂、连通性不均一。氩离子抛光-场发射扫描电镜在煤微观孔隙系统分类及微观结构辅助定性-定量表征两方面具有广阔运用前景。

煤与页岩低温氮吸附孔隙结构特征与分形特征对比--以阳泉地区山西组15#煤与页岩为例

以山西组高煤级煤与页岩样品为例,通过低温氮气吸附实验研究了样品的孔隙结构特征,并基于FHH分形模型计算了样品的分维值,对页岩与煤层的孔隙分形特征进行了对比研究。结果表明:页岩样品以微孔为主,同时含有一定量的过渡孔,主要的储集空间由微孔和过渡孔提供。高煤级煤样品以过渡孔为主,主要的储集空间由过渡孔提供。在测试孔径范围内,页岩样品的比表面积远大于高煤级煤。页岩的孔隙形态上以四周开放的平行板孔和裂缝型孔为主,具有部分细颈瓶孔,高煤级煤的孔隙形态以封闭型孔为主,反映页岩储层微观渗流能力更强,可能是页岩中游离气比例高于煤层的原因之一。页岩与高煤级煤均具有显著的分形特征,页岩样品分维值高于高煤级煤,说明页岩孔隙的空间结构比高煤级煤更为复杂,非均质性更强;同时二者均具有双重分形特征,页岩渗流孔分维值低于吸附孔,反映页岩吸附孔孔隙结构更为复杂。与页岩相比,高煤级煤渗流孔和吸附孔的分维值均小于页岩,孔径分布集中于过渡孔,有利于煤层气快速到达产气高峰;而页岩孔径分布则集中于微孔和过渡孔,吸附气含量更高,并且过渡孔的孔隙结构以平行板孔为主,孔隙结构特征较微孔简单。

鹤壁矿区煤与瓦斯突出特征及影响因素分析

文章通过对鹤壁矿区先后发生的61次煤与瓦斯突出事故进行统计分析,进而指出了该矿区煤与瓦斯突出的特征及影响因素,为该矿区今后防治煤与瓦斯突出提供了理论指导,更好地保证了煤矿安全生产的顺利进行。

羌塘盆地晚三叠世构造属性与层序地层格架下聚煤特征

依据近年来最新资料,通过对羌塘盆地南、北边界构造带构造属性、地球动力学机制及构造演化历程的讨论,剖析了羌塘盆地晚三叠世构造属性与盆地演化历程;在对盆地内部不同位置上三叠统岩性、岩相研究的基础上,通过不同古地理背景下层序界面与体系域界面的识别,建立了羌塘盆地晚三叠世层序地层格架,讨论了煤层在层序格架下的位置、聚煤特征及空间分布规律。研究表明,羌塘盆地晚三叠世为一复杂叠合盆地,经历了晚三叠世早、中期被动陆缘盆地,晚三叠世晚期羌北前陆盆地和羌南被动陆缘裂陷-坳陷盆地等不同的盆地演化历程;上三叠统构成一个完整的构造层序和两个三级层序,煤层位于高位体系域中上部,主要受控于高频率低级次海平面变化。具含煤岩系厚度大,煤层层数多,单层厚度小的特征;三角洲平原地带有利于煤层发育,三角洲沉积体系沿分割羌南、羌北盆地的中央隆起带发育,进一步指出该带是羌塘盆地内今后重要的找煤方向,并得到新发现的赛包玛煤点验证。

中国主要煤层气试验区地质特征对比

对中国几个主要煤层气试验区山西柳林、河北大城和安徽淮南等地的煤层气产率、含气量、煤层气地质特征等进行了比较研究，并讨论了影响煤层气富集的因素。结果认为，满足以下条件的地区有利于煤层气富集与保存：①含煤岩系发育，构造简单，保存完整；②煤层厚度大；③煤岩类型为光亮、半亮煤；④煤层割理间距小、密度大；⑤变质程度达气肥煤、焦煤；⑥盖层条件好。

