河南西部某煤田地质特征研究

在当前形势下,实现煤炭资源的保障,要立足国内供给,加大煤矿资源潜力评价和地质勘查,挖掘自身潜力,利用自身优势,寻找新的后续矿源。以某煤炭区域地质情况为背景,研究了煤田沉积环境特征、测井响应特征、煤层分布特征、煤层物理性质、煤岩特征以及煤类。研究得出,某煤炭区可采煤层为赋存在山西组下部的二1煤层,煤层厚度0.15~10.57 m,平均厚4.11 m,属大部分可采的中厚煤层、结构简单,二1煤层为中灰、中硫、高热值贫煤和无烟煤,区内二1煤层的稳定程度属较稳定煤层。研究对该地区煤炭工业发展具有一定的指导意义。

黔西小屯井田煤层气多层合采产层组合优化

贵州小屯井田龙潭组煤系具有煤层数量多、煤层间距小、煤层厚度薄等特点,煤层气开发需以多层合采为主要方式;与单一厚层状煤层相比,多煤层合采易发生层间干扰,影响合采效果及资源动用程度。基于小屯井田钻孔岩性与含气性分析,识别出有利、较有利与不利3种煤岩层组合类型,考查各煤层厚度、埋深、含气量等特征,对比各煤层的煤层气资源条件,综合考虑储盖组合、含气性、渗透性、储层压力、地应力等因素,划分出Ⅰ(6上煤+6中煤+6下煤)、Ⅱ(7煤)、Ⅲ(33煤+34煤)共3套叠置煤层气系统;在此基础上,优化合采产层组合,并确定有序开发模式为优先开发上部产层组合(6上煤+6中煤+6下煤),其次为下部组合(33煤+34煤),最后考虑经济与时间成本确定是否单独开发7煤;确立了资源条件分析-含气系统划分-产层组合优化的多-薄煤层发育区煤层气合采层位优选思路。

地球物理测井的应用与研究——以郑双庙煤矿为例

郑双庙煤矿是豫东地区较早被发现的晚古生界隐伏含煤地层,目前随着开采深度的不断增加,加之深部煤层的特征不明确,严重制约了矿山的生产与开采。基于此,通过对郑双庙煤矿开展地球物理测井的理论研究,为煤矿的进一步开采提供重要依据。研究表明,煤层具有较高的电阻率,幅值集中在50~270Ω·m,围岩与砂质泥岩的电阻率相对较低,集中在10~80Ω·m。此外,煤层的密度较小,集中在1.33~1.75 g/cm^(3),与煤层相比,围岩的密度相对较大,集中在2.13~2.81 g/cm^(3),总体上煤层与围岩表现出较为明显物性差异。研究发现,对于煤层厚度的界定,可依据短源距(GGNR)、三侧向电阻率(GR01)的数值进行分析,不同厚度的煤层表现出较为明显的参数特征,可作为煤层厚度判别的重要标志。在地球物理特征曲线上,侧向电阻率值比正常泥岩阻值低,伽马—伽马为低密度高幅值异常区域是破碎带的重要标志。

鲁班山北矿15采区瓦斯赋存特征及地面预抽采部署

瓦斯地面预抽采能够提高煤炭的高效安全开采及实现瓦斯资源的有效利用,依据采区的瓦斯赋存特征可部署瓦斯地面预抽采井,从而助力区域煤与瓦斯高效协调开发。结合川南地区合鲁班山北矿15采区煤层展布情况、储层物性特征和瓦斯测试结果,从保存条件和资源条件2个方面分析瓦斯赋存的影响因素,采用体积法估算15采区主力煤层的瓦斯资源量,并根据15采区煤炭开采规划,结合矿井瓦斯地质特征和地形地貌特点以划分接替抽采区域且进行地面抽采井井位优选。优选结果显示:以15采区1518、1538工作面为先期试验区,以2和3号煤层(组)、7和8号煤层(组)为主,优选直井+定向井组合模式,形成不规则的丛式井组井网,矩形井网的长边方向与裂隙方向平行,井间距取值200~250 m。

