黔西南盘县火烧铺和金佳矿区晚二叠世煤中伴生元素的地球化学特征

以黔西南火烧铺煤矿(3号,7号,12号,17号)和金佳煤矿(3号,9号)煤层为研究对象,使用X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等对煤中常量和微量元素(含REY)进行定性和定量分析。系统研究了煤中伴生元素尤其是Si,Al,As等富集元素的含量分布、赋存状态和富集机理。结果显示,火烧铺和金佳矿煤中Si,Al,Ca,Mg,P,Ti常量元素和As,Co,Cu,Pb微量元素的含量明显高于中国煤均值;峨眉山玄武岩浆和热液流体岩脉是该地区煤中As的主要富集来源。     

惰质组与镜质组对煤吸附CO性能的影响

针对许多中、低变质程度的煤层出现CO长期超标，但未出现自然发火的现象，对24种不同变质程度的煤样进行了CO等温(30 ℃)吸附实验以及煤岩显微组分分析.研究表明：煤的镜质组含量、惰质组含量对CO吸附量影响较大，且对于中、低变质程度的煤，惰质组对煤吸附CO的影响大于镜质组对CO吸附的影响.利用Mathematic软件对实验数据进行分析处理，得出在不同压力下，惰质组含量与吸附量之间的数学模型.     

晋城矿区西部地质构造与煤层气井网布置关系

针对沁水盆地煤层气井网布置采用的主要是菱形等间距布置法，未考虑地质构造对煤层气井控制面积的影响情况，以地下水活动较弱，对煤层气富集保存有利，产出过程影响较小的沁水盆地中、南部的晋城矿区西部为例，分析了在不同构造部位，煤层气井初始产气时间、平均产水量、累计产气量、产气高峰的时间差异及造成差异的原因，并提出了构造特征与井网布置的关系.     

浅埋深厚煤层综放开采顶板断裂力学模型

根据浅埋深特厚煤层综放开采采高大，采空区垮落矸石不充分，不能有效支撑老顶岩梁，造成老顶架后切落的特点，建立了老顶断裂力学模型，利用断裂力学理论推导了老顶的断裂步距和支架的合理工作阻力.结果表明，老顶的断裂步距不仅与老顶的岩性特征和上覆岩层的荷载有关，而且与支架的工作阻力和水平挤压力有关.对平朔安家岭地下矿综放开采支架合理工作阻力进行分析，理论结果和实测结果比较一致.     

桂中晚二叠世碳酸盐岩型煤系高有机硫煤的矿物学和地球化学研究

应用带能谱的扫描电镜（SEM-EDX）、X射线衍射（XRD）、X射线荧光（XRF）等方法研究了桂中合山煤田合山组灰分小于50%的煤层样品矿物组成、常量和微量元素的地球化学特征.结果表明：合山煤中全硫含量在5.3%~11.6%之间，与惰质组相比，有机硫更易在镜质组中富集；合山煤中的矿物有石英、方解石、白云石等，并有少量的白铁矿、伊/蒙混层黏土矿物、红磷铁矿等，结合电镜观察，认为这些矿物主要形成于泥炭堆积压实前的同生作用；同世界煤相比，W，U，Mo，Cr，V，Zr明显富集.根据微量元素同常量元素、灰分和硫分的相关性，将微量元素分为5种结合态：铝硅酸盐结合态（Ga， Sc， Bi， Pb ， REE和Ge）、磷酸盐结合态（Mn）、硫化物结合态（Ni， Tl， Cr， V， As和Mo）、碳酸盐结合态（Zn， Cd， Mo及REE等）和可能的硫酸盐结合态（Ba）     

基于混合物理论的含瓦斯煤本构方程

以混合物理论的Truesdell公设为基础，认为含瓦斯煤是由固相煤、游离相瓦斯和吸附相瓦斯组成的饱和混合物，采用理论推导的方法构建含瓦斯煤的本构方程.方程表明，含瓦斯煤的力学变形特性由各组分特性、瓦斯吸附解吸作用和煤体的孔隙分布共同决定.不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤的应力-应变曲线表明：吸附瓦斯促使煤体产生膨胀变形，降低其弹性模量；围压也将对含瓦斯煤的弹性模量和变形产生重要影响.     

