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煤地质学研究新进展及其前景展望——基于International Journal of Coal Geology 2016~2020年文献统计 被引量:3
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作者 鲍园 孟佳豪 +1 位作者 胡宜亮 孙强 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期1139-1147,共9页
煤地质学是应用地质学与地球化学的理论和方法研究煤层、煤系及其共伴生矿产资源的物质组成、成因、物理和化学性质及其空间展布规律等的学科。在国家倡导生态文明绿色发展以及2030年前实现碳达峰的战略目标背景下,煤地质学的研究重点... 煤地质学是应用地质学与地球化学的理论和方法研究煤层、煤系及其共伴生矿产资源的物质组成、成因、物理和化学性质及其空间展布规律等的学科。在国家倡导生态文明绿色发展以及2030年前实现碳达峰的战略目标背景下,煤地质学的研究重点也在逐渐发生变化。通过对2016~2020年在International Journal of Coal Geology期刊上发表的文章进行统计分析,阐述了中国煤地质学的发展进程,重点探讨了煤地质学当前的研究热点内容,提出了煤地质学未来可能的发展方向。结果发现:中国学者在该期刊上发表论文数量最多,占27.4%,其次为美国和澳大利亚;按第一作者所属单位依次为中国矿业大学(北京)、昆士兰大学和中国地质大学(北京);按研究方向,煤岩学和有机地球化学方向的论文数量最多,占31.3%,是近5年的研究热点;其次是煤中矿物质、微量元素与地球化学和煤系气方向;预测未来煤炭洁净化利用方向的研究将逐渐增多,与煤地质学相关的交叉学科也将快速发展。 展开更多
关键词 煤地质学 煤岩学 地球化学 煤系气 研究进展 综述
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The Late Paleozoic Lithofacies Palaeogeography of the Benxi and Taiyuan Formation Controls Coal Accumulation in Yuzhou,Henan China
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作者 Yang Jiao,Xunlian Wang China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China. 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期144-145,共2页
The significance of this paper is to understand the characteristics of Late Paleozoic depositional environment, lithofacies palaeogeography and its distribu- tion pattern in Henan Province,to resolve the issue of basi... The significance of this paper is to understand the characteristics of Late Paleozoic depositional environment, lithofacies palaeogeography and its distribu- tion pattern in Henan Province,to resolve the issue of basic geological,exploration and prospecting services for the region.Yuzhou in Henan Province 展开更多
关键词 lithofacies PALAEOGEOGRAPHY SEDIMENTARY CYCLE coal measures Benxi-Taiyuan Formation
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Simultaneous Measurements of Coal Ash Composition by Laser-induced Breakdown Spectroscopy in Different Optical Collection 被引量:4
