华东地区深部煤层气资源与勘探开发前景

华东地区深部煤层气勘探开发对保障区域能源需求、优化地区能源结构、实现“双碳”目标具有重要意义。基于系统调研和前期研究积累,总结了华东地区煤层气及瓦斯抽采现状,分析了该地区深部煤层含气特征与资源潜力,探讨了已有深部煤层气勘探开发技术在华东地区的适用性,讨论并预测了华东地区深部煤层气勘探开发潜在有利区,最后提出了华东地区开展深部煤层气勘探开发的优势和挑战。已有研究结果表明:华东地区针对煤矿区及构造煤的煤层气勘探开发技术储备良好,形成了煤矿区煤层气开发“淮南模式”与构造煤煤层气顶板水平井分段压裂开发技术。华东地区深部煤层具有含气量高(大于10 cm^(3)/g)和含气饱和度高(大于80%)的特征,两淮矿区深部煤层气预测地质资源量占绝大多数,2000 m以浅高达8984.69×10^(8)m^(3),表明两淮地区深部煤层气具备良好的资源优势。深部煤层气的水平井等开发方式及造洞穴应力释放、水力割缝等增产工艺在华东地区具有较大的应用前景,淮南煤田潘谢矿区可作为华东地区深部煤层气勘探开发先导试验区。华东地区深部煤层气工作程度低,需要开展区域性的深部煤层气资源评价与典型地区成藏规律的深入解剖。

淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义

煤矿开采及疏水降压,打破了深层地下水的天然平衡系统,导致不同含水层微生物群落的时空变化。利用淮北煤田矿井水文孔采集深度分别为600和750 m的二叠系煤系砂岩含水层(煤系)和石炭系太原组灰岩含水层(太灰)地下水样品,利用16S rRNA基因V4区测序方法,开展深层地下水微生物群落多样性测试与分析。结果表明,煤系水和太灰水样品微生物分类单元(OUTs)数目范围分别为968~3 071和820~3 894,平均值分别为1 980.43和1 847.81。ACE、Shannon和Chao值呈现煤系水>太灰水、Simpson指数呈现煤系水<太灰水的特征,说明地下水微生物群落组成多样性煤系水>太灰水;太灰水和煤系水中主要优势菌门均为Proteobacteria、Bacteroidota和Planctomycetota,相对丰度分别介于41.48%~97.36%、0.57%~48.01%和0.13%~15.29%;煤系水主要优势菌属为Thiovirga、Hydrogenophaga和Flavobacterium,相对丰度分别占煤系水中总菌属的5.98%、4.39%、3.43%。太灰水主要优势菌属为Hydrogenophaga、Acinetobacter、Thiobacillus,相对丰度占比分别为11.13%、4.72%和4.40%;煤系水和太灰水含水层特有OTU数目分别为1 759和4 107个;F^(-)、K^(+)、ORP是影响地下水微生物群落的主要环境因子,K^(+)对太灰水菌群群落丰度的影响大于煤系水,F^(-)对煤系水和太灰水菌群群落影响相差不大;随着含水层深度的增加,F^(-)和K^(+)对菌群群落丰度的影响逐渐增大。淮北煤炭典型污染物F^(-)质量浓度的升高强化了部分菌群,导致微生物群落组成发生变化。由煤田采动造成的地下水污染同时使Thiothrix在太灰水中得以富集。煤系水、太灰水是淮北煤田煤矿开采的主要充水水源,而且具有不同的微生物群落特征,从而为煤矿涌(突)水水源识别提供了一种新的方法,为煤矿水害防治提供保障。

注浆技术在华北奥灰水害防治中的应用与发展

我国华北型煤田水文地质条件复杂,随着深部资源的大规模开发,煤层底板奥灰突水概率增加,奥灰水害成为华北型煤田深部开采的严重安全威胁。应用注浆技术能够快速封堵突水通道,消除潜在水患,在华北奥灰水害防控方面具有明显优势;历经工作面注浆、井下定向孔注浆和地面定向孔注浆,装备进步推动华北型煤田奥灰水害注浆防治技术持续发展。本文分析了注浆技术在华北型煤田奥灰水害防治中的发展历程,结合奥灰水害超前治理工程案例,分析了实践中地面定向孔注浆技术遇到的问题,指出了区域水害防治地面定向孔注浆技术发展方向。本文对华北型煤田深部开采底板奥灰水害防治具有重要参考意义。

