梅城-寒婆坳区测水组聚煤规律

基于煤炭资源调查评价成果,对研究区测水煤系沉积和展布特征等方面进行研究,总结出研究区测水煤系存在5种聚煤类型;两组不同活动强度古构造的综合作用,影响了煤系厚度及富煤带的展布方向;海进障壁沙坝的侵蚀性是研究区西北部薄系无煤型产生的原因。     

湘中梅城寒婆坳区控煤构造样式研究

梅城-寒婆坳区位于涟源凹陷西部叠瓦逆冲带,区内沉积盖层变形强烈,构造复杂,基于煤炭资源调查评价工作成果,对区内测水煤系展布特征、赋存特征等进行分析,根据含煤区的剖面形态、应力机制、形成机理,将梅城-寒婆坳区构造控煤样式划分为2类4型,为今后开展煤炭资源的勘查与评价有重要意义。     

热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化

作为具有优异性能的碳材料,石墨烯应用前景广阔。我国煤炭资源储量丰富,以煤为原料,探讨制备石墨烯的研究需不断深化。受岩浆影响的热接触变质煤具有高碳含量、高芳香度等特点,但其制备石墨烯的可行性值得研究。以淮北煤田朔里煤矿5号煤层为研究对象,采集3个靠近岩浆侵入体的热接触变质煤为原料。煤基石墨烯的制备采用改进Hummers法,原煤经石墨化后,通过氧化、超声剥离、还原成石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射对煤基石墨、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯逐一进行分析。结果表明:3个样品制得的煤基石墨的(002)晶面间距均为0.3381 nm。氧化石墨烯的分子结构中含有羧基、羟基和环氧基,在还原后这些官能团脱落并形成了还原氧化石墨烯结构中的缺陷。煤基石墨和还原氧化石墨烯的红外光谱都出现了羟基的特征吸收峰,区别在于煤基石墨中的羟基为石墨化过程中所残留的,而还原氧化石墨烯中的羟基则是氧化石墨烯未彻底还原所残留的。拉曼光谱分析的结果表明氧化石墨烯在还原后ID/IG(D峰与G峰强度比)>1,为还原过程中石墨烯片层表面的环氧基脱落形成的面缺陷所导致。由朔里热接触变质煤所制备出的还原氧化石墨烯的平均层数分别为4.29、3.97和4.31,均属少层石墨烯,热接触变质煤可作为制备石墨烯的原料。     

滇东-黔西地区现今地应力场与二叠系煤储层渗透率特征

现今地应力状态(大小和方向)和煤储层渗透率是影响煤层气勘探开发的重要地质因素.基于震源机制解反演、水力压裂等方法确定了滇东-黔西地区现今地应力状态,揭示了二叠系煤层地应力大小垂向变化规律,并在此基础上剖析了滇东-黔西地区二叠系煤储层渗透率发育特征及其控制因素.研究结果表明:滇东-黔西地区水平最大主应力(SH,max)方...     

黔西地区龙潭组煤系泥页岩孔隙结构及分形特征研究

为了研究煤系泥页岩微观孔隙结构特征,以黔西地区龙潭组煤系泥页岩为研究对象,基于扫描电镜及低温氮气吸附实验测试手段,定性和定量表征页岩孔隙特征,同时运用分形理论分析了其分形特征,并探讨了孔隙结构影响因素。结果表明:黔西地区龙潭组煤系泥页岩扫描电镜下观察到粒间孔、粒内孔、微裂缝及有机质孔4类,微裂缝大量发育,为烃类气体运移提供通道,仅见少量有机质孔隙;泥页岩氮气吸附等温线与Ⅳ型等温线相近,曲线均呈反"S"型,反映出主要为中孔,在高比压区(0.45

0<1.0)形成滞后回线,表现为H2型的细颈广体的墨水瓶孔和H4型的狭缝型孔;孔径平均值为8.36 nm,以中孔为主,比表面积较大,平均为12.03 m²/g,总孔体积较大,平均为0.017 379 m³/g;采用FHH模型对低比压区(0

0<0.45)和高比压区(0.45

0<1.0)2个阶段进行计算分形维数(D₁、D₂),分形维数较大,D...     