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作者 YAO Shunchun LU Jidong DONG Meirong ZHENG Jianping LI Jun ZHANG Bo 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期I0008-I0008,10,共1页
针对燃煤组分分布不均匀的特性,研究不同收光模式对激光诱导击穿光谱技术同步测量灰成分的影响。选用具有不同灰成分含量梯度的燃煤样品作为检测对象,对比分析同向收光和侧向收光下灰成分组成元素谱线信号探测的强度和稳定性及SiO2、A... 针对燃煤组分分布不均匀的特性,研究不同收光模式对激光诱导击穿光谱技术同步测量灰成分的影响。选用具有不同灰成分含量梯度的燃煤样品作为检测对象,对比分析同向收光和侧向收光下灰成分组成元素谱线信号探测的强度和稳定性及SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和TiO2含量定量分析的精确度。研究结果表明,相同实验条件下同向收光模式的光谱信号稳定性和定量分析精确度更好,检验样品中各灰成分的预测值和参考值之间的拟合度均在0.986以上。而侧向收光模式下探测到的光谱信号强度更强,光谱探测下限可以达到190nm。 展开更多
关键词 激光诱导 光谱仪 粉煤灰 同时测量 击穿 眼镜 组成 安全经济运行
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中国煤系矿产近现代地质研究进展与走向 被引量:6
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作者 秦勇 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期12-35,共24页
【背景】煤系矿产是我国矿产资源供给安全的重要保障,回顾中国煤系矿产地质研究进展与走向,极具历史意义,也有现实价值,还可能为未来研究提供启迪。【进展】考证史实,梳理脉络,将研究进展凝练为4个方面。一是煤系矿产地质学理论体系日... 【背景】煤系矿产是我国矿产资源供给安全的重要保障,回顾中国煤系矿产地质研究进展与走向,极具历史意义,也有现实价值,还可能为未来研究提供启迪。【进展】考证史实,梳理脉络,将研究进展凝练为4个方面。一是煤系矿产地质学理论体系日趋完善,中国煤田地质经典理论体系形成于20世纪后半叶,进入21世纪以来逐渐形成了以煤、煤系气和煤系关键金属为主的煤系矿产地质学理论体系。二是煤起源和成因研究成果推动了国际煤地质学发展,提出新的煤变质作用学说,发现世界上最年轻软褐煤,揭示晚期煤化作用跃变,建立了普通有机岩石学分支学科,全面揭示了煤的形成演化机理。三是煤系矿产聚集分布成矿理论独具特色,建立了多种沉积控煤模式和构造控煤模式,揭示了海域聚煤作用基本格局,发现多种类型煤系关键金属矿床,提出控煤大地构造和煤系关键金属成矿区带划分方案,形成了煤层气地质理论体系。四是特殊用煤资源地质调查与评价成果显著,建立了特殊煤种、优质环保型、洁净煤炭资源地质预测评价方法体系,以及富油煤和煤炭地下气化资源潜力评价方法体系,初步摸查了相关用途煤炭资源家底。【展望】分析认为,国家重大需求决定煤系矿产地质研究走向,建议未来地质研究聚焦在煤炭资源精准勘查开发、煤系气勘查和有序开发、关键金属矿产勘查开发以及煤炭原位流态化开采地质保障4个方向。同时,也应关注煤系氦气富集机理探索和资源预测方法研究。 展开更多
关键词 煤系 矿产 地质 进展 走向 中国
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平顶山东部矿区煤系气资源量估算及有利开发层段预测 被引量:2
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作者 李延河 倪小明 +1 位作者 王保玉 赵锦程 《大庆石油地质与开发》 北大核心 2025年第2期147-155,共9页