铜龙煤矿煤层、煤质特征及工业用途分析

根据铜龙煤矿勘探成果资料显示区范围内含有可采煤层3层(5号、7号及12号),总资源储量为3489万t,3层可采煤层均为较稳定煤层,且构造简单,开采技术条件中等,具有较强的经济开采价值。本文通过收集区域和铜龙煤矿勘探工作中所取得的煤层、煤的物理性质、煤岩特征、煤的化学特征、煤工艺性能等相关地质资料进行综合分析,得出矿区范围的5号、7号及12号均属无烟煤3号(WY3),煤层均属于中高硫煤、中灰煤、特低挥发分煤,适用于动力用煤及民用煤,为今后铜龙煤矿的煤炭资源开发利用和研究提供了基础依据。

刘庄煤矿11-2煤层底板砂岩富水规律及水化学特征研究

采用水化学测试、统计分析、水文地球化学分析等方法,对刘庄煤矿11-2煤层底板砂岩富水性规律及水化学特征进行系统研究。研究结果表明:井田范围内112煤底板砂岩类型、沉积厚度、裂隙发育、富水性以F25断层为界分区性明显,水质类型为Cl·HCO_(3)—Na或HCO_(3)·Cl—Na型,以采区边界断层为界,主要离子含量存在较大差异性,并分析了水样中阳离子Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)主要来源。研究成果可为查清砂岩裂隙含水层分布规律、富水性和水化学特征提供指导,为制订矿井防治水方案提供重要依据。

新峰一矿深部煤层地质及煤质特征研究

分析了新峰一矿地质特征,区内发现长度超过1 km的断层7条,对二1煤层造成不同程度的破坏,研究了煤层地质及煤质特征。研究得出,可采煤层为1层,二1煤层层位稳定,总厚度8.88 m,煤层结构简单,其稳定程度属较稳定类型。揭露含煤地层总厚度480.76 m,含一煤至七煤共7个煤组,含煤共13层,总厚15.72 m;二1煤层属高灰、特低硫、特高热值煤,煤类主要为瘦煤,个别见煤点见有焦煤、贫煤、贫瘦煤,工业用途主要可作炼焦配煤使用,也可作动力用煤。研究对促进地方经济发展、提高居民收入有积极意义。

河南省正村勘探区煤层赋存规律及煤质特性研究

为优化正村煤矿下一步采区工作面布置,充分利用现有开采系统,对正村煤矿以北相邻尚未设置矿权的区域进行勘查。查明了勘探区总体构造形态、二1煤层底板形态及断层情况,勘探区地层构造总体形态为一平缓的单斜构造,地层倾角5°~15°,一般为6°~10°;区内无大的褶皱和断层,仅在区外东北部有F 29断层,构造复杂程度类别为一类。勘探区含煤地层为石炭系和二叠系,总厚度为587.03 m,二煤段的二1煤层为本区主要可采煤层,连续分布稳定,全区可采,七煤段的七2煤层不稳定,大部分可采。查明二1和七2煤层层位及厚度变化,确定了可采煤层连续性。查明了区内二1、七2煤层的煤类、煤质特征,二1煤层可作为一般工业燃料或民用煤,七2煤层可作动力用煤。通过勘探为优化正村煤矿下一步采区工作面布置提供了地质依据。

刘河煤矿矿床地质特征研究

以刘河煤矿为研究对象,研究了该矿矿床地质特征,主要包括煤的含煤性、稳定性、煤质特征、工艺性能和可选性等。研究得出,井田二2煤层大部可采,三_(3)^(2)煤层局部可采,二_(2)煤层煤厚0~4.08 m,平均2.37 m,煤层结构较简单,二_(2)煤层为大部可采的较稳定型中厚煤层;二_(2)煤层以低灰分、低硫、特低磷、低水分、特高发热量贫煤为主,易磨碎、极易选。宜作各类动力、火力发电和民用燃料用煤;研究为矿区后续开发提供了坚实的基础。

采煤扰动下矿区土壤理化性质及有机碳变化特征研究

采煤扰动对矿区土壤有机碳的影响深远。以孙疃矿为研究区,对比采煤沉陷区(坡顶、坡中、坡底)与矿区农田土壤,研究了土壤理化性质(含水率、pH、速效钾),土壤总有机碳(TOC),易氧化有机碳(EOC),溶解性有机碳(DOC)的含量与分布特征。结果表明:煤炭开采扰动降低了矿区土壤有机碳含量,沉陷区内土壤有机碳多存在于表层土壤,有机碳存在向坡底聚集之趋势。