新安煤田深部煤中硫分布特征及成煤环境分析

新安煤田位于河南省西部,处于太行构造区、嵩箕构造区和崤熊构造区交界部位,煤田主体位于太行构造区内。为了解新安煤田深部煤中硫分布特征及成煤环境,对研究区二_(1)、二_(2)煤层硫分含量的进行了分析和归纳,阐述了二_(1)、二_(2)煤层硫含量特征以及硫分平面分布特征。根据煤中各形态硫所占比例以及成因,探讨了煤层中硫分布特征及成煤环境。结果表明,二_(1)煤层贫煤以中—中高硫煤为主,无烟煤原煤以低—中高硫煤为主;二_(2)煤层贫煤以低—中硫煤为主,无烟煤以低—中高硫煤为主。二_(1)、二_(2)煤层煤中硫以硫化铁硫为主,占全硫的60%~90%。山西组成煤环境为浅水河流和海水潮汐共同控制的三角洲沉积体系,煤层的形成受淡水和海水的双重影响。

深部煤炭资源勘查模式及其构造控制

中国煤盆地构造演化的时空差异性和煤田构造格局的复杂性,是决定煤炭资源勘查难易程度,以及勘查手段的选择和勘查工程布置的首要地质因素。在分析中国东部煤炭资源特点以及深部煤炭地质勘查所面临的困难和挑战的基础上,讨论了勘查区类型和勘查模式的概念。划分出深部煤炭资源勘查区的4种基本类型:①老矿区深部或外围勘查区;②深部新区勘查区;③复杂地质条件勘查区;④生产矿井深部煤层勘查区。总结了不同勘查区类型的地质构造特征,建立了与之相适应的勘查模式。

东胜深部直罗组沉积环境与砂岩型铀矿发育

鄂尔多斯盆地北部东胜地区中侏罗统延安组内蕴藏着丰富的砂岩型铀矿,铀矿床的发育与沉积环境有着密切的关系。鉴于东胜深部矿区直罗组也存在砂岩型铀异常显示,主要从沉积学的角度,分析东胜深部矿区直罗组砂岩型铀矿的发育与分布特征。通过对东胜深部矿区直罗组岩心、测井曲线等分析,认为直罗组早中期主要发育辫状河沉积,逐渐向曲流河沉积过渡;通过多种单因素参数综合分析,恢复了直罗组下段(下亚段和上亚段)的沉积相展布;通过测井信息识别了砂岩型铀异常的层位及其大致分布范围。研究发现,东胜深部矿区直罗组砂岩型铀异常主要发育在乌审旗的西南部和杭锦旗附近,直罗组下亚段铀异常主要发育在辫状河心滩和河道砂体的过渡位置,直罗组上亚段铀异常主要发育在河道砂体的外缘。

太行山东麓含煤区构造特征与深部找煤方向

太行山东麓含煤区以中生代末期以来的伸展构造变形为主导,煤系埋深自西向东逐渐加大,沿太行山前呈NNE向条带状展布。区内构造样式丰富,以NE、NNE向正断层组合为特征。其深部控煤构造样式主要为两类堑垒构造组合和掀斜断块组合两类。通过研究区构造组合的分析,掌握了太行山东麓含煤区煤田构造的特征,为老矿区外围深部找煤提供了依据。

淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征与成烃潜力

为了查明淮南煤田潘谢矿区深部煤系的烃源岩生烃潜力,在对煤系烃源岩系统采样的基础上,应用总有机碳含量、氯仿沥青"A"、岩石热解、干酪根碳同位素、镜质组反射率等有机地球化学测试方法,结合深部煤炭勘查成果,深入探讨了淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征、热演化及生烃组合特征。地球化学测试结果表明:潘谢矿区深部煤系有机质干酪根主要来源于陆生高等植物,类型属于Ⅱ2-Ⅲ型,局部存在少量的Ⅱ1型,具有良好的天然气生成潜力;上石盒子组、下石盒子组和山西组泥页岩TOC含量均达到了中等烃源岩标准,氯仿沥青"A"也均达到了好的烃源岩标准,上石盒子组和山西组泥页岩S1+S2达到了中等烃源岩标准,下石盒子组泥页岩S1+S2达到了好的烃源岩标准,因此泥页岩有机质丰度各项指标均达到了中等或者好的烃源岩标准,加上煤层总有机碳含量均在60%以上,表明潘谢矿区深部煤系有机质具有较高的原始生烃能力。在潘气1井煤系烃源岩有机地化和气测录井特征分析的基础上,结合深部煤炭勘查成果,以全区稳定发育的厚层煤层和泥页岩为目标层位,在潘谢矿区深部划分了3套稳定发育的生烃组合。组合1位于上石盒子组上段中-下部,厚40~60 m,是良好的页岩气-煤层气共生气藏;组合2位于下石盒子组上段,厚60~150 m,以煤层气为主,页岩气为辅;组合3位于山西组底部,厚20~35 m,以煤层气为主,页岩气为辅。