黔西地区煤储层物性差异及其成因机制分析

为了探究黔西地区煤层气勘探开发潜力,采用多种测试手段,系统分析了该地区2种典型区块(织纳和盘关)的煤储层在孔隙结构、吸附性、孔渗特征等方面的差异,并深入剖析了该差异的形成机制。结果表明:黔西地区煤储层物性差异的主控因素是煤的变质程度,而煤的变质程度又受控于煤层的沉积埋藏史和后期的构造热事件;沉积埋藏史决定了织纳和盘关两区之间的煤阶差异,而后期的构造热事件是织纳和盘关地区内部煤阶差异的主控因素。不同的沉积埋藏史及构造热事件产生了不同的煤化作用史,导致了煤岩在物理、化学结构上的差异,从而决定了黔西地区煤储层物性的差异。     

黔西地区构造演化及其对晚二叠世煤层的控制

黔西地区构造复杂,严重制约了煤田的勘探与开发,为此,以区域构造演化为主线,结合野外地质和煤田勘探资料分析,对黔西地区构造演化及煤层聚集和赋存的构造控制进行深入的探讨。结果表明：黔西地区构造演化经历了6个阶段：基底形成阶段、被动大陆边缘阶段、陆内裂陷阶段、稳定台地阶段、陆内造山阶段和挤压隆升阶段;受NE、NNE向同沉积断裂及东吴运动形成的北西高南东低的古地形控制,晚二叠世时沉积了一套海陆过渡相为主的含煤建造,沉积相带由NW至SE呈NE向规律性展布,成煤期后受燕山运动和喜马拉雅运动影响,原型煤盆地遭受强烈破坏,大型向斜和复向斜成为最重要的控煤构造。     

湖南寒婆坳矿区煤层夹矸的岩石矿物特征及其地质意义

煤变质程度升高和煤层夹矸中矿物的转化与周围变形环境变化密切相关,利用偏光显微镜、X射线衍射(XRD)等测试手段,对湖南寒坡坳矿区煤层夹矸的岩石矿物学特征、伊利石结晶度等进行了研究,并探讨了黏土矿物特征直接或间接指示煤变质程度,以及对温度、压力等变化的响应。结果表明：黏土矿物这一层状结构硅酸盐矿物对研究区变形环境变化反应十分敏感,煤层夹矸中红柱石(空晶石)与伊利石、叶蜡石和绿泥石等共生,伊利石结晶度高,结晶度分布于0.140 60°～0.090 90°△2θ,平均晶层厚度(L_c)大于566×10^-1 nm;利用伊利石(001)峰面积、半高宽分别与不规则部分γ峰的面积和半高宽的比值,伊利石结晶有序度显示与煤有机结构演化一致的特征;镜质体反射率和拉曼光谱地质温度计揭示煤系石墨形成的变质温度为400～500℃或更高,指示研究区煤层遭受低级浅变质作用,煤层夹矸中伊利石为2M₁多型,b₀分布于8.883 6～9.030 5×10^-1 nm,指示煤层及围岩遭受低中压的变形环境,形成的压力条件...     

黔西地区晚二叠世煤层变质规律及机理研究

在煤镜质组反射率测试的基础上,结合大量的煤田勘探资料分析,总结了黔西地区晚二叠世煤层变质规律,综合区域构造演化背景、野外地质、微观构造和流体包裹体测试分析对煤层变质机理进行了深入探讨。研究结果表明：黔西地区晚二叠世煤层煤种齐全,变质程度普遍偏高,整体上具有南北高中间低、东部高西部低的特点,分别以盘关向斜和水城两个低变质区域为中心向四周递增;黔西地区晚二叠世煤层深成变质作用是其主控类型,J 3 -K 1 期间叠加了区域岩浆热变质作用,燕山运动作用下形成的不同的构造形态决定了煤层的不同的埋藏深度,进而决定了煤层的变质程度,水城-紫云断裂等深大断裂只是形成于上地壳的脆性变形构造,并且处于强烈的挤压应力场中,并非岩浆侵入通道,岩浆侵入煤系促进煤层变质只存在于局部地区。     

鲁西南地区煤变质演化的热动力学模式及其特征

以历史分析法为原则,对构造史、沉积埋藏史和热演化史作三位一体的研究,得出：鲁西南地区煤变质演化经历了4次构造发展阶段,形成了3种不同的地质历史模型;煤的热演化划分为均衡、差异和减缓3个阶段;深成变质作用具有普遍性、长期性和阶段性变化的特点,而区域岩浆热变质是一部分煤田煤级增高的主要原因。     