钱家营矿地面井超前抽采瓦斯可行性研究

针对钱家营矿向三水平延伸,瓦斯含量和瓦斯压力增大,煤矿安全生产风险突显的问题,通过井下观测和实验室测试等方法研究了钱家营矿主力煤层物性特征,认为钱家营矿4层主力煤层中7煤最具备地面井超前抽采瓦斯的地质条件。通过综合评价分析,认为钱家营矿地面井超前抽采治理瓦斯是可行的。

沁水盆地南部煤中矿物赋存特征及其对煤储层物性的影响

煤中矿物可以影响煤储层物性,进而影响煤层气的开发。运用光学显微镜和扫描电镜研究沁水盆地南部煤中矿物的种类、含量和赋存特征。基于煤储层的平衡水等温吸附实验和压汞实验,研究了沁南地区煤中矿物对煤储层吸附性能和孔渗性能的影响。结果表明,柿庄北区块3号和15号煤平均矿物含量分别为10.68%和12.81%,且15号煤硫化物含量较高。扫描电镜下可观察到充填煤储层胞腔孔、粒间孔隙和微裂隙的方解石、黄铁矿、高岭石和石英。孔隙度和渗透率以及兰氏体积和煤中大中孔比例均随灰分产率的增加而减小,表明煤中矿物的存在会降低煤储层的吸附性能和孔渗性能,煤储层中矿物充填主要影响煤的大中孔和裂隙,影响煤层气在割理和裂隙中的渗流,导致孔隙度和渗透率下降,而少量粘土矿物充填微孔可导致煤的吸附性能下降。

煤层气储层研究进展

煤层作为煤层气储层,具有容纳气体和允许气体流动的能力。与常规的砂岩储层不同,煤层气在煤层中主要呈吸附态形式存在,其储集性能受多种因素的影响。我国的煤田大多成煤时间早,经历的构造期次多,地质条件复杂,造成我国煤层气储层物性非均质性强,研究难度较大。文中总结了煤层气储层的物性特征、储集状态、煤岩特征、实验方法 4方面的研究进展,指出煤储层的渗透性、孔隙度、外生裂隙、割理、微裂隙等特征可以表征其物性;温度、压力、含气量、水动力条件、应力状态可以反映其储集状态;煤岩类型、煤体结构、煤层厚度、显微组分组成、变质程度、灰分等也影响其特性。最后,探讨了煤层气储层研究存在的问题及下一步研究方向。

黔西滇东地区不同煤阶煤储层物性特征分析

为了分析煤阶对黔西滇东地区煤储层孔隙性和渗透性的控制作用,对不同煤阶煤样的孔-裂隙结构、吸附能力和孔渗特征进行了探讨。结果表明:镜质组反射率小于2.5%时,随着煤阶升高,煤岩压实程度不断增强,煤中吸附孔含量逐渐增多,BET比表面积和BJH总孔体积逐渐增大,致使煤岩吸附能力逐渐增强,而渗流孔含量相对减少,渗流孔隙结构变差,渗透率随煤阶升高而减小;镜质组反射率大于2.5%时,随着煤阶升高,煤中吸附孔含量减少,BET比表面积和BJH总孔体积呈下降趋势,吸附能力减弱,而煤岩后期演化过程中产生了再生孔隙,致使煤岩渗流孔含量增加、渗流孔隙结构变好,总孔隙度升高,渗流能力增强。

深部煤层的AVO属性分析

根据岩石物理理论和深部煤田测井数据,建立了利用AVO属性预测深部煤层岩石物性的方法.由于煤层与上覆岩层一般有较大的阻抗差异,煤层的AVO特性类似于油气勘探中典型的第三类含气砂岩特性.不同于油气勘探的砂岩储层预测,煤层的特性类似于泥岩.在此基础上,通过建立AVO梯度截距交汇图,可以很好地将多数煤层与炭质泥岩或者泥质炭等岩性识别出来.利用梯度截距的AVO交汇图,还可指示出高孔隙含水砂岩的分布范围.