开滦深部工作面冲击地压监测与防治技术应用

为了能够实现开滦矿区深部冲击地压的有效监测与防治,本文在掌握开滦矿区发生冲击地压主控因素的基础上,通过总结开滦矿区在冲击地压防治过程中所积累的一些经验并参考国内外先进的冲击地压防治技术,构建了具有信息互馈和持续优化机制的全矿井-采区-工作面-局部的多级冲击地压监测和防治系统;基于开滦的实际地质构造和实际开采情况,提出了适用于开滦矿区深部煤层的冲击地压防治技术,包括优化开采设计和开采保护层的区域性技术措施,以及基于缺陷法原理的局部卸压措施和以改善局部应力环境的支护措施。     

冲击载荷下煤样动态拉伸劈裂能量耗散特征实验

为研究煤样动态拉伸变形破坏过程中的能量耗散规律,利用分离式霍普金森杆冲击加载系统,对煤样进行冲击条件下巴西圆盘劈裂试验,探讨了冲击速度、层理倾角及饱和含水对煤样总吸收能密度、总耗散能密度和损伤变量的影响;同时将煤样破碎后产生粒径为0~0.2 mm和0.2~5 mm的碎屑进行收集,并对不同尺寸碎屑的分布特征进行了对比分析。研究表明:同一层理倾角的自然煤样损伤变量随着冲击速度的增加呈近似线性增加,饱水煤样损伤变量整体随冲击速度增大呈指数函数增加;相比于自然煤样,饱水煤样粒径为0~0.2 mm的碎屑量减少了14.1%~31.3%,粒径为0.2~5 mm的碎屑量减少了33.7%~53.0%;但当层理倾角为45°时,饱水煤样碎屑量质量百分比反而比自然煤样要大。     

综放开采顶煤放出规律的BBR研究

借助于自主研制的相似模拟实验台和PFC软件,系统研究了综放开采顶煤放出规律,建立了统一研究煤岩分界面、顶煤放出体、顶煤采出率和含矸率四要素的BBR研究体系。分析了煤岩分界面形态以及支架和移架对其影响,提出了可用抛物线拟合煤岩分界面。将放出体分为发育不完整、基本成熟和成熟3个发育阶段,发现了支架掩护梁影响会使放出体前部发育较快,始终超出椭球体范围的现象,指出顶煤放出体是一被支架掩护梁所切割的非椭球体,定义其为切割变异椭球体。为了提高顶煤采出率、降低含矸率,应尽可能地扩大放出体与煤岩分界面的相切范围,通过确定合理放煤工艺与参数,控制煤岩分界面形态来提高顶煤采出率是可行的措施。待放顶煤区域处于由采空区岩石与支架顶梁形成的拱形挤压力链的卸压区内,在放煤口附近顶煤易成拱。     

我国煤炭资源“井”字形分布特征与可持续发展战略

煤炭是我国的主体能源,科学地认识煤炭资源现状,需要对煤炭资源分布格局与赋存特征有系统的区划辨识,进而制订相应的可持续发展战略。研究发现,我国煤炭资源分布受东西向展布的天山—阴山、昆仑山—秦岭—大别山两条纬向构造带和南北向展布的大兴安岭—太行山—雪峰山、贺兰山—六盘山—龙门山两条经向构造带控制,呈"两横"和"两纵"相区隔的"井"字形分布特征。"井"字形区划格局不仅辨识了含煤盆地和煤炭资源的聚集与分布特征,还与区域自然地理、生态环境以及社会经济发展水平等要素直接关联。"井"字形区划格局下,中部晋陕蒙(西)宁区和蒙东区以及西部北疆区煤炭资源富集,勘探开发潜力巨大,而东部除黄淮海区少数省市以外,可供开发的煤炭资源面临枯竭。本文在系统分析我国煤炭资源发展面临的形势和问题的基础上,从攸关能源安全、生态安全和社会经济发展的角度,提出了实现我国煤炭资源可持续发展的战略思路、目标、重点实施路径以及相应的保障措施。