邯邢煤田煤的X射线衍射分析

本文利用 X 射线衍射分析研究煤的有机结构。对河北省邯邢煤田各煤种(肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤)的衍射分析表明:随着煤变质程度的增高,组成煤晶核的碳原子网之间的距离(d)相应减小.而反映煤晶核大小的 L_a 相应增大.L_c 亦相应增大,到无烟煤时 L_c 减小,但 L_aL_e利用这一规律性变化所反映的煤有机结构的特征值(L_、L_c、d)来鉴定煤的变质程度,判断煤的变质作用类型,不仅是有意义的.而且是可行的。     

模拟CO_2埋藏不同煤级煤孔隙结构变化实验研究

使用高压超临界CO2地球化学反应器在实验室模拟CO2在地下煤层的埋藏过程,反应器中的温度为40℃,压力为9.8MPa,反应时间为72h,通过氦比重仪和压汞仪对不同煤级煤的孔隙结构变化进行了研究.结果表明:经过超临界CO2-H2O的作用后,无烟煤的真密度从1.51g/cm3增加到1.59g/cm3,其余几种煤真密度变化不大,视密度均有减小趋势,其中褐煤和瘦煤减小幅度为0.1g/cm3;褐煤总孔容变化最大,增加主要表现在大孔阶段,增幅为85%,孔隙度增幅达118%,其余煤种的总孔容和孔隙度也有不同程度增高.CO2的埋藏过程对中低煤级的影响主要是其大中孔,而对高煤级主要影响其微孔发育,无烟煤微孔孔容的增大使得煤的表面积进一步增大,从未处理的24.3m2/g增加到27.6m2/g,从而对气体的吸附能力将越来越强;对退汞曲线的滞后性分析表明,CO2的埋藏过程对"墨水瓶"孔隙度将产生一定的影响.     

太西煤冷压成型制取优质铸造型焦

太西煤冷压成型制取优质铸造型焦,主要是在冷态下压力成型后炭化制取型焦.该项目选用低灰、低硫的太西煤为基础煤,配入适量的黏结指数高达92的1/3焦煤,以煤焦油和煤沥青作黏结剂,以制备抗压强度>100kg/cm2的型煤,再将型煤炭化制得了优质铸造型焦.铸造型焦断面光滑,呈银白色金属光泽,无宏观裂纹,除硫分稍高外,其他指标均达到和超过了特级铸造型焦标准.该项目主要突破的技术是:(1)选择最佳的原料煤煤种与粒度、料级及原料配比;(2)采用特殊的入炉温度及炭化过程,以煤焦油和煤沥青作黏结剂,改善了型焦内部结构,气孔率极低,故属高密度铸造型焦;(3)该项目精结组分配煤不受煤种局限,试验证明,焦煤、肥煤、气肥煤和气煤均可作黏结配煤.以太西无烟煤为主,采用型焦工艺生产优质铸造型焦,可取得显著的经济效益.     

陆相盆地低煤级煤储层特征研究—以准噶尔、吐哈盆地为例

研究了准噶尔、吐哈盆地低煤级煤储层的特征,结果表明：该储层几何形态复杂,且受成煤环境的控制,表现出显著的规律性变化。煤体形态可归纳为与成煤环境对应的4种类型,其中形成于湖成三角洲的朵状、舌状煤体成藏规模最大,浅部煤储层以含气量低、甲烷浓度低、含气饱和度中等、含气强度大为特征;但在构造相对简单的盆缘斜坡深部具有很好的勘探开发潜力,煤储层孔容及比表面积都很大且变化范围也大;中值孔径、孔隙率的变化特征与孔容一致,预示了低煤级煤储层较高的基岩渗透率,兰氏体积和兰氏压力都显著低于中、高煤级煤储层,煤储层达到饱和的机率更大,更容易解吸。古构造应力场控制着煤储层割理裂隙系统的发育程度和分布规律,现代构造应力场特征影响煤储层割理裂隙系统的开合程度,盆缘斜坡多为高渗区。     

基于弱黏煤炼焦的焦炭界面及其结合强度研究

依据弱(非)黏结性煤配煤炼焦实际,对David Merrick关于界面结合强度计算式进行优化,并结合不同煤样两两配合炼焦所得焦炭的结构强度和显微强度测试结果,对含有弱黏结性煤参与炼焦的焦炭进行界面结合强度计算和扫描电镜分析。结果表明,优化后的David Merrick计算式比原式更适用于预测弱黏结性煤配煤炼焦所得焦炭的界面结合强度;扫描电镜结果显示,不同变质程度煤进行共炭化后,其所得焦炭界面结合情况不同,在配比为6:4时,肥煤与焦煤的界面结合最好,而气煤与瘦煤的界面结合最差。     

