岩浆岩接触变质带煤储层吸附特征研究

为了研究岩浆侵入对煤储层吸附性能带来的影响,对采自于朱庄和朱仙庄矿两个井田内的10块煤样进行了镜质组反射率测试、煤质分析、等温吸附试验等室内实验,分析了煤样的兰氏体积与其距岩浆岩距离之间的关系,并探讨了煤储层吸附能力产生差异的原因。结果表明,由于各个煤矿岩浆侵入实际情况的不同,煤储层吸附能力的影响因素也存在差别,研究区内煤的变质程度仍然是影响煤储层吸附能力的主要因素,煤中水分在侵入体上部部分范围内失去影响作用;侵入体上部和下部煤储层的吸附能力出现差异,在距岩浆岩体同等距离时,侵入体上部煤储层吸附能力比下部强。     

新疆低煤阶煤层吸附能力对煤层气开发影响因素分析

煤的吸附特征是评价煤储层储集特征、煤层气解吸、扩散和渗流的基础,吸附-解吸性能对煤储层含气性和煤层气井的产能具有重大影响,是评价煤储层开发潜力的重要参数。通过采集样品采用等温吸附实验获取煤储层吸附参数,评价新疆主要煤田煤层的吸附特征,发现新疆煤层以低煤阶为主,低煤阶煤储层储气能力较好,且易于解吸,有利于煤层气的开发,煤层气开发潜力好,希望对新疆低煤阶煤层气开发具有指导意义。     

岳城井田3号煤储层物性特征研究

煤储层物性特征是影响煤层气开发效果的重要方面和研究重点,以沁水煤田东南部岳城井田为工程背景,基于井田煤与煤层气地质、勘探开发及相关测试资料,采用煤层气地质理论及数理统计方法对井田3号煤储层物性特征进行研究。研究结果表明：岳城井田3号煤层为结构简单、破坏较轻、展布稳定的厚煤层;煤层的“生、储、盖”条件较好且地处甲烷带,煤层气含量及甲烷含量普遍较高;煤层孔裂隙系统发育且连通性好,渗透率高;煤储层压力及压力梯度值较低、能量弱,为低压(欠压)煤储层;煤对煤层气具有很强的吸附能力、吸附量大,具有良好的煤层气储集空间。     

岩浆侵入对煤层瓦斯成藏及突出的影响

岩浆侵入的矿井往往存在煤与瓦斯突出危险性,为了研究岩浆侵入对矿井煤层瓦斯成藏和突出灾害的控制作用,基于理论分析和实验研究,探讨了岩浆侵入的一般规律,研究了岩浆侵入对煤层的破坏以及对瓦斯生成-圈闭的作用,并以淮北卧龙湖井田岩浆侵蚀严重的10煤层为研究对象,验证岩浆侵入对煤层的瓦斯圈闭和突出的控制作用.结果表明:在岩浆的热演化作用下,煤的变质程度增加,比表面积增大,微孔较发育,吸附、解吸瓦斯能力增强,岩浆的侵入对瓦斯突出灾害具有控制作用.     

赵庄井田3号煤层气储层物性分析

对赵庄井田3号煤层气储层物性进行分析和研究得出:3号煤层除具有典型的煤层含气量高、煤层含气饱和度低、煤层渗透率低、煤储层压力低等"三低一高"特征外,还具有煤储气空间良好、煤吸附甲烷能力强且吸附量大、煤的吸附时间长等特征。总体而言,3号煤层气储层物性相对较差,对其进行煤层气开发难度较大。     

新疆大南湖煤田三号井田煤层气储层物性特征浅析

为研究新疆大南湖煤田三号井田煤层气的储层物性特征,本文利用施工取得的地质勘探资料,通过测试煤层真密度和视密度值、显微镜下裂隙分析、等温吸附试验测试等手段,得出:孔隙率大的煤层,利于煤层气储存;裂隙越发育,越不利于煤层气的储存;煤中水分含量高,煤吸附气体量小;在相同瓦斯压力下,煤的变质程度越高,煤吸附的气体量越大。     

