河南西部某煤田地质特征研究

在当前形势下,实现煤炭资源的保障,要立足国内供给,加大煤矿资源潜力评价和地质勘查,挖掘自身潜力,利用自身优势,寻找新的后续矿源。以某煤炭区域地质情况为背景,研究了煤田沉积环境特征、测井响应特征、煤层分布特征、煤层物理性质、煤岩特征以及煤类。研究得出,某煤炭区可采煤层为赋存在山西组下部的二₁煤层,煤层厚度0.15～10.57 m,平均厚4.11 m,属大部分可采的中厚煤层、结构简单,二₁煤层为中灰、中硫、高热值贫煤和无烟煤,区内二₁煤层的稳定程度属较稳定煤层。研究对该地区煤炭工业发展具有一定的指导意义。     

河南省宜洛煤田深部勘探区煤层特征研究

为了给中原经济区建设和河南经济的可持续发展提供支撑，以河南省宜洛煤田为例，分析了深部煤勘探区煤层特征，主要分析了煤层的含煤性、可采煤层以及煤岩层对比。研究得出，勘探区可采煤层共有7层。二₁煤层平均厚度5.72 m,煤层结构较简单，属基本全区可采的较稳定煤层。一₈、四₁、四₂、四₃、五₁和七₁煤层为层位较稳定，结构简单，煤厚变化大，属局部可采的不稳定煤层，可采范围主要分布于勘查区中、西部。采用综合对比方法进行了煤岩层对比，主要含煤地层、二₁煤层对比可靠，一₈、四₁、四₂、四₃、五₁和七₁煤层对比基本可靠，二₁煤适宜动力及民用。研究可以作为宜阳煤矿建设可行性研究和初步设计的地质依据。     

新峰一矿深部煤层地质及煤质特征研究

分析了新峰一矿地质特征,区内发现长度超过1 km的断层7条,对二₁煤层造成不同程度的破坏,研究了煤层地质及煤质特征。研究得出,可采煤层为1层,二₁煤层层位稳定,总厚度8.88 m,煤层结构简单,其稳定程度属较稳定类型。揭露含煤地层总厚度480.76 m,含一煤至七煤共7个煤组,含煤共13层,总厚15.72 m;二₁煤层属高灰、特低硫、特高热值煤,煤类主要为瘦煤,个别见煤点见有焦煤、贫煤、贫瘦煤,工业用途主要可作炼焦配煤使用,也可作动力用煤。研究对促进地方经济发展,提高居民收入有积极意义。     

三河尖关闭煤矿煤层CO2封存潜力研究

关闭煤矿煤层CO₂地质封存是CO₂封存的重要方式之一,也是短期内实现碳减排指标的有效手段之一。以江苏省徐州市三河尖关闭煤矿为例,分析了已采7号煤和9号煤的煤岩煤质特征,统计了剩余煤炭资源储量,运用模糊综合评价法,选取了稳定系数、上覆岩层性质、地质构造复杂程度、地下水指标、封存煤层压温比、封存煤层深厚比、封存煤层渗透率、采空塌陷程度和其他因素等9个主要影响因素指标对7号煤和9号煤封存CO₂稳定性进行评价,建立关闭煤矿煤层CO₂封存评价方法并评估CO₂封存潜力。结果表明,三河尖关闭煤矿7号煤和9号煤剩余储量较大,CO₂封存稳定性综合评价结果分别为86.209和87.698,评价等级均为较稳定,封存潜力较高。根据建立的关闭煤矿煤层CO₂封存评价方法,计算获得三河尖关闭煤矿7号和9号煤层CO₂理论封存量分别为207.6 Mt和80.9 Mt,并据此划分封存有利区为有利区、较有利区和不利区3个等级。研究可为关闭煤矿煤层CO...     

某矿西风井区域二1煤层突出危险性分析

煤层煤与瓦斯突出危险性分析是煤矿开拓延伸的基础。某矿亟需掌握西进风井及其井底车场附近的二₁煤层瓦斯赋存规律。采用鉴定指标法分析西风井区域二₁煤层的突出危险性,结果表明:二₁煤层最高破坏类型为Ⅱ类,最大煤的瓦斯放散初速度指标为33.1 mL/s,煤的最小坚固性系数为0.42,最大煤层原始瓦斯压力(相对)为0.35 MPa;随着西风井区域二₁煤层埋藏深度增大,煤层瓦斯压力呈增大趋势;二₁煤层在分析范围内标高-574.6 m(埋深659.6 m)以浅无煤与瓦斯突出危险。     

煤炭地下气化资源条件的模糊层次综合评价

为了评价宁正矿区九龙川井田主采煤层实施煤炭地下气化的可行性,基于FAHP构建煤炭地下气化资源条件评价层次结构模型,建立4个一级评价指标和9个二级评价指标,采用层次分析法确定各级控制因素的权重,分析发现煤岩煤层特征是最关键的指标.根据煤炭地下气化资源条件评价指标隶属函数模糊等级划分情况,对九龙川井田煤层资源条件进行定量分析、赋值并计算隶属矩阵.最后通过权重矩阵与隶属矩阵相乘,根据隶属函数的隶属度最大原则,对比发现煤6层实施地下气化的可行性相对最高,煤8层最低,为宁正矿区九龙川井田实施煤炭地下气化提供了科学依据.     