微结构对软硬煤瓦斯吸附特性的影响

针对3组不同变质程度的软硬煤样,采用等温吸附实验分析了不同软硬煤的瓦斯吸附特性;通过低压液氮吸附实验,研究了不同软硬煤的孔隙结构特征,从煤的物理微结构(孔隙结构)角度分析了不同软硬煤的瓦斯吸附控制机理;同时对不同软硬煤样进行了红外傅里叶光谱(FTIR)实验,研究了不同软硬煤的表面化学微结构特征及其对瓦斯吸附行为的微观作用机理.研究结果表明:不同软硬煤样的瓦斯吸附能力差异明显,随煤阶的升高,VL从17.35cm3/g增加到37.89cm3/g,pL在0.88~1.75 MPa范围内变化;肥煤和焦煤软煤的瓦斯吸附量均明显高于同种变质程度的硬煤,而无烟煤则正好相反;软煤的总比表面积始终明显大于对应的硬煤,不同软硬煤样的孔径分布峰值均出现在3~10nm的微孔范围内,微孔所占孔比表面积比例均大于50%,是比表面积的主要贡献者;肥煤和焦煤软煤较同阶硬煤拥有更大的比表面积和更少的含氧官能团,具有超前演化的特征,展现出了更好的瓦斯吸附性能;而无烟煤软煤较硬煤的成熟度更低,含氧官能团含量更高,导致其瓦斯吸附量小于相应的硬煤.煤体瓦斯吸附行为不仅受孔隙结构的影响,还与化学结构紧密相关,在实际应用中应同时予以考虑.     

不同变质类型煤的结构演化特征及其地质意义

基于煤结构演化特征及其地质意义在煤化作用研究中的重要性,采用X射线衍射分析、电子顺磁共振分析、显微傅立叶变换红外分析、高分辨率透射电子显微镜研究了特殊环境下形成的不同变形-变质类型的构造煤.结果表明:3类不同变形-变质类型煤具有显著的系统差异:尤以区域变质煤与另两类区分显著,叠加在高温之上的构造应力能够促进碳原子面网间距(d002)减小、基本结构单元(BSU)的延展度(La)和堆砌度(Lc)增大、促使BSU向稚理化发展;该实验条件下,构造-热变煤的d002较另两类煤平均减小了0.012nm左右,而La和Lc平均值则分别为另两类煤的近2倍和3倍左右.构造应力不仅影响物理煤化作用,而且在一定程度上可以导致煤有机大分子化学结构和化学组成的改变,对煤结构的演化具有超前效应.     

豫西高煤级煤中有机元素及统计结构的演化与煤化作用跃变

依据工业分析和元素分析数据,利用统计结构方法,求得了豫西主要高煤级煤矿区太原组与山西组镜煤的大分子结构参数及真密度,并据此进一步分析了有机元素及结构参数的煤化作用规律及其地质原因.结果表明:在高煤级煤早期阶段,形成于不同成煤环境的太原组煤与山西组煤的煤化特征仍有差异,在第三次煤化作用跃变之后这种差异逐渐缩小消失;高煤级煤分别以第三次和第四次煤化作用跃变为界,呈现出阶段性演化的特征,每阶段的演化机理有所不同;第三次煤化作用跃变中大分子结构的演化以芳构化作用主为,第四次煤化作用跃变则以强烈的环缩合作用占优势.     

豫西高煤级煤中有机元素及统计结构的演化与煤化作用跃变

依据工业分析和元素分析数据，利用统计结构方法，求得了豫西主要高煤级煤矿区太原组与山西组镜煤的大分子结构参数及真密度，并据此进一步分析了有机元素及结构参数的煤化作用规律及其地质原因。结果表明：在高煤级煤早期阶段，形成于不同成煤环境的太原组煤与山西组煤的煤化特征仍有差异，在第三次煤化作用跃变之后这种差异逐渐缩小消失；高煤级煤分别以第三次和第四次煤化作用跃变为界，呈现出阶段性演化的特征，每阶段的演化有所     

烟煤级构造煤分子结构演化及动力变质作用研究

在构造煤显微结构分析的基础上,利用红外光谱、拉曼光谱和XRD测试手段分析了不同变形程度低中阶和中高阶烟煤分子结构演化特征,并探讨了构造煤变形过程中发生的动力变质作用.研究结果表明:随变形程度的增加,低中阶和中高阶烟煤分子结构参数变化规律具有相似性,但各光谱参数的变化强度存在差异.低中阶烟煤,弱变形阶段动力变质作用不具有明显提高煤体变质程度的能力;强变形阶段动力变质效应增加,促进煤体高变质程度升高.中高阶烟煤,弱变形阶段光谱结构参数变化强度小于低中阶烟煤,原因在于变质作用导致煤体有机质结构的应力敏感度降低;强变形阶段动力变质作用加速煤分子缩聚,表现为芳香结构含量快速增加且尺寸增大.     