新安煤田新义井田深部勘查区二1煤煤层气地质特征

基于新义井田深部勘查区煤田地质勘查成果,分析了该区构造和二1煤层展布特征,研究了二1煤储层特征、煤层气含量及其分布规律、煤层气赋存条件。研究认为,勘查区二1煤变质程度高,有利于煤层气的生成;煤储层孔隙度较高、围岩封闭性好,有利于煤层气赋存;煤体结构遭到严重破坏不利于煤层气运移;属正常压力、低渗煤储层。煤层气含量与埋深呈正相关趋势,DF1断层为煤层气逸散通道。

开平煤田深部9煤厚度预测的数学模型分析

开平煤田深部9煤层是重要的战略后备资源,对煤厚预测的可靠程度,是准确估算资源量的关键。根据该煤田沉积环境、赋煤规律及构造发育特征,选择了3条不同方向的剖面,建立了以煤层厚度及煤层厚度预测点与煤层露头之间距离的线性回归模型、多项式模型及波动模型,并利用Matlab数学建模软件,对各种数学模型进行拟合。根据该煤田沉积特点,对拟合结果进行分析与对比,在此基础上选择最佳数学模型,对开平煤田深部9煤厚度进行预测。拟合结果显示,深部9煤的煤厚变化规律明显,符合多项式拟合公式,其中三次多项式预测模型的置信度较高,能较好反映深部9煤厚度变化。

煤田钻探超千米深孔施工工艺

结合在豫西煤田深部、矿区深部及煤预查区等勘查钻探施工,介绍施工设备、钻具组合、钻孔结构、钻进技术参数、冲洗液使用等,确保煤田钻探施工钻孔达到各阶段质量标准要求,并对钻探施工中提出注意事项以及建议。

栋仁煤田ZK801深孔严重落物事故的处理与反思

栋仁煤矿区ZK801孔设计孔深1200 m,钻至孔深1141.09 m时,发生严重的孔内落物事故。通过回顾施工和事故发生的过程,分析、总结了事故发生的原因、采取的措施和处理的方法,结合案例思考防范类似事故的对策,根据事故处理中发生的问题,指出了当前钻探施工与管理存在严重不足的现状,并提出了几点思考和建议。

潘集深部勘查区山西组煤层发育及顶底板工程地质特征

潘集深部勘查区作为淮南煤田资源接替基地现已进入详查阶段,为了查明山西组煤层赋存特征与工程地质条件,基于对勘查钻孔资料的统计分析,详细分析了1煤和3煤赋存以及夹层岩性、厚度发育特征。结果表明,山西组1煤和3煤区域平均厚度为3.5m;F66断层以北1煤受岩浆侵蚀,不可采范围集中分布,3煤不可采区域在F66断层两侧零星分布;1煤和3煤间夹层岩性以泥岩为主,平均厚度仅为1.25m。在此基础上,进一步探讨了1、3煤顶底板的岩石强度、岩性组成与结构组合工程地质特征,初步划分顶底板岩性组合类型,为深部矿井的设计和建设以及开采地质条件评价提供可靠的地质资料。

煤田水文地质条件探查的三维电阻率测井方法

通过三维电阻率测井方法应用于煤田的理论及探测方案的分析，并在淮南煤田两个岩溶陷落柱发育区进行了探测试验，探查距钻孔450m半径范围内，700—1200m不同埋深电阻率分布情况，查清了研究区深部水文地质条件，并通过6个地质钻孔揭露及连通抽水试验验证了此方法的可靠性及有效性。表明该方法在探查矿区深部水文地质条件方面具有明显的效果，通过地质钻孔与地面电极的有机结合，可查清深部水文地质特征。为深部受承压水水害威胁的煤炭资源的安全开采提供了一种很好的地球物理探测手段。

淮南煤田煤中全硫含量特征分析

为研究淮南煤田原煤中全硫含量的分布特征,选取顾桥、潘一、望峰岗、张集、丁集等5个矿区578个煤样为研究对象,对煤样地质测试报告表中全硫含量数据进行整理分析,5个矿区煤样全硫含量算术平均值最高为0.66%,最低为0.44%,全部煤样全硫含量算术平均值为0.51%。以潘一矿为例,通过对不同煤层、297个煤样的全硫含量分析,研究了全硫含量随开采深度的变化规律,其中,同一煤层煤中全硫含量最高值出现在1煤层,最低值出现在8煤层。研究结果表明,淮南煤样全硫含量平均值低于1.00%,属于低硫煤;随着开采深度的不断增加,淮南煤田煤中的全硫含量有增大的趋势。