近距离煤层群联合开采关键技术研究

泉店煤矿二₁与二₃煤层松软且煤层间距小,煤层中间岩层平均厚度为8m,采用联合布置方式,对二₁与二₃煤的首采工作面进行同时开采,实现了安全回采,提高煤炭回收率,取得了较好的经济效益与社会效益。     

刘河煤矿矿床地质特征研究

以刘河煤矿为研究对象,研究了该矿矿床地质特征,主要包括煤的含煤性、稳定性、煤质特征、工艺性能和可选性等。研究得出,井田二₂煤层大部可采,三₃²煤层局部可采,二₂煤层煤厚0～4.08 m,平均2.37 m,煤层结构较简单,二₂煤层为大部可采的较稳定型中厚煤层;二₂煤层以低灰分、低硫、特低磷、低水分、特高发热量贫煤为主,易磨碎、极易选。宜作各类动力、火力发电和民用燃料用煤;研究为矿区后续开发提供了坚实的基础。     

煤炭地下气化地质选址原则与案例评价

21世纪以来,煤炭地下气化技术水平快速发展,以煤层水平井和移动注气技术应用为基础的现代煤炭地下气化技术日益成熟,具备了产业化示范的技术基础。煤炭地下气化的技术流程包括气化炉选址、气化炉建炉、气化炉点火、气化过程测量与控制、地下水污染防治与控制、气化炉闭炉,而地质选址是煤炭地下气化项目规划、规模化稳定生产及地下水污染防治的保障条件和先决条件。首先概述了煤炭地下气化的3种主要技术路线。依据现代煤炭地下气化技术路线,提出了地质选址评价的基本原则。地质选址需从煤炭储量、煤层条件、地质构造、水文地质条件、顶底岩层稳定性、煤种、煤质等多个角度,围绕气化炉建设、稳定气化和环境影响进行全面评价。在此基础上,以内蒙古哈日高毕矿区为例,进行了煤炭地下气化地质选址案例分析。基于三维地震解释成果和波阻抗反演数据体,研究了目的煤层的空间展布及断层发育特征。通过对拟声波反演结果进行分析,获得了目的煤层顶底板岩性的分布特征。基于地震属性和视电阻率测井曲线,采用多属性神经网络反演对目的煤层及顶底板的富水性进行了研究。基于蚂蚁体属性技术对目标层段的裂隙发育特征进行了分析。最后,从煤层展布及构造特征、岩性分布特征、富水情况、裂隙发育规律方面对案例研究区进行了地质选址综合评价,以此作为科学选址的决策依据。     

大城勘查区煤炭地下气化地质条件评价

在煤炭地下气化的开发中,针对整个煤田某一煤层具体位置的选择非常重要。通过对大城勘查区地质数据的评估,来判断该区煤层地下气化开采的地质可行性。主要从地质条件、煤层赋存情况、煤质情况、水文情况4个方面考虑。地质条件主要与实施气化采煤是否有风险相关;煤层赋存情况与炉区布置及炉型相关;煤质与气化工艺相关;水文情况与气化过程对环境的影响相关。通过研究各相关因素对煤炭地下气化各环节的影响程度,对气化作用进行评价,确定各相关因素对煤炭地下气化可行性的权重,最终得出评价依据,对大城勘查区煤层地下气化开采的地质条件的可行性进行量化评价,其结果作为该区地下气化的基础依据。     

“双碳”目标下煤炭开采扰动空间CO2地下封存途径与技术难题探索

煤炭作为我国主体能源地位短期内难以改变,但煤炭工业发展面临着“碳达峰,碳中和”目标的新挑战,积极推动煤炭资源绿色开采与低碳利用,充分发挥煤炭安全供给的兜底作用,是保障国家能源安全的重大现实需求。而CO₂排放是煤炭工业可持续发展面临的最大制约,探索大规模、低成本CO₂封存技术是煤炭资源低碳化利用必须面对及破解的难题。在对煤层自然封存CO₂和CO₂气藏赋存地质条件研究基础上,探讨和展望利用煤炭开采、地下气化及原位热解等形成的扰动空间进行CO₂地下封存的技术途径,并明确了实现CO₂地下高效封存的必备条件：（1）煤层上部存在不受开采扰动影响的地质密闭层是实现煤矿扰动空间CO₂封存的先决要求;（2）构建功能性充填空间是实现CO₂地下封存的核心工作;（3）由功能性充填体围限的碎裂岩体、气化煤灰及热解半焦等封存载体物性特征是影响CO₂封存量及封存效果的重要因素。据此,剖析了进行CO₂...     