柴达木北缘煤镜质组光性组构及应力-应变分析

应用应变椭球体对柴达木盆地北缘进行了应力 -应变分析 .结果表明 ,在区域构造应力场的长期作用下 ,该区以逆冲推覆构造的发育为典型特征 .强烈的构造挤压与剪切应力作用不仅使煤级提高 ,而且煤镜质组反射率光性组构的规律性十分显著 .煤镜质组反射率光性组构反映了区域上 NNE- SSW向近水平的挤压应力作用 ;盆地北缘构造煤大部分样品的镜质组反射率的弗林参数 K值大于 1 ,变形类型为缩颈型 ,仅个别样品为扁平型应变 ,反映了较高的应力 -应变环境 .     

不同变质变形煤微晶结构的XRD试验研究

煤的变质、变形作用不仅对煤的宏观特征具有重要影响,而且也影响着煤的微晶结构,煤微晶结构是影响煤储层物性的内在因素之一。为深入研究不同变质变形煤的微晶结构演化特征,本文采用X射线衍射(XRD)试验方法,综合前人的试验结果,对全煤级不同变质变形煤的微晶结构参数进行研究。结果表明:随着煤级的升高,面网间距d002逐渐减小、堆砌度Lc以及芳香层数Nc逐渐增大,呈现一定的阶段性,其数值最终趋于稳定;延展度La与最大反射率Ro,max呈线性关系,随着煤级的升高而逐渐增大。在变质作用的基础上,构造变形作用拉长了煤微晶参数的变化区间,使微晶结构得以提前演化;构造变形作用对堆砌度Lc、延展度La以及芳香层数Nc的增大有积极的影响;弱构造变形作用对d002最终稳定值影响较小,强构造变形煤d002的最终稳定值较原生煤的小;原生结构煤、弱构造变形煤以及强构造变形煤微晶参数随煤级变化时具有不同的特征,构造变形煤的微晶参数较原生结构煤变化空间更大。     

湖南金竹山-渣渡矿区煤反射率的有限应变分析

本文通过对无烟煤镜质组反射率异向性的研究,并结合有限应变测量方法,分析了湖南中部金竹山—渣渡煤矿区的有限应变特征,初步探讨了区内应变类型及其分布规律,并根据镜质组反射率反映的煤阶异常和应变场异常确定区内存在一条北西西向延伸的压扭性基底隐伏断层。     

封管溶剂热法合成一个新的一维配位聚合物：{[N（C_2H_5）_4]_2[Ag_4I_6]}_n

以银粉、碘粉和四乙基碘化铵为原料,以CH2Cl2为溶剂,在溶剂热的条件下,通过氧化还原反应合成一个新的一维银链状配位聚合物{[N（C2H5）4]2[Ag4I6]}n,并对其进行单晶X-射线衍射和元素分析的表征。通过结构分析,该化合物的空间群为Pnma,a=21.679 3,b=12.480 2,c=18.210 6（1）,β=90°,V=4 927.1（6）3,Z=8。分子结构分析表明,该化合物是由[Ag4I6]2-单元所构成的带负电荷的一维链和孤立的[N（C2H5）4]＋阳离子组成。     

黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T_2谱及气水相渗特征与控制因素

通过核磁共振(NMR)与气水两相相对渗透率实验,描述黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T2谱与气水相渗特征,并结合压汞、最大镜质体反射率以及煤物质组成等基础测试,从煤级、显微组分、孔隙结构等角度分析主要控制因素,最后通过与沁水盆地高煤阶煤储层、美国中-低煤阶煤储层相关结论进行对比,揭示本区煤层气开发潜力.研究结果表明:本区煤储层以无烟煤为主,NMR T2谱呈双峰态分布,不可动峰明显而可动峰微弱,揭示束缚水饱和度高,有效孔隙度较低,两峰相互分离,截止值T2c为10ms,对应孔隙直径约为100nm,表明扩散孔(100nm)和渗流孔(100nm)之间连通性差.T2谱特征与压汞孔隙结构具有良好的匹配性,即微小孔发育、中大孔不发育,中孔比例极低,孔隙类型以半封闭孔为主,连通性较差,说明煤级控制之下的孔隙结构决定了T2谱的形态特征.气水相渗特征受控于孔隙结构、煤级、显微煤岩组分等因素,本区相渗条件总体优于沁水盆地南部,但相比于美国中-低阶煤储层,仍然表现出残余水饱和度高、残余水条件下气体相对渗透率低、气水两相流区间窄等特点,揭示本区煤层气开发面临着我国高煤阶煤储层普遍存在的解吸与渗流瓶颈问题.     