浅议山西煤层气储层特征及含气性

本文根据煤田地质勘查资料和煤储层孔、裂隙及等温吸附测试结果,通过对不同煤级煤的等温吸附测试成果、含气性特征、储层压力特征及孔裂隙特征分析研究,阐述了煤的Langmuir体积、Langmuir压力受R_(o,max)密切相关;煤层含气量和含气饱和度随煤层埋藏深度增加而增加;煤中宏观裂隙与宏观煤岩类型相关,显微裂隙在低变质程度煤中发育优于高变质程度煤层;煤储层渗透率受煤层埋藏深度、应力状态等因素制约。     

贵州毕节煤田可乐矿区M18煤储层地质特征研究

通过对毕节煤田可乐矿区M18煤岩煤质特征、煤储层压力及温度、煤层渗透性、煤层等温吸附特征、煤层含气性的研究,结果表明:区内18号煤层在西部为贫煤,中东部为无烟煤,为低渗透率煤储层,储层压力系数为0.6—0.9,属于欠压地层。煤层平均含气量为14.17m3/t,含气量较高。     

岩浆活动对煤层气的成藏作用

中低变质煤田成煤后的岩浆侵入活动，作用于控制煤层气藏的诸多地质因素，改变了煤层气藏的地质环境，对煤层气的生成、运移、赋存产生深刻影响。岩浆的高温烘烤，高压挤压，侵入体的产状及与其他地质因素的复合，对烃源岩产生成气作用，对储层产生储运作用和圈闭作用。从而确立成煤后的岩浆侵入活动，成为中低变质煤田的找气标志。     

淮北矿区祁东井田中生代岩浆侵入作用对煤层瓦斯赋存的影响

结合淮北矿区祁东井田地质背景,分析了中生代岩浆侵入特征及其对煤层、煤质和瓦斯赋存的影响。研究发现,从上部3 2号煤层到下部9号煤层,岩浆侵入范围和强度逐渐增大,煤的变质程度逐渐升高,9号煤层煤样镜质组最大反射率高达3.7%;化学性质发生差异,挥发分减少,碳含量增高,氢含量略有降低,H/C原子比下降,认为叠加在深成变质作用基础上的岩浆热变质作用是造成这些现象的主要原因。祁东井田岩浆岩主要以岩床形式顺煤层上部侵入,同一煤层局部瓦斯含量高异常部位与岩浆侵入部位一致,认为这与岩浆侵入引起煤的二次生烃导致煤生气量增大和吸附性增强,及岩浆岩成为煤层直接顶板对瓦斯的圈闭作用有关。     

岩浆侵入对煤吸附瓦斯特性的影响分析

为了研究岩浆侵入对煤吸附瓦斯特性影响,以卧龙湖并田10煤11个煤样为研究对象,采用工业分析、等温吸附实验、液氮吸附法测BET比表面积和CO2吸附法测微孔等方法,对比分析了多元物性参数和煤样与火成岩距离的关系.结果表明:岩浆热演化范围为60 m左右.靠近岩浆岩,镜质组反射率Rm由2.74％增至5.03％,挥发分Vdaf由16.04％减至6.85％,煤的变质程度提高.吸附常数a有先增加后减小的趋势,8#煤样(热演化区)a=59.02 m3/t,为最大值.岩浆覆盖区1#煤样a=13.53 m3/t,为最小值.吸附常数a、BET比表面积和微孔孔容分布曲线相关性较好,从数值大小来看,热演化区高于正常区,正常区高于岩浆覆盖区.岩浆接触变质作用,降低了煤吸附瓦斯能力.岩浆侵入煤层使热演化区煤的微孔较发育,比表面积变大,瓦斯吸附位增多,煤的吸附瓦斯能力增强.     