渭北煤田煤岩层深部异常风化的成因类型

目的 探讨渭北C-P煤田深部煤岩层异常风化的成因类型。方法 通过大量井下地质调查、煤岩样品鉴定与分析,对所揭露的众多煤岩层风化点进行了研究。结果 渭北煤田存在岩溶塌陷裂隙导通风化型、断裂垂向导通岩溶风化型及断裂横向导通古窑风化型等3种深部风化作用成因类型;来自煤系底部与外界相通的奥陶系石灰岩溶洞中的空气及煤系浅部与古窑相通的空气是引起深部煤岩风化的主要因素,煤层上下部含水层及煤层本身与顶、底板岩石中的黄铁矿结核为促使风化作用的次要因素。结论 该研究为煤岩层深部风化带预测提供了依据。

磁西煤系下岩溶热水水文地球化学特征及成因

根据水质分析结果,并结合岩溶地下水水质资料,分析了磁西煤田一号采区的深层岩溶热水水文地球化学特征、热储特征及其成因。结果表明,磁西煤田煤系下具有高TDS、高硬度、SO4Cl-CaNa型水质特征的深层岩溶温热水是地下水沿断裂构造参与深部循环、长期演化的结果;地热异常属于热水型地热,热储温度可达60°C以上,循环深度在1500m以上,热源来自于燕山期岩浆侵入岩体产生的热异常与区域地温的叠加。本研究同时也为地热资源研究、煤田开发、矿井热害和矿井水防治提供有意义的参考。

深埋煤层开采顶板基岩含水层渗流规律及保水技术

我国西部黄陇煤田降雨量少、蒸发强烈,属于干旱半干旱地区,做好煤炭开采过程中对含水层的保护工作极为重要。为研究适用于黄陇煤田深埋煤层开采顶板洛河组砂岩含水层的保水技术,以彬长矿区为研究区,采用砂岩孔隙度测试,结合非线性回归分析方法,研究洛河组地层不同深度砂岩渗透性变化;开展水化学测试,分析非均质洛河组含水层垂向水化学场特征;结合地面和井下水文地质探查,进一步定量化研究洛河组含水介质的非均质性。在查明洛河组含水地层非均质性的基础上,建立含水层下段受裂隙带波及条件下地下水渗流数值模型,研究基岩含水层局部受裂隙带影响条件下的渗流规律。根据渗流规律研究深埋煤层开采顶板基岩含水层保水开采技术,结合彬长矿区工作面开采实际揭露水位变化情况对其进行验证。研究表明,洛河组含水层渗透性随地层深度的增加而呈负指数降低,随着埋深增大含水层水化学类型由HCO_3-Ca型转化为SO_4-Na型,同时上段的单位涌水量约为下段的7倍,可知洛河组含水层上、下段地下水渗流条件不同,垂向非均质性较强。工作面开采裂隙带仅波及含水层下部时,含水层仅受波及层和相邻层的水位下降明显,上部未受到波及段水位降深有限,整个含水层不会出现水位统一下降的现象,而是呈现出不同层位水位降深差不同的差异性渗流规律。鉴于此,提出利用含水层非均质性特征,以控制含水层上段水位降深为核心,允许导高适当波及含水层下段的"控水开采"技术,有助于缓解深埋煤层采煤与保水的矛盾。通过彬长矿区胡家河煤矿现场应用表明,洛河组含水层实际渗流特征符合本次研究成果,控水开采技术可实现洛河组砂岩含水层保水开采的目的。

创新、求深、发展,实现煤田钻探技术新突破——福建省121地质大队“十一五”期间钻探工作综述

重点介绍了福建省121地质大队在"十一五"期间,紧跟国内科技前沿,积极开展绳索取心煤田深孔钻探技术研究,通过钻探技术创新,新工艺、新技术推广应用和深化钻探管理模式改革,取得了钻探深孔施工能力和钻探效益的显著提高。

织纳煤田晚二叠世构造煤区域分布及构造控制

为查明织纳煤田构造煤分布规律,通过整理分析贵州织纳煤田比德向斜、三塘向斜、珠藏向斜、阿弓向斜和关寨向斜等14个含煤构造单元共200余个煤田钻孔取心资料,并辅以测井曲线分析,综合分析6、16和27号等主采煤层的煤体结构区域分布特征及构造控制因素。研究表明:自西向东,织纳煤田内构造煤比例逐渐增大,西部主要为原生结构煤和碎裂煤,东部以碎粒煤和碎粉煤为主;构造煤的分布主要受构造演化和4条深大断裂影响,多期性构造运动造成煤体多期次变形,其中,燕山期是煤层发生构造变形的主要阶段,喜马拉雅期对早期构造变形进行了叠加改造;深大断裂影响了区域应力场分布,遵义-惠水断裂对构造煤的形成和分布影响最大,主燕山早期自东向西的区域性应力场受到遵义-惠水断裂阻挡,在煤田东部褶皱、断裂作用剧烈,发育逆冲、逆掩断层等构造,对煤体结构破坏严重,碎粒煤和碎粉煤发育。研究取得的认识对织纳煤田瓦斯灾害防治和煤层气勘探开发具有指导意义。