O_2/CO_2气氛下碱金属对煤燃烧特性的影响

采用热重分析仪对O2/CO2气氛下碱金属对无烟煤燃烧特性的影响进行研究.研究结果表明NaCl、K2CO3能够改善无烟煤的燃烧性能,这主要由于Na、K对无烟煤着火后挥发分和固定碳的燃烧起促进作用,而K对无烟煤燃烧的促进作用更明显.通过TG-DTG切线法计算得出着火温度,与煤样相比分别降低了19.1℃和23.7℃,这主要由于Na、K催化剂在煤燃烧过程中,充当了氧的活性载体,促进氧从气相向碳表面扩散,从而降低了固定碳表面着火温度.同时,计算得到煤和Na、K负载样品的燃烧特性指数分别为4.39×10-6、11.14×10-6、17.22×10-6,可见Na、K负载样品优于煤的燃烧特性,其燃烧特性指数的提高主要在于着火温度的降低,表明Na、K均可降低无烟煤高温燃烧区的表观活化能,提高燃烧反应速度.     

白腐真菌对不同煤阶煤的降解作用研究

分别以不同矿区的长焰煤、焦煤、瘦煤为基底,以白腐真菌为接种菌,将煤样在35℃条件下有氧降解15 d,通过测试降解前后煤样的质量变化以及元素含量变化来研究白腐真菌的降解作用.实验结果表明,白腐真菌可以降解煤炭,随着煤的变质程度升高,白腐真菌对其降解率降低;白腐真菌处理过煤之后,反应液的pH值降低,且煤的变质程度越低,pH值也越低;降解后的煤,其C含量减少,H和O的含量增加.     

构造煤的研究现状与发展趋势

构造煤是煤矿瓦斯灾害防治和煤层气开发的重要研究内容之一.通过分析,论述了构造煤分类、成因、物理力学性质及其对瓦斯突出控制4个方面的历史成果,提出了构造煤研究中存在的问题和今后研究的方向,指出进一步深化成因研究是构造煤研究的基础,通过开展区域构造控制下不同成因、不同类型构造及构造群落对构造煤形成的控制作用,建立构造煤的控制模式,是今后构造煤研究的核心.     

高煤级煤储层条件下的气体扩散机制

为了研究高煤级煤储层煤层气排采中气体的扩散行为,采用扫描电镜和压汞法对不同煤级煤的孔隙进行了观测和测试,根据气体分子运动理论和扩散理论,探讨了沁水盆地无烟煤储层煤层气排采的不同阶段气体扩散模式的动态演化.研究表明,煤层气排采过程中,孔隙内气体的扩散模式是动态变化的:相同排采阶段,同一孔径范围内的孔隙的扩散方式因压降不同而存在差异.不同排采阶段,同一孔隙可能会经历不同的气体扩散模式.对于无烟煤储层,Knudsen型扩散很弱,过渡型扩散贯穿于排采的整个过程.Fick型扩散主要发生排采初期,在排采末期主要出现在距离井筒较远地段.     

混合气体对煤中CH4置换效率的影响研究

为了揭示混合气体对不同变质程度煤中CH_4的置换效率及其影响因素,利用自建的多元气体置换吸附试验装置,在不同的环境温度、平衡压力、注入压力和注入气体组成比例等4个条件下,分别对无烟煤、瘦煤和气肥煤等3个典型煤种进行混合气体置换煤中CH_4试验。结果表明:恒温条件下,随着平衡压力增加,混合气体的吸附/解吸能力呈现单调增加的变化,且混合气体的吸附/解吸能力表现出随置换气体的吸附能力和煤的变质程度的增加而增加,即V_(CO_2)V_(CH_4)V_(N_2)V_(He)和V_(无烟煤)V_(瘦煤)V_(气肥煤);在一定平衡压力条件下,温度越高混合气体的吸附/解吸能力越小;在平衡压力和温度保持恒定时,随着注入压力的增加,纯CO_2气体对CH_4的置换效率会有所降低。与仅注入CO_2相比,混合气体的置换效率则表现更好,即混合气体中含N_2比例越高,对CH_4的置换效率越好。该试验得出的启示是:井下煤层注气置换煤层CH_4不一定追求高的注入压力,只要注气源配比合适,低注入压力也能获得更好的煤层瓦斯抽采率。