延川南2#煤层地下气化制氢工艺研究

为评价延川南2^#煤层地下气化的产氢潜力,在查明煤的工业、元素分析等数据基础上,通过物理模拟实验研究了氧气浓度对气化温度和H₂产率的影响,并利用AspenPlus软件建立煤炭地下气化预测模型进行模拟验证,在此基础上,利用上述模型研究氧煤比和汽氧比对H₂产率的影响作用。通过物理模拟与数值模拟结果得出,水蒸气在煤炭地下气化过程中起主要作用,能够有效提高H₂产率,延川南地区进行煤炭地下气化时,可优选富氧-水蒸气作为气化剂,且氧气浓度为80%最为适宜。     

祁南井田断裂构造特征研究

通过对祁南煤矿开采揭露断裂构造信息的整理分析，总结了矿井开采区域内3₂煤与10煤两个煤层断层产状的基本特征及规律，发现不同煤层层位断层发育的空间分布及规模存在较大差异性，在平面上，3₂煤层内断层主要分布于井田-1 150 m以浅开采区域，且断层的规模主要是落差小于5 m的小断层；而10煤层的断层主要分布于井田的-1 000～-1 350 m的深部范围，且断层以落差5～<10 m为主；在地层层位方面，位于上部3₂煤层的断层数量多于下部的10煤。文章指出了造成这些断层分布差异的主要影响因素。     

煤炭地下气化影响因素及评价方法研究进展

煤炭地下气化是保障我国能源安全和煤炭清洁利用的重要潜在方向之一。分析国内外相关成果,对煤炭地下气化原理、影响因素及评价方法进行述评。适宜于地下气化的煤层需要满足的地质条件：厚度大于2 m,倾角小于70°,阻水隔热的顶底板;避开地质构造和水文地质条件复杂的区域。地下气化煤气组分受煤阶、煤质和煤层含水性等地质因素以及气化压力、温度和气化剂类型等工艺因素共同影响。空气气化条件下,随着煤化程度增强,煤气组分中CO含量升高,H₂含量降低,CH₄含量先升高后降低。煤气热值及煤气中CH₄含量随着固定碳含量增加呈现先降低后升高的趋势,随着灰分产率增加呈现先升高后降低的趋势。煤气中CO₂含量与固定碳含量、灰分产率均表现出负相关关系。气化温度和气化剂类型既影响着产气效率、煤气质量及污染物种类与含量,又可使围岩破裂、污染地下水,乃至破坏生物圈、大气圈、水圈和岩石圈生态系统的稳定。     

面向项目风险控制的煤炭地下气化地质条件分析

煤炭地下气化(UCG)是中国煤炭工业发展的必然选择，地质风险控制是UCG项目成败与否的首要基础。立足这一背景，将钻井式UCG项目风险控制总目标分解为建炉地质可行性、气化生产易控性、气化过程安全性、开发生产经济性4个子目标，探讨地质条件与潜在风险之间因果关系，提出了UCG地质分析与评价新思路。分析认为，UCG炉高质量建造体现在井壁稳定性和井眼轨迹可控性2个方面，前者关键地质因素是煤体结构或强度，后者主要受控于煤层厚度、结构、产状及其稳定性。UCG生产易控性地质评价聚焦于2个目标：一是气化工作面推进易控性，倾角适中的煤层有利于UCG工作面推进，燃点过高煤层工作面推进难度较大，复杂煤层结构不利于气化，微构造是UCG过程控制的不利因素；二是UCG层内通道易控性，通道易控性随煤层埋深增大而显著降低，高黏结高膨胀性煤层会严重危害通道畅通程度，高灰熔点和高热稳定性煤层更易保持通道畅通性。UCG过程安全性地质分析同样包括2个方面：其一，UCG生产安全性，涌水量过大带来安全生产隐患，上覆足够厚度隔水层及其稳定性是保障生产安全的关键；其二，UCG环境安全性，UCG地面沉降总体上并不显著，有机物污染潜势与煤...     