含瓦斯煤体孔隙结构与受载细观变形特征规律研究

为了研究煤体的微观孔隙特征和吸附瓦斯煤体受载细观变形规律,采用低压液氮吸附、SEM研究了煤体孔隙的类型和孔径分布,研制了吸附瓦斯煤体加载CT扫描装置,利用工业CT扫描观测了吸附瓦斯煤体在加载过程中的细观变形过程。结果表明:煤表面的孔隙有圆柱形、狭缝形、楔形、墨水瓶形等,按照内部孔隙的连通类型分为贯通孔、内部连通孔、一端封闭孔和闭孔;不同应力条件下的CT图像显示,煤体内部呈非均质性,孔隙表现为非均匀分布特征,吸附瓦斯煤体在受载破坏裂隙也呈非均匀特性;吸附瓦斯煤体在受载条件下局部同时呈现膨胀效应和压缩效应,但在整体上表现是膨胀效应,这是由于煤体多孔性和非均质特性决定的。研究成果揭示了煤体微细观结构及变形特征,为研究含瓦斯煤体破坏机理及突出灾害动力过程提供了细观手段和研究基础。

煤体孔隙结构分形特征对瓦斯解吸规律的影响研究

为研究煤体的孔隙结构分形特征对含瓦斯煤解吸规律的影响,采用压汞法测定实验煤样的孔隙结构特征,基于分形理论及实验测定结果,按照孔隙的复杂程度不同对其进行分类。采用自主研发的大煤样多气一体化实验系统对煤样进行动态恒压解吸实验,基于实验结果对煤体孔隙结构分形特征对解吸规律的影响进行了分析。研究结果表明:实验煤样的微孔、小孔的连通性比较差,是由于其孔型以封闭性及半开放形孔为主;而对于中孔和大孔主要以开放性孔隙为主,连通性较好,有利于瓦斯的运移;按照煤体孔隙分形结构特征可将孔隙划分为孔径大于140 nm的渗流孔和孔径小于140 nm的吸附孔;瓦斯解吸初速度随渗流孔分形维数的增大而减小,渗流孔孔隙的分布和连通情况对瓦斯的解吸起到至关重要的作用,而吸附孔分形维数与瓦斯解吸初速度之间没有明显的相关关系。

中国西北地区柴北缘赋煤区构造单元新厘定

为对柴北缘赋煤区构造单元进行重新厘定,文章基于煤田地质构造特征并集成前人研究工作成果,从区域构造控制与煤系赋存状况相结合的角度对柴北缘赋煤区构造单元进行了深入研究,认为柴北缘赋煤区可新厘定为""三隆三凹(五小凹区)"即3个三级单元,11个四级单元,具体为:1东部构造分区。整体地貌呈现三隆夹两凹的构造形态,3条隆起从南至北依次为绿梁山-锡铁山-埃姆尼克山、欧龙布鲁克山山前断裂和宗务山隆起条带,2个凹陷由南向北为乌兰凹陷和德令哈凹陷;2中部构造分区。该中间构造分区整体构造形态为两隆两凹,2个凹陷一为绿南凹陷一为鱼卡-红山凹陷,前者为低应变区,褶皱构造发育,后者为高应变区,为主要含煤区段;两个隆起是交叉归并隆起,南为欧龙布鲁克山-牦牛山隆起带,北为达肯大坂隆起带,二者在羊肠子沟一带逐渐归并为一;3西部构造分区。本区整体构造格局为一隆一凹,山前凹陷处于柴达木盆地边缘,沉积厚度较厚,而绿南凹陷的西部区域也同赛南凹陷处于同一盆地区带。该研究是首次从煤田地质角度对柴北缘赋煤区构造单元的新厘定。

煤储层的气体解吸特性研究

作者研究了气体在煤储层内的解吸特征 ,并分析了煤储层气体解吸特征与物质组成、煤阶和孔隙结构的关系。孔隙结构 (孔隙孔容、比表面积的分布与孔隙封闭性 )决定了压差在煤储层系统内的传递 ,微孔孔容和比表面积越大 ,压差越难以在煤储层内传递 ,进而降低气体解吸效率和解吸率 ;煤储层中镜质组含量的增加以及煤阶的增高 ,会在一定程度上导致储层中微孔孔容和比表面积的增加 ,因此 。

煤炭物流系统体系结构的研究

结合煤炭物流实际,在分析了煤炭物流系统结构及特点的基础上,构建了煤炭物流系统的研究体系,为促进煤炭工业的可持续发展奠定了基础。

WLL1000卧式刮刀卸料离心脱水机结构分析

阐述了WLL1000卧式刮刀卸料离心脱水机工作原理,对传动部分、工作部分、润滑系统等离心机的主要组成部分进行深入分析,通过与立式刮刀卸料离心机进行比较,总结出该离心机的主要技术特点。