单一低渗透突出煤层水力冲孔工艺优化应用分析

为了有效提高单一低渗透突出煤层的瓦斯抽采效率，以高压水射流冲击理论为指导，针对平煤股份八矿己组突出煤层特征建立数值模型，模拟分析水力冲孔应力分布规律，通过现场实测分析冲孔有效影响范围，进一步优化设计冲孔参数、指导现场施工。现场应用表明，水力冲孔是一种行之有效的方法，对单一低渗透突出煤层实施水力冲孔卸压增透、提高瓦斯抽采效果具有重要意义。     

天荣矿二2煤储层物性及特征

煤储层物性及特征是煤层气地质理论的重要内容，加强其研究对提高煤层气勘探开发成效至关重要。基于天荣矿地质、煤层气勘探及相关测试等资料，采用地质与煤层气地质理论对该矿二₂煤储层物性及特征进行了研究。结果表明:天荣矿二₂煤层物理性质良好，生烃物质丰富；煤层含煤性、稳定性、可采性好，煤层气含量和纯度高，可为煤层气开发提供良好对象和气源条件；煤变质程度高，煤中裂隙相对发育，但其渗透性整体较差，渗透率分异显著且普遍低下；煤储层能量较强且分异显著，煤储层压力状态为欠压—超压型，并以正常—超压煤储层压力状态为主，有利于煤层气高产富集。     

三塘湖盆地中—下侏罗统煤层甲烷风化带划分

以三塘湖盆地中、低煤阶煤层含气量和主要气体成分为基础,结合盆地构造、沉积及水文地质特征,对汉水泉凹陷和条湖凹陷煤层甲烷风化带进行了划分,并对库木苏凹陷、马朗凹陷、淖毛湖凹陷和苏鲁克凹陷煤层甲烷风化带进行了预测。结果表明,三塘湖盆地甲烷风化带深度为400~1000 m.由于受东北冲断隆起带的影响,三塘湖盆地北部甲烷风化带浅于南部。沉积方面,盆地东部淖毛湖凹陷、马朗凹陷和条湖凹陷深湖—半深湖和辫状河三角洲成煤环境优于盆地西部汉水泉凹陷和库木苏凹陷扇三角洲成煤环境,盆地东部甲烷风化带普遍浅于西部;水文地质方面,条湖凹陷和马朗凹陷中开启性局部滞留水文地质单元形成的甲烷风化带浅于其他凹陷封闭性弱径流水文地质单元的甲烷风化带。初步预测马朗凹陷北部为下一步煤层气勘探开发的优势区块,条湖凹陷北部为下一步煤系气勘探开发的优势区块。     

小型煤矿低浓度瓦斯发电技术及应用效果研究

针对云南富源县辖区内大量小型煤矿抽采的低浓度瓦斯未开展有效利用的问题，以区内某小型煤矿为背景，采用现场调研、分析归纳、理论计算相结合的方法对其低浓度瓦斯发电项目展开分析研究。研究表明，某小型煤矿低浓度瓦斯发电项目成功的关键是“瓦斯治理先行”理念主导下的气源保障综合技术体系。在气源得以保障的基础上，该小型煤矿低浓度瓦斯发电项目已经持续高效运行4年，每年创造经济收益约403.2万元，减排CO2约4.47万t；同时促进了煤矿瓦斯治理工作有效落实，提高了煤矿安全生产水平，保障了煤矿产量的达标。     

以风化煤为底物制取生物甲烷的潜力分析

我国拥有丰富的风化煤储量,因其高度被氧化的独特性质,可应用的领域极为有限,目前主要被作为改善土壤性质的肥料和制取腐殖酸的来源。以风化煤为底物制取生物甲烷是一种具有探索性的全新生物发酵工艺,探究其可行性及模拟实验过程中风化煤的物性特征变化有利于拓宽风化煤的资源利用和环境改善,并可以进一步丰富煤生物产气理论。实验选取内蒙古乌海和山西晋城两地不同风化程度煤样,以煤层矿井水为菌种来源,在适宜环境条件下开展模拟产气实验,通过生物产气模拟和红外光谱测试,分析不同风化程度煤的生物产气能力及其内在因素,以揭示其产气潜力及物性变化特征。结果表明:①随着煤的风化程度加深,可燃基CH 4产气量明显增加,两组煤样中可燃基CH 4生成量最高分别达到7.13,4.20 mL/g;②不同风化程度的煤样均出现了产气高峰,时间基本都出现在15~30 d,各组中随着煤样风化程度不断加深,产气高峰出现时间也越来越早;③随着煤的风化程度加深,煤中芳环被不断打开,大分子结构被破坏,同时煤中羟基、氨基等基团含量趋于降低,脂碳结构逐渐解体,含氧官能团成为主要结构,氧含量比例不断增高,更容易被微生物降解;④菌群鉴定表明风化煤不仅含有大量产生生物气所需的第1阶段和第2阶段细菌,更含有甲烷杆菌属、甲烷球菌属等多种类型的产甲烷菌群,具有把风化煤转化为生物甲烷的环境条件。实验结果最终反映了风化煤具有转化为生物甲烷的潜力,并有利于提高我国风化煤的资源利用率。     