黔西地区煤样孔隙综合分形特征及对孔渗性的影响

为了定量描述煤储层孔隙结构的复杂程度,基于压汞试验测试结果,运用分形理论,对黔西地区不同煤阶的32个煤样进行了分形特征研究,并探讨了分形几何参数与煤储层孔渗性的关系。结果表明:煤储层孔隙分形维数可分为渗流分形维数和扩散分形维数,利用不同分形段的孔隙体积比作为权值,通过加权求和方法可得到综合分形维数;渗流分形维数随变质程度增加而减小,扩散分形维数和综合分形维数均随变质程度增加而增大;分形界限、扩散孔隙体积分数及总孔体积都与综合分形维数、扩散分形维数具有较好的相关性,而且3个指标参数与综合分形维数的相关系数均高于与扩散分形维数的相关系数;综合分形维数、分形界限及扩散孔隙体积分数与煤储层孔隙度之间为负幂指数相关关系,总孔体积与煤储层孔隙度为线性正相关关系,与渗流分形维数和扩散分形维数相比,综合分形维数更有利于表征煤储层渗透性。     

中变质煤结构演化的FT-IR分析

选择5种有代表性的炼焦用煤,分属不同地方不同煤种的中等变质程度煤,在实验室条件下利用美国生产的FTS-165傅立叶变换红外光谱仪对其进行FT-IR分析,采用WIN-IR软件中的谱图解叠子程序针对煤特有的结构性质进行研究。结果表明:煤中存在5种类型的羟基,其与氧碳原子比（O/C）的关系较为复杂;随着煤中氧含量的减少,碳含量的增高,煤中各类脂肪类物质增加,在肥煤阶段达到最大然后减少;煤中含氧官能团的变化趋势为稳定的官能团具有增大的特征,而不稳定的则减少;在肥煤阶段其芳香烃碳-碳双键强度减小,然后又增大;提出在肥煤阶段煤化作用跃变是由于脂肪侧链和芳香体系相互竞争的结果。     

鸡西盆地煤变质作用的特征

鸡西煤田煤层发育稳定,分布面积广,保有储量丰富,是我国重要煤炭基地。论述了鸡西盆地煤变质带的空间分布,煤变质的类型、特征及影响因素。     

中高阶煤孔隙结构的演化规律研究

为研究中高阶煤的孔隙结构特征的演化规律,采用低温液氮吸附法,结合FHH分形理论模型,探讨不同煤阶煤的孔隙结构特征和分形规律特性。结果表明:随着煤级的增高,煤的BET比表面积先增加后减小,BJH孔体积逐渐减小,孔径分布特征为微孔先减少后增多,小孔和中孔先增多后减少;FHH分形维数D₁值可量化表征煤体表面的粗糙程度,随着煤级的增高而增加,其中气肥煤至贫煤阶段变化较小,无烟煤阶段增加较多,范围为2.256 2～2.461 3;分形维数D₂值可量化表征煤的孔隙结构的复杂性,D₂值先减小后增大,范围为2.459 1～2.806 5。     

京西煤制备氧化石墨烯分子结构模型的构建与优化

随着煤基碳材料的发展,石墨烯及石墨烯氧化物等二维碳纳米材料已成为目前新型材料中重要研究领域并成为研究热点。为查明煤基氧化石墨烯的化学成分组成和分子结构特征,以北京西山矿区侏罗纪门头沟系的8号煤层无烟煤为碳源,对京西原煤样和脱灰样进行了工业分析和元素分析,京西煤属于品质较好的低灰、低挥发分和特低硫无烟煤,脱灰后京西无烟煤的灰分产率从初始的9.26%下降到0.65%,表明矿物得到了有效去除。利用改良的Hummers氧化还原法制备煤基氧化石墨烯,并对制备的氧化石墨烯进行了核磁共振碳谱(¹³C-NMR)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X-射线光谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段测试。通过Origin软件对所得数据进行分析和图谱拟合,得到了所制备煤基氧化石墨烯产品的元素比和产品结构参数。研究表明:京西煤基氧化石墨烯的芳香结构以苯、萘、蒽和菲为主;脂肪碳以次甲基、环烷烃的形式存在,其中含氧官能团以酚羟基和醚氧基为主,还含有大量的羧基。在此分析数据的基础上,构建了京西煤基氧化石墨烯的分子结构模型,并运用¹³C-NMR预测软件ACD/CN...     