近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特... 近年的勘探开发实践已经证实平顶山矿区煤系气资源潜力巨大,但煤系气富集规律不清、有利区分布不明的问题制约了平顶山矿区煤系气勘探开发的快速推进。以平顶山东部矿区为例,从煤系气赋存地质条件、煤储层物性特征出发,剖析煤系气富集特征,提出有利层段优选模型。结果表明:二1煤层和四2煤层的平均实测含气量分别为12.36和9.77 m^(3)/t,平均含气量梯度分别为2.56和1.60 m^(3)/(t·hm);二煤段、三煤段和四煤段的平均实测全烃值分别为0.39%、1.04%和0.85%,含煤岩系的含气量随全烃值的增加呈线性增大;平顶山东部矿区的煤系气总资源量为214.20×10^(8) m^(3),资源丰度为2.15×10^(8) m^(3)/km^(2);在区域分布上,首山一矿煤系气的总资源量最高,平煤八矿和十三矿中等,平煤十矿较低;垂向上,二煤段煤系气总资源量最高,四煤段次之,三煤段最小;研究区的有利指数为0.005~0.475,平均为0.172,煤系气开发有利层段3个,较有利层段5个,不利层段4个;区域上的优先开发顺序依次为首山一矿、平煤十矿、平煤十三矿和平煤八矿,垂向上的优先开发层段依次为二煤段、四煤段和三煤段。研究成果可为平顶山东部矿区煤系气有利开发层段的优选提供地质依据。 展开更多
关键词 煤系气 含气量 资源量 有利层段 平顶山矿区
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煤系氦气扩散机制及其对氦气富集的启示——以沁水盆地北部太原组为例 被引量:1
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作者 马勇 辛志源 +4 位作者 陈践发 李玉宏 张修涛 蒋浩杰 陈泽亚 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期58-69,共12页
【目的】全球富氦气藏以常规天然气为主,近年来在我国鄂尔多斯盆地及周缘石炭−二叠系煤系中发现含氦天然气,揭示煤系氦气具有一定的资源潜力。但目前针对煤系氦气扩散运移机制的研究几乎处于空白,严重制约煤系氦气富集规律的进一步研究... 【目的】全球富氦气藏以常规天然气为主,近年来在我国鄂尔多斯盆地及周缘石炭−二叠系煤系中发现含氦天然气,揭示煤系氦气具有一定的资源潜力。但目前针对煤系氦气扩散运移机制的研究几乎处于空白,严重制约煤系氦气富集规律的进一步研究。【方法】以沁水盆地北部太原组煤及其顶板泥岩为研究对象,开展不同含水饱和度及气体含量(体积分数)煤系氦气物理扩散实验,并结合区域沉积埋藏史及生烃演化史模拟计算煤与泥岩中氦气扩散通量,揭示煤系氦气富集机制。【结果和结论】(1)实验温压条件下(20℃,气体压力为1 MPa),在≤13.5 nm孔隙中氦气以Knudsen扩散为主,煤与泥岩中氦气的扩散速率相近;在>13.5 nm孔隙中氦气转为Fick扩散。煤系氦气扩散主要受孔隙结构、含水性和气体含量影响,孔隙连通性越差、含水饱和度越高、氦气含量越低,氦气扩散越慢,封闭能力越强。(2)煤中割理−裂缝系统发育,连通性较好,导致煤中氦气扩散系数(1.1×10^(−8)m^(2)/s)高于泥岩(5.8×10^(−9)m^(2)/s)。高含水性通过阻塞孔隙通道和改变气−液界面行为降低氦气扩散速率,而气体含量对扩散速率的影响主要与气体分压和氦气与甲烷物理性质差异有关。(3)结合物理模拟和数值模拟结果,建立了地质历史时期氦气扩散通量预测模型,标准状态下煤和泥岩中的氦气扩散通量分别为13.24、5.05 cm^(3)/m^(2),氦气扩散主要发生在含量较高的烃类生成初期,后期逸散量可忽略不计。(4)煤系生氦能力较弱,煤系氦气的富集成藏是外源补给与保存动态平衡的结果,深部断裂促进深部氦气向上运移,而低含量梯度、高含水饱和度及低连通性通过抑制扩散速率而增强氦气的封存能力。煤系氦气勘探需重点关注深部断裂系统沟通能力及盖层封存有效性。 展开更多
关键词 煤系氦气 扩散机制 扩散通量 预测模型 富集机理
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煤系天然气高效开发在能源转型中的价值及发展方向 被引量:2
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作者 李瑞 向雯婷 +5 位作者 徐凤银 肖宇航 吕帅锋 张晓飞 张乐 阳保科 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期60-72,共13页