煤层气开发地质单元划分与应用实践

根据煤层气生产潜力,结合开发地质条件划分煤层气开发地质单元,能为开发工艺选型提供重要支撑。通过分析各项地质储层参数对煤层气开发效果的影响,建立了评价参数体系,确定出主要研究内容;归纳总结出煤储层精细描述中的各项"点"参数和"面"参数获取的一般方法,结合"多层次模糊综合评价+多参数叠加"法,提出了煤层气开发地质单元的划分方法,在鄂尔多斯盆地东缘临兴地区进行了实践应用。根据钻井、测井、压裂、排采和实验室测试等数据,建立了相关数学模型,得出了各井点8+9号煤层的埋深、构造曲率、厚度、含气量、含气饱和度、渗透率、临储压力比、地下水流体势、煤体结构、水平主应力差、脆性指数等参数,应用克里金插值法绘制各参数的等值线图。然后,应用多层次模糊综合评价法对产气潜力进行评价,叠加气体产出条件和煤层可改造性评价结果将研究区划分为3个产气潜力区38个开发地质单元。其中,"甜点"潜力区开发地质单元10个,包括产出和开发条件均有利的Ⅰ₁类2个,产出有利、开发一般的Ⅰ₂类3个,产出有利、开发较差的Ⅰ₃类1个,产出和开发条件均一般的Ⅱ₂     

新安煤田新义井田深部勘查区二1煤煤层气地质特征

基于新义井田深部勘查区煤田地质勘查成果,分析了该区构造和二₁煤层展布特征,研究了二₁煤储层特征、煤层气含量及其分布规律、煤层气赋存条件。研究认为,勘查区二₁煤变质程度高,有利于煤层气的生成;煤储层孔隙度较高、围岩封闭性好,有利于煤层气赋存;煤体结构遭到严重破坏不利于煤层气运移;属正常压力、低渗煤储层。煤层气含量与埋深呈正相关趋势,DF₁断层为煤层气逸散通道。     

深部煤层地下气化选址研究——以东胜气田J148地区为例

从地质构造、水文地质、煤层气化适用性等角度,系统研究了东胜气田J148地区中生界侏罗系中下统延安组延9煤层地下气化的可行性,并探讨了利用深部煤层气化燃空区孔隙层、含水层及该区致密气层进行碳封存的前景。研究结果表明,该区延9煤层埋深1 264～1 285 m、倾角小于1°,煤层稳定性好。气化目标选区内地层断层、节理裂隙不发育,偶有裂隙但断面新鲜、闭合,煤层气化后空腔有较好的密闭性,对煤炭地下气化影响小,有利于气化炉的建设和扩展,可满足规模化煤炭地下气化项目实施。延9煤层顶底板存在连续的隔水层,能阻截地下水对煤层直接充水,有利于地下气化炉布置;顶板隔水层厚度小于导水裂隙带高度,存在垮落导通顶板含水层间接充水的风险,但顶板含水层属弱富水含水层,涌水量小,风险可控;底板隔水层厚度大于隔水层的安全厚度,能有效阻截煤层底板含水层对煤层直接充水的风险。总体而言,延9煤层厚度适中、夹矸少,属低灰、低硫、高热值不黏煤,煤焦反应活性高,具有良好开发前景。针对深部煤层规模化气化开采产生大量的CO₂排放,初步探讨了利用煤层燃空区、顶底板含水层和下部致密天然气层进行CO₂     

地下气化场地地基稳定性评价及燃空区封存超临界二氧化碳初探

为促进燃空区及其场地高效再利用,结合煤炭地下气化工艺特点及燃空区特征建立了气化隔离煤柱稳定性评价模型、覆岩裂隙发育高度计算模型及地表残余变形预测模型,进而提出了燃空区场地稳定性评价方法,为燃空区场地的再利用提供了技术支撑。同时,针对燃空区治理难题,结合CO₂地质封存面临的瓶颈提出了煤炭地下气化耦合超临界CO₂封存的思路,分析了气化炉参数对燃空区封存超临界CO₂后盖层裂隙发育规律的影响,并建立了燃空区封存超临界CO₂过程中隔离煤柱稳定性评价方法,为面向煤炭地下气化耦合CO₂封存的生产设计提供了科学依据。最后,提出了煤炭地下气化耦合CO₂封存目前存在的主要问题,并强调了迫切需要开展的相关研究工作。研究成果对促进燃空区及其场地再利用具有一定的理论和实践指导意义。     

新安煤田深部煤中硫分布特征及成煤环境分析

新安煤田位于河南省西部,处于太行构造区、嵩箕构造区和崤熊构造区交界部位,煤田主体位于太行构造区内。为了解新安煤田深部煤中硫分布特征及成煤环境,对研究区二₁、二₂煤层硫分含量的进行了分析和归纳,阐述了二₁、二₂煤层硫含量特征以及硫分平面分布特征。根据煤中各形态硫所占比例以及成因,探讨了煤层中硫分布特征及成煤环境。结果表明,二₁煤层贫煤以中—中高硫煤为主,无烟煤原煤以低—中高硫煤为主;二₂煤层贫煤以低—中硫煤为主,无烟煤以低—中高硫煤为主。二₁、二₂煤层煤中硫以硫化铁硫为主,占全硫的60%～90%。山西组成煤环境为浅水河流和海水潮汐共同控制的三角洲沉积体系,煤层的形成受淡水和海水的双重影响。