沁水盆地南部变质变形煤储层特征及煤层气富集区划分

沁水盆地南部周缘被挤压性断裂褶皱带所围限,区内缓坡带形成煤层气富集区。受中新生代区域构造—热演化影响,盆地内煤储层在深成变质作用基础上叠加了不同程度的构造动力变质作用和岩浆热变质作用,产生了不同程度的变质和变形,导致其在变质变形程度、含气性及渗透性等煤储层物性方面具有不同的特征,有明显的区域分异,形成展布方向与盆地复向斜主轴方向及燕山期岩浆侵入方向一致的3个北东—北北东向的煤层气富集区块:枣园—潘庄区块(TREND1)、寺底—成庄区块(TREND2)和郑庄区块(TREND3)。其含气量和渗透率具有明显的东西展布、南北分带的特征。从东向西TREND1、TREND2和TREND3富集的高渗条件依次降低。从南向北TREND1又可以细分为潘庄区块(1A)、枣园区块和胡底—蒲池区块(1B)以及樊庄区块(1C)。其中1A富集的高渗条件最好,1B次之,1C再次。

煤层注水对原煤孔隙及甲烷吸脱附性能的影响

煤层注水对防突具有显著效果,而煤层孔隙特性是影响瓦斯吸脱附及渗流的重要因素,为了从孔隙角度揭示不同注水压力对原煤体甲烷吸脱附性能的影响。选取首山矿己15-12070工作面进行煤层注水现场实验,使用氮吸附法得出各煤样孔隙特性并用分形理论计算孔隙粗糙度,使用静态容量法测出各煤样吸脱附参数。结果表明:注水后各孔径段孔隙量均有所增加,注水压力与比表面积、孔容及分形维数呈线性正相关关系;孔隙特征参数与甲烷吸脱附性能呈线性正相关关系;各煤样均出现甲烷吸脱附迟滞现象,且注水压力越高,甲烷吸附能力越强,脱附迟滞程度越大。煤层注水压力越大,煤的孔裂隙数量会增多且粗糙度增大,煤体倾向于保留更多的瓦斯。

深部与浅部煤层气储层物性及开发工程差异分析

以樊庄区块3口煤层气井和临兴区块1口煤层气井为研究对象,通过分析这4口井的储层物性参数和工程数据发现,随着深度的增加,储层压力、破裂压力、裂缝高度、平衡产水阶段的排采时间都随之增大,但是裂缝延伸长度随之减小。深部煤层和浅部煤层物性差异导致二者的工程差异性,相对于浅部煤层,深部煤层对开发工程具有更高的要求。

降雨诱发浅伏采空区上方地表塌陷机理

针对浅埋煤层采出后易发生地表塌陷地质灾害现象,分析了浅埋煤层采空区上覆岩层破坏特征及断裂岩层结构的稳定性,进行了不同含水量岩石力学特性的实验研究.结果表明:岩体试件在天然状态与饱水状态时的剪切力-剪切位移曲线变化趋势是基本一致的,但试件在饱水状态时的抗剪强度与天然状态相比大幅下降;不同含水量试件在单轴压缩条件下的应力-应变曲线随着含水量的增加,曲线的位置降低,峰值强度相应降低.

瓦斯压力影响下煤岩力学性质与冲击能量指数演化规律及机制

深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力影响的煤岩吸附、力学性质及碎块分布规律,分析瓦斯影响的煤岩冲击能指数演化特征与机制。结果表明:具有强冲击倾向性煤岩的瓦斯等温吸附曲线符合Langmuir模型,随瓦斯压力升高,煤岩软化特性越发明显,弹性模量、软化模量均呈阶段性降低,瓦斯对二者在煤岩峰值前后具有不同的影响效果且存在临界压力,试样破坏形式呈“脆性张拉→剪切→张拉+塑性流动”过渡,冲击能指数与试样碎块尺度均呈先减小后增大的“V”形变化特征,破碎后具有更多盈余能;含瓦斯煤岩小尺度碎块是灾害发生的客观条件,瓦斯膨胀能为煤体动态失稳提供了额外的能量,增大了冲击地压发生过程的强动力性和破坏性,这种煤岩基质骨架与瓦斯运移的固−流耦合降低了冲击地压发生的临界指标且具有更高的致灾潜能。研究成果与启示为进一步判定深部高瓦斯煤层灾变倾向并建立行之有效的防治手段提供了试验基础和研究思路。