天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源,煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国“双碳”目标中的优势,对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。... 天然气资源是能源利用由化石能源向非化石能源转型的过渡能源,煤系天然气是天然气的重要组成部分。为了充分发挥煤系天然气开发在我国“双碳”目标中的优势,对煤系天然气高效开发在能源转型中的价值作用及其发展方向进行了分析与研究。结果表明:我国煤系天然气资源类型多、资源量大且分布广泛,具有大规模高效开发的资源基础。高效开发煤系天然气资源对促进能源低碳发展具有重要意义,能够有效降低高碳化石能源消费占比,减少CH_(4)温室气体排放,与CCUS技术结合实现增产减碳双效应。煤系天然气开发与新能源发展可实现协同促进,可以保障新型灵活电力系统的优质调峰,实现安全高效低成本制氢、利用煤系储氢,以及与地热资源协同互补,提高开发效率。我国目前煤系气井总体单井产量低,且开发技术尚待成熟,这些因素限制了煤系天然气的高效开发。因此,探讨了我国煤系天然气开发的重点攻关方向,包括大力开发深部煤层气资源,增加深部煤层气资源量和储量,突破深部复杂地质条件开采难题;大力实施煤系多类型天然气共探共采,降低煤系多气勘探开采成本并提高煤系气单井产量;大力推动煤矿CH_(4)零排放,降低CH_(4)温室气体排放,提高矿井瓦斯抽采量对天然气产量贡献度;强化CCUS+煤系气资源高效开发,实现CCUS技术与煤系气开发融合发展;强化煤系气开发地质工程一体化,增强煤系气开发技术与储层地质条件的匹配性;促进煤系气开发的数字化和智能化发展进程,利用数字化和智能化技术提升煤系气资源的高效、绿色及低碳开发水平。 展开更多
关键词 煤系天然气 能源低碳发展 CCUS 零排放 储氢 高效开发
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煤系全油气系统中天然气类型与煤岩气分类研究
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作者 张君峰 李国欣 +1 位作者 贾承造 赵群 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第4期792-803,共12页
煤系是中国天然气勘探开发的重要领域,天然气资源类型多样。针对煤系全油气系统和煤岩中天然气成藏演化的特殊性,通过系统梳理煤系全油气系统中的天然气主要类型和地质特征,揭示煤岩气的形成、富集特征和分布规律。研究取得的主要认识:... 煤系是中国天然气勘探开发的重要领域,天然气资源类型多样。针对煤系全油气系统和煤岩中天然气成藏演化的特殊性,通过系统梳理煤系全油气系统中的天然气主要类型和地质特征,揭示煤岩气的形成、富集特征和分布规律。研究取得的主要认识:(1)将煤系全油气系统中天然气按赋存特征和成藏机理划分为2种基本类型(常规气和非常规气),再按天然气的源储关系和储层岩性划分为6种类型(远源碎屑岩气、特殊岩性类气,远源/近源致密砂岩气,源内致密砂岩气、泥页岩气和煤岩气等),将煤岩储层中赋存的天然气统一称为煤岩气。现有资料表明,同一地区煤岩气在勘探开发地质特征上存在浅层、深层显著差异性,转换深度界限一般在1 500~2 000 m。基于当前煤岩气认识并充分尊重煤层气术语的应用历史习惯,煤岩气按照埋藏深度可以划分为深层煤岩气和浅层煤层气。(2)按照煤系全油气系统理论“全过程成藏”的研究思想,基于典型煤岩气成藏演化剖析,煤岩气可以进一步划分为原生型煤岩气、再生型煤岩气、残留型煤岩气和生物型煤岩气4种主要类型,前两种主要属于深层煤岩气,后两种主要属于浅层煤层气。(3)煤岩气成藏演化研究表明,浅层煤层气主要是原生型煤岩气经地质改造后形成的残留型煤岩气或生物型煤岩气,埋藏较浅,具有“低地层压力、低含气饱和度、吸附气为主、排水降压采气”等主要特征;深层煤岩气主要为原生型煤岩气和再生型煤岩气,埋藏较深,具有“高地层压力、高含气饱和度、富含游离气、气藏不含水或少水”等特征;原生型煤岩气分布广,资源量大,气藏品质好,是煤岩气中最为有利的勘探开发类型。 展开更多
关键词 煤系全油气系统 煤系气 煤层气 煤岩气 煤岩气成藏演化 煤岩气分类
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四川盆地煤层气勘探开发现状与前景 被引量:1
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作者 朱苏阳 刘伟 +3 位作者 王运峰 贾春生 陈朝刚 彭小龙 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第2期185-193,204,共10页