岩浆热事件对煤层变质程度和吸附-解吸特性的影响

为研究岩浆侵入热事件对煤层变质程度和吸附-解吸特性的作用机制,采用理论分析、实验室测定和现场验证的方法,对比分析了淮北矿区海孜井田岩浆岩侵入区和邻近临涣井田未受岩浆影响的煤层多元物性参数变化规律和孔隙特征,系统研究了采集煤样的等温吸附与吸附平衡条件下瓦斯解吸过程,揭示了岩浆岩床下伏煤层瓦斯赋存特征。结果表明:海孜井田岩浆热演化作用使煤层变质程度显著增加,煤层挥发分降低,岩浆岩覆盖区域煤层的最大镜质组反射率梯度为0.53%/100 m,远大于深成变质作用。岩浆热演化区孔径0.4~0.7 nm之间的微孔极为发育,其发育程度是未受岩浆岩覆盖区煤样的数倍,且越靠近岩浆岩的煤层,微孔发育程度越明显。岩浆热演化区内煤体的吸附能力增强,吸附瓦斯量增大,煤体的瓦斯放散初速度变大,初期解吸速度快且解吸总量大。由于岩浆岩床对下伏煤层的热变质和封存作用,易造成下伏各煤层的瓦斯压力和瓦斯含量增高,煤层的突出危险性增加。     

海石湾井田CO2成藏演化机制及防治技术研究

以窑街海石湾井田为研究背景,以海石湾井田煤二层中CO2为主要研究对象,运用地球化学、岩石学、构造地质学、表面物理化学、岩石力学、采矿工程、渗流力学、数值模拟等多学科理论,采用理论分析、实验室实验与现场工程实践的研究方法,系统地开展了井田CO2成因、CO2成藏规律、CO2的赋存状态、海石湾煤对CO2的吸附解吸特性、孔隙压力对煤层卸压作用机制以及工程实践等多方面的研究,并取得了一定的创新成果,主要研究结论如下:(1)根据对海石湾井田煤二层中CO2的碳同位素与氦同位素测定结果,实测海石湾井田主要测点的CO2含量均大于60%,实测δ13CCO2变化范围主要为+1.00‰～-5‰,3He/4He测定值均为10-8数量级,R/Ra为0.004 2～0.185 0,分析认为海石湾煤田中CO2为无机地壳来源。并根据F19断裂构造岩性质、多期运动性以及实验分析,提出了海石湾井田CO2为F19韧-脆性剪切带的动力变质成因;且F19断裂在井田CO2成藏过程中起到了成气断裂、输气断裂和封气断裂的多重作用。(2)建立了修正的D-A模型,该模型对现有的高压吸附实验数据具有较高的拟合精度,并对海石湾煤对超临界CO2吸附等温线进行了分析,引入了聚合物的自由体积理论对异常吸附等温线进行了理论分析,并得到了解吸曲线的初步验证。(3)海石湾井田煤二层埋深600～1 000 m时,地温为31.72～43.88°C,实测最大瓦斯压力为7.3 MPa,井田东部CO2浓度超过90%,计算海石湾井田东部区域的混合瓦斯含量达到50～60 m3/t,现场测定、实验测定以及理论计算结果表明,海石湾井田煤二层中赋存超临界CO2。(4)数值模拟结果表明,随着保护层工作面推进,下伏煤岩体的采动卸压范围及煤二层的膨胀变形量均随着孔隙压力的升高而增大,最大绝对变形量为328 mm,最大相对变形量可达0.5%,随着保护层推进与孔隙压力的增大,被保护层发生塑性破坏并随之增大,并进行了理论分析,结果表明孔隙压力在增强被保护层卸压中起着重要作用。(5)远距离上保护层开采及卸压瓦斯抽采实践验证了高孔隙压力在煤层卸压中的作用,抽采单孔流量达到2 m3/min以上,煤层透气性增大878倍,煤层瓦斯含量由53 m3/t降至12 m3/t,消除了煤二层的突出危险性,同时工程实践也验证了相关结论。     

七五井田许楼井上组煤岩浆岩侵入情况研究

为摸清滕县煤田七五煤矿许楼井上组煤岩浆岩侵入规律,确保矿井开拓布局的合理性,通过对岩浆岩侵入时间、侵入通道以及相关地质构造的分析,判断总结出井田南北两区域的岩浆岩分别通过不同的形式对煤层进行了侵蚀。该研究为矿井下步的开拓布局、工作面布置方式提供了依据。     