溶剂萃取后构造煤的微晶及化学结构参数变化特征

以山东腾南煤田金源矿为研究区,采集不同煤体破坏程度的煤样,通过溶剂分级萃取实验,利用X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)测试技术,对比分析了萃取前后煤样的微晶结构参数,探讨了化学结构特征参数的变化规律。研究表明:(1)在不同溶剂的分级萃取下,不同煤体结构煤的累计萃取率从小到大依次为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤,其中THF溶剂对各类煤样的萃取率最大;(2)溶剂萃取后,各类煤样的碳原子网面间距(d_(002))、堆砌度(L_c)和延展度(L_a)均大于原煤。随着萃取级数的增加,各煤样的碳原子网面间距(d_(002))呈现较复杂的变化趋势,BSU的堆砌度(L_c)除了糜棱煤随着萃取的深入有略微减小外,总体上随着萃取级数的增加呈现增大的趋势;(3)随着构造变形的增强,构造煤的芳碳率呈增大的趋势,而脂碳率的数值变化有明显减小的趋势。溶剂的萃取作用中,脂族类的小分子化合物更容易溶出,芳香环上的小分子化合物萃取率较低。     

冲击荷载作用下不同煤阶煤的结构演化特征研究

瓦斯的高效抽采和合理利用对于防治煤矿瓦斯灾害、改善空气质量和增加清洁能源供应都具有十分重要的意义。为探讨冲击荷载对煤体的微观孔隙结构和大分子形态学结构的影响,以褐煤(HM)、烟煤(YM)和无烟煤(WY)为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(Separated Hopkinson Pressure Bar,SHPB)冲击试验系统模拟冲击应力在不同衰减过程中的冲击波和应力波,结合低温液氮和拉曼光谱测试数据,研究了冲击荷载作用下不同煤阶煤的结构演化特征和规律。结果表明,在冲击荷载的作用下,褐煤、烟煤和无烟煤的液氮总吸附量、总比表面积和总孔体积都减小(例如,在冲击荷载分别为0、0.5、0.75和1.0 MPa时,HM-0、HM-1、HM-2和HM-3的BJH总比表面积分别为7.066、6.611、4.468和3.548 m2/g),微孔均逐渐向过渡孔或中孔转化,微孔的占比减小,而过渡孔和中孔的占比之和增大。冲击荷载可以促进微孔中吸附的瓦斯有效解吸,提高过渡孔和中孔中瓦斯的扩散和渗流速度,很好地解释了煤储层在外载扰动的过程中会产生超量煤层气这一宏观现象。随着冲击荷载的逐渐增大,不同煤阶煤拉曼光谱D...     

川西坳陷马井-什邡地区蓬莱镇组天然气运移特征

马井-什邡气田的主力勘探层位是上侏罗统蓬莱镇组,天然气藏集中在蓬莱镇组中上部。蓬莱镇组天然气属于典型的煤型气,气体组分中甲烷含量占绝对优势,其他重烃及非烃气体组分含量较少,干燥系数基本在0.95以上,为典型的干气特征。气源对比结果表明,蓬莱镇组天然气主要来自于下伏须家河组煤系烃源岩。C1/C1-5、CO2/CH4、N2/C2H6及流体包裹体组成特征等多组示踪参数综合显示,天然气以燕山晚期形成的深大断裂带为运移通道,由须家河组垂向运移至蓬莱镇组砂岩储层,并沿输导砂体由高势区向低势区侧向运移,至适当圈闭中聚集成藏,天然气大规模运移时期为白垩纪末至古近纪早期,主成藏期为晚白垩世晚期至古近纪晚期。     

不同煤级煤分级萃取后的XRD结构特征及其演化机理

基于溶剂萃取的方法,采用苯、CS2、丙酮以及THF等4种溶剂对褐煤、焦煤、低级无烟煤、中级无烟煤等进行分级超声萃取,并借助于X-射线衍射法,对原煤及其萃取物的微晶结构参数进行了测试。研究发现:①随着煤级的变化,溶剂的分级萃取率呈现相同的变化趋势,焦煤的萃取率最大,其次是褐煤,无烟煤萃取率最小;②4个煤样中,THF溶剂的可溶组分最多,其他3个溶剂的萃取率对比关系因煤级不同而略有差异,原因在于萃取率受到煤的显微组分和小分子化合物组成影响;③与原煤相比,萃余物的芳香层间距d002减小,而堆砌度Lc、延展度La均略增大,计算得到的芳香层片堆砌层数增多;④溶剂萃取条件下,煤的不同微晶结构参数的变化机理不同,表现为La主要与溶胀度有关,Lc受溶胀度和小分子相的溶出量有关,d002则是溶胀作用,小分子相溶出量以及溶剂分子的填充情况共同作用的结果;萃取后,芳香层片堆砌层数N的增加是由于Lc和d002变化后的计算效应引起的,而非事实上的增多。