四川盆地煤炭资源丰富,近年来也取得了部分煤层气探井的突破。为了探讨四川盆地建成煤层气生产基地的可行性,研究综述了四川盆地内煤层气藏的层位发育情况,以及川东南和川南地区煤层气开发区块的地质和动态特征。四川盆地内第一个煤层... 四川盆地煤炭资源丰富,近年来也取得了部分煤层气探井的突破。为了探讨四川盆地建成煤层气生产基地的可行性,研究综述了四川盆地内煤层气藏的层位发育情况,以及川东南和川南地区煤层气开发区块的地质和动态特征。四川盆地内第一个煤层气生产基地筠连沐爱矿区地面抽排井已达450余口,连续5 a年产气量超过1.00×10^(8)m^(3);蜀南矿区内生产井数328口,年产气量达0.79×10^(8)m^(3)。然而,盆地内以煤层作为目标层位的煤层气井日均产量不到700 m^(3),但对煤层及附近砂岩层段进行笼统压裂改造的先导探产井却能达到5000~8000 m^(3)/d的规模,这说明四川盆地煤层气生产动态与国内其他煤层气生产基地差异较大,这是源于盆地内多发育薄层以及与致密砂岩互层的构造煤,因此,不能沿用沁水、鄂尔多斯等典型厚煤层的“甜点”评价和开发方式,亟须改变以“煤层”作为煤层气井唯一目标层位的开发思路。实践表明:四川盆地煤层多发育于海陆过渡相地层,虽然煤层自身横向发育并不稳定,但是稳定发育了“煤层+砂岩+泥岩”3种岩性的组合,特殊的岩性组合可以形成“煤—砂—煤”烃源封存箱体,对四川盆地薄互层煤层气的开发和产能建设具有重要意义。另外,四川盆地近年来关停大量煤矿,废弃煤矿中富集的煤层气亟须结合地面钻井开发手段进行二次开发。综上所述,根据四川盆地的地质资源量和现有开采技术,为建设继沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘之后的第三个煤层气产业基地提供了可能。 展开更多
关键词 四川盆地 煤层气 煤系气 薄互层 烃源封存箱体
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煤岩气成藏机理与煤系全油气系统 被引量:18
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作者 李国欣 贾承造 +2 位作者 赵群 周天琪 高金亮 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第1期29-43,共15页
煤系是含油气盆地重要的烃源岩和储集岩,国内外许多大型天然气田、煤层气田就由煤系烃源岩供气或在煤岩内储集成藏。受页岩油气探索实践的启发,按照“将煤岩作为储层整体勘探”的思路,在保存条件较好的深部煤岩内实现了煤岩气勘探开发突... 煤系是含油气盆地重要的烃源岩和储集岩,国内外许多大型天然气田、煤层气田就由煤系烃源岩供气或在煤岩内储集成藏。受页岩油气探索实践的启发,按照“将煤岩作为储层整体勘探”的思路,在保存条件较好的深部煤岩内实现了煤岩气勘探开发突破,开辟了煤岩储层内非常规天然气发展的新领域。基于勘探开发实践资料,开展了煤岩气成藏机理的系统研究,揭示了“三场”控制成藏机理,明确了煤岩气与煤层气成藏作用的主要差异。分析了鄂尔多斯盆地东缘石炭纪—二叠纪海陆过渡相煤系全油气系统和准噶尔盆地侏罗纪陆相煤系全油气系统的特征,指出了进一步构建煤系全油气系统理论的重点研究方向。研究表明:煤岩与泥页岩相比存在强生烃、强吸附能力、双重介质,具备部分或较弱的油气自封闭作用等特征;煤岩气与页岩气、致密气等非常规天然气相比具有更复杂成藏作用等特殊性,成藏需要一定的煤岩组合形成封闭和岩性、构造圈闭,又具有常规裂缝气藏的特征。与以碎屑岩层系为典型建立的全油气系统基本理论和模式相比,煤系在煤岩储层和源储耦合上,具有明显的特点和差异。煤系全油气系统以煤系中煤岩(及暗色泥页岩)为烃源岩和储层,以及与其相邻的致密层为储层或盖层或输导层构成多种类型的煤系油气成藏组合,在源储耦合作用下,在保存条件较好的煤岩储层形成煤岩气,在致密层形成致密油气或在远源形成常规油气,在受后期地质作用破坏的煤岩储层形成煤层气,是一种新类型全油气系统。 展开更多
关键词 煤系 煤岩气 煤层气 致密气 煤岩组合 成藏机理 全油气系统 煤系全油气系统
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基于B-GFP荧光菌的煤层注水扩散的空间特征及隙网渗流规律的生物示踪研究
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作者 肖栋 彭苏萍 +1 位作者 李学臣 何海伦 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3085-3099,共15页
辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径... 辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径。为此,利用煤层杆菌与蓝绿荧光(B-GFP)表达质粒融合,构建具有荧光特征的人工基因改造蓝绿荧光菌,结合其在煤层环境中的优良适应性及稳定的表面吸附特性,确定B-GFP荧光菌生物示踪技术,系统分析不同稀释倍数的荧光菌在煤表面的吸附特征及其在煤层裂隙中的渗流路径,为煤层水力化措施效果评价提供了新途径。结果表明:菌液在煤层中的扩散受有机代谢物含量和裂隙特征双因素的影响,高浓度时具有较强的浸润性,易在煤表面形成菌-液两相膜,导致菌体聚集成易于观测的菌斑;而在高稀释倍数下,菌液的浸润性减弱,菌体更依赖鞭毛在粗糙表面分散吸附。50倍稀释度被发现是构建均匀菌膜的最佳条件,且具有最高的多类型的示踪可辨识度。此外,B-GFP荧光菌在预裂煤样贯通裂隙中能够稳定附着,不受裂隙二次发育和扩展的影响,能够可靠地标记出贯穿型大裂隙、缝网以及半封闭型裂隙分布。回采工作面煤层注水影响半径的生物示踪法评价研究发现,该项技术能够准确地刻画出不同裂隙的分布区域,且刻画出注入水的空间渗流特征。煤层注水的实际影响半径大于4m,钻孔间距可扩展至8m。该研究为优化煤矿瓦斯防治和水力化措施设计提供了重要的理论支持和实践依据,对提高水力化措施的有效性研究具有显著的应用价值。 展开更多
关键词 裂隙发育 煤层注水 生物示踪 水力化措施 矿山安全
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小窑隐蔽火源精准探测及帷幕注浆高效治理研究
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作者 胡相明 吴佰谦 +4 位作者 董浩 张国庆 乔亮 梁强强 陈圣贺 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期44-51,共8页
小窑火源位置隐蔽、难以准确识别,单一的煤自燃隐蔽火源探测方法难以精准判定火源位置,且隐蔽火源无法有效扑灭。针对上述问题,以内蒙古小窑煤矿南采区为工程背景,提出采用自然电位法和测氡法联合探测隐蔽火源:通过自然电位法圈定出自... 小窑火源位置隐蔽、难以准确识别,单一的煤自燃隐蔽火源探测方法难以精准判定火源位置,且隐蔽火源无法有效扑灭。针对上述问题,以内蒙古小窑煤矿南采区为工程背景,提出采用自然电位法和测氡法联合探测隐蔽火源:通过自然电位法圈定出自然电位异常区域,利用测氡法圈定出氡浓度水平高的区域,综合分析2种方法探测结果的空间分布特征,据此判定隐蔽火源的空间位置与分布范围。结合自然电位和氡浓度探测结果,综合解释划定了高温燃烧区域、增温发展区域、强干扰区域及正常区域的范围:自然电位异常区域与氡浓度异常区域的重叠部分为高温燃烧区域;自然电位异常区域的非重叠部分为增温发展区域或强干扰区域;氡浓度异常区域的非重叠部分为强干扰区域或正常区域。针对探测出的火源区域,采用帷幕注浆技术对隐蔽火区进行施工:在火区边界布置帷幕孔,对其注入水泥、水玻璃混合浆形成连续密闭隔离带以阻断漏风;在火区中心钻孔并灌注粉煤灰、泥浆进行灭火。结果表明,注浆治理后采空区温度与CO浓度大幅下降,实现了隐蔽火源的高效治理。 展开更多
关键词 煤自燃 小窑火 火源定位 自然电位法 测氡法 帷幕注浆
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煤系矸石混凝土材料强度及细观破坏模拟研究
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作者 王海龙 张千禧 冯帅 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第4期202-211,共10页