羟基(—OH)对煤自燃侧链活性基团氧化反应特性的影响

针对煤结构及其氧化反应机理不明等问题,以羟基(—OH)和煤自燃侧链活性基团—OCH,—CHOHCH 3和—OCH 3为研究对象,采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP-311G(d,p)方法,构建出了羟基(—OH)处于侧链活性结构邻位的小分子结构模型。基于前线轨道理论和量子化学理论,采用Gaussian 16软件对小分子模型的静电势、前线轨道的能级和电荷分布及煤氧复合反应过程中的热力学参数进行了模拟计算,探究了侧链活性基团的低温氧化特性和羟基(—OH)对其的影响。计算结果显示,在侧链活性结构中,氢原子周边呈强正电势,为亲核反应活性位点,而氧原子附近呈强负电势,为亲电反应活性位点。当羟基(—OH)处于侧链活性基团邻位时,会削弱侧链活性基团的亲电反应能力,增加—CHO和—CHOHCH 3的亲核反应能力,而使—OCH 3的亲核反应能力消失;通过分析各活性基团最高占据轨道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)和最低未占轨道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)可知,侧链活性基团的稳定性与其前线轨道的成键能力并不一致,而活性基团与氧气发生复合反应的难易程度主要取决于该基团前线轨道中LUMO的成键能力,成键能力越强,复合反应越容易发生;由于羟基(—OH)改变了侧链活性基团前线轨道上的电子特性,故当其与侧链基团共存时,会使—CHO和—CHOHCH 3与氧气的复合反应更容易发生,而使—OCH 3与氧气的复合由自发的放热反应转变为非自发的吸热反应。该研究成果可为揭示煤自燃微观作用机理和研发煤自燃新型高效阻化材料提供参考。     

基于DEM的振动筛筛孔形状对潮湿原煤筛分效果影响的研究

随着原煤含水量的增加,引起原煤颗粒间相互粘聚,影响振动筛筛分效率。基于离散元法,运用EDEM软件模拟了潮湿原煤颗粒在圆形筛孔、方形筛孔和矩形筛孔的筛分过程,并且以筛分效率和阻碍粒排出率为衡量指标,对振动筛筛孔形状影响潮湿煤筛分效果进行了研究。结果表明:在筛孔名义尺寸相同的情况下,潮湿煤在矩形筛孔筛面上的筛分效果最好,方形筛孔次之,圆形筛孔最差。     

陕北沙漠区浅埋厚煤层开采潜水位及生态响应

煤炭开采造成上覆岩层破裂、移动，破坏了矿区含（隔）水层结构，改变了地表水及地下水循环演化状态，对浅表层生态环境造成严重影响，引发一系列环境地质问题。为深入研究沙漠地区厚煤层开采给潜水位及生态环境造成的影响，以毛乌素沙漠金鸡滩矿为例，对水文地质条件进行了研究，采用数值模拟的方法，模拟了沙漠区厚煤层开采潜水位的变化，并通过采动潜水位监测数据验证了预测结果。调查分析了研究区及周边地表生态环境现状，预测采后潜水位基本满足植物生长需求，对生态环境影响不大。     

高地压严重突出区域下向穿层钻孔预抽消突技术

利用工作面高抽巷施工掩护顺槽掘进工作面下向穿层条带预抽钻孔,通过对钻场底板深、浅孔注浆封堵围岩裂隙解决了孔内返水不畅难题;采取了"两堵一注"封孔方式确保封孔严密不漏气;孔内全程下吹水管,实现了单孔、分组、定时吹水工作目标,提高了下向消突钻孔抽采效果,形成了一套高效、快速的下向穿层钻孔消突管理模式,实现了高地压严重突出区域煤层高效消突以及技术经济一体化目标,安全经济效益显著。     

三山岛北部海域金矿大规模海下开采地表岩移预测分析

三山岛北部海域金矿赋存于海平面下,设计生产能力达到12 000t/d,水下开采技术难度大,若矿体开采强度过高、顶柱隔离层保留不足,将可能造成海床沉降变形,引发海水倒灌的风险。根据矿床开采技术条件,在获取有限岩石力学参数条件下,本次采用软件模拟分析了海下矿床上向充填法开采条件下的地表岩移特征。研究结果表明,地表沉降变形最大值分布于矿体上盘区域,随着开采由深部逐渐转入浅部区域,地表沉降变形不断增大,研究建议留设160m顶柱,能够保证海下矿体安全开采。