大同煤田岩浆岩侵入对煤层煤质的影响

为探究岩浆岩侵入对煤层煤质造成的具体影响,以大同煤田鹅Ⅳ精查勘探区为研究对象,具体分析了勘查区地质构造及岩浆岩活动规律,收集以往区内施工钻孔的煤层煤质资料,并开展数据统计对比。分析表明,印支运动时期该区岩浆岩活动(煌斑岩侵入)活跃,其沿地层裂隙及断层为主要通道,以岩墙、岩床的形式侵入地层中薄弱地层,例如煤层中使其局部受热接触变质,使煤层结构复杂化、有益厚度变薄;煌斑岩侵入与煤层接触变质(干馏作用),焦化过程中可产生定量的瓦斯,瓦斯含量随煤层变质程度的增高而变大;应对该区开展三维地震工作,来验证断层及岩浆岩活动情况,可以为该区煤矿安全生产起到一定的指导作用。     

陈四楼井田岩浆岩分布特征及其对矿床开采的影响

研究了陈四楼井田岩浆岩分布特征,主要有岩浆岩发育时期及产状、岩浆岩分布特征、岩性特征等,得出矿井内岩浆一般顺煤层及软弱层侵入,产状多为岩床或岩墙;三²₂煤层受岩浆岩侵入面积约占控制面积的1/10;岩浆岩的种类较多,代表性的有辉绿岩类、闪长岩类、煌斑岩类、细晶岩类及花岗岩类。分析了岩浆岩对矿床开采的影响,主要为对煤层、煤质的影响。研究表明,岩浆常沿煤层底板软弱部位或顺煤层侵入,使煤层遭受一定程度的破坏或变质为天然焦。     

火成岩侵蚀煤层易自然发火特性及关键致因研究

为探明火成岩侵蚀导致侵蚀煤层自燃特性变化的关键致因,以受火成岩侵入范围广、煤自然发火严重的铁法煤田大兴煤矿为研究对象,采集火成岩侵蚀形成的变质煤和未受影响的原生煤进行研究。本文利用同步热分析仪、煤自燃特性测定装置等测试了煤样的产热升温特性、气体产生规律、微观结构参数的差异。结果表明,变质煤在低温阶段的放热量较原生煤显著提高,交叉点温度降低了13.2 ℃,更早进入氧化增重阶段;当环境温度超过90 ℃,变质煤的氧化产热与反应速率急速增加,CO和CO₂等氧化气体产物生成速率显著升高,表明变质煤的氧化活性高于原生煤;火成岩侵蚀煤层的高温高压作用改变了煤体的孔隙结构,导致煤中有机物质热解与挥发,使得变质煤中的微孔和介孔孔容减小、比表面积降低,宏观孔的孔容达到原生煤的3倍,平均孔径和孔隙率显著增大,有利于氧气分子在煤体内部的输送运移与吸附反应,同时变质煤的含氧官能团较原生煤减少,脂肪烃含量由27.98 % 提高至29.07 %,增强了变质煤的氧化活性。此外,火成岩侵蚀活动导致侵蚀煤层开采时漏风加剧、遗煤氧化时间长、氧化带范围广。火成岩对煤层自然发火内在因素和外在因素的影响,导致侵蚀煤层面临严重的煤自燃灾害。     

岩浆岩侵入区赋煤规律与找煤方法

为了在岩浆岩侵入区开展正常煤炭生产活动，依据岩浆岩侵入特征及侵入区煤层赋存规律。研究了岩浆岩厚度变化及其侵入的方向性对煤层赋存的控制作用。岩床边缘向内凹进的港湾状区域，煤层厚度急剧增大，是煤田地质勘探和矿区找煤的重要靶区。岩浆岩与煤层位置关系的分带性特征可以用来指导矿井地质工作。利用该方法在研究区获得新增储量约620万t，并为生产采掘揭露和钻孔勘探所证实。     

同忻煤矿煤炭自燃预报体系的确立

大同煤田石炭二叠系煤层属特厚易自燃煤层,其中太原组3#～5#煤层经过火成岩入侵,煤层上部形成硅化煤,极易自燃。针对同忻煤矿一盘区的火灾预报问题,分析了该矿煤样的自然发火规律,利用热重法确定了该矿煤炭的自然发火温度,利用光谱分析分析了煤炭不同温度下的标志性气体,最终确立了该矿井以CO、C2H4为指标气体的二级自燃预报体系,建立了以束管监控为主要手段的煤炭自燃检测系统。