为研究煤系高岭岩替代煤矸石对煤系矸石混凝土的影响,以煤系高岭岩掺量为研究因素,制备煤系矸石混凝土。测试了煤系矸石混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度,对其破坏形态进行了分析,基于ABAQUS建立了细观压拉破碎仿真模型,对其破坏过程进... 为研究煤系高岭岩替代煤矸石对煤系矸石混凝土的影响,以煤系高岭岩掺量为研究因素,制备煤系矸石混凝土。测试了煤系矸石混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度,对其破坏形态进行了分析,基于ABAQUS建立了细观压拉破碎仿真模型,对其破坏过程进行了模拟。采用NMR技术,分析了煤系矸石混凝土的孔隙结构特征。结果表明,煤系高岭岩的掺入可提升煤系矸石混凝土的强度,当掺量达到60%时,煤系矸石混凝土的28 d抗压强度最大为19.9 MPa,劈裂抗拉强度最大为2.57 MPa。随着煤系高岭岩掺量的上升,煤系矸石混凝土孔隙率下降明显,孔隙分布得到优化。ABAQUS模拟显示,细观压拉破碎仿真模型能较好地描述煤系矸石混凝土的力学特性、破坏模式和内部损伤演化过程。 展开更多
关键词 煤矸石 煤系高岭岩 混凝土 抗压强度 细观仿真
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深层煤系气水平井多簇射孔分段压裂参数优化——以准噶尔盆地侏罗系白家海地区为例
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作者 王波 金成洪 +3 位作者 刘江 王志威 李申建 盛茂 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期86-93,共8页
【目的】水平井多簇射孔分段压裂已成为深层煤系气效益开发的有效途径之一。然而,深层煤特有的岩石力学性质、储层滤失特性和微裂缝发育特征与非常规页岩、致密砂岩及浅层煤等差异显著,现有压裂经验无法照搬,需要开展针对性压裂参数优... 【目的】水平井多簇射孔分段压裂已成为深层煤系气效益开发的有效途径之一。然而,深层煤特有的岩石力学性质、储层滤失特性和微裂缝发育特征与非常规页岩、致密砂岩及浅层煤等差异显著,现有压裂经验无法照搬,需要开展针对性压裂参数优化研究。【方法】以准噶尔盆地白家海地区深层煤系气储层为对象,建立了顶底板-夹矸-煤复合地质构造的水平井多簇射孔分段压裂模型,模型考虑煤的层理、割理对裂缝扩展和储层滤失的影响,利用小压测试数据对储层关键参数进行修正,综合表征深层煤系气储层的物理力学特性。建立了多目标条件下最优泵注参数组合设计方法,获微地震监测数据验证。【结果和结论】结果表明,变黏滑溜水体系相较低黏滑溜水体系、冻胶体系更适合深层煤系气压裂,兼具缝长、缝宽和裂缝均衡性的优势;获得目标区块压裂最优参数组合:3簇+簇间距19 m+每米加砂量2.8 m3+排量16 m3/min。试验井微地震监测结果表明,优化后裂缝半长和改造体积分别增加了57.2%和12.3%。对隔层遮挡严重的深层煤系储层,裂缝在缝高方向通常难以突破,因此,需要提高缝长和缝宽。增大砂量和排量可以显著提高缝长和缝宽,是提升改造效果的关键。 展开更多
关键词 深层煤系气 水力压裂 准噶尔盆地 参数优化 数值模拟 微地震监测
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基于大直径钻孔钻进多参量的煤体应力钻测方法
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作者 赵同彬 赵志刚 +3 位作者 齐炎山 尹延春 牛旭 李淇凡 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期122-132,共11页
煤体高应力是冲击地压发生的必要条件,及时准确测量评估煤体应力是冲击地压预警工作的关键环节。大直径钻孔是煤矿冲击地压防治最常用的预卸压、卸压解危和应力调控方法,研发和应用基于大直径卸压钻孔的煤体应力随钻测量技术方法,可以... 煤体高应力是冲击地压发生的必要条件,及时准确测量评估煤体应力是冲击地压预警工作的关键环节。大直径钻孔是煤矿冲击地压防治最常用的预卸压、卸压解危和应力调控方法,研发和应用基于大直径卸压钻孔的煤体应力随钻测量技术方法,可以得到煤矿井下大量煤体应力数据。本文根据煤体钻削破坏特征,对钻头破煤进行了力学分析,以钻头钻削力为纽带,研究了钻头受力与煤体应力关系,建立了煤体钻削力学模型,给出了包含钻进多参量的煤体应力反演方程;开展不同强度和煤体应力的原煤室内钻进实验,验证了力学模型的准确性和适用性,自主研制了大直径卸压钻机配套的随钻测量装置,开展煤矿井下实测实验,获取钻头位移、转速、转矩随时间变化数据,计算得到不同钻孔深度的煤体应力,给出了卸压孔区应力场分布形态,并与钻进能量和钻进时间进行了比较分析。结果表明,室内钻进实验加载应力与钻削力学模型计算应力平均误差为4.9%、最大误差为15.7%;现场实测煤体应力随孔深呈现先上升后下降的趋势,与煤壁支承压力分布规律一致,同一钻孔的煤体应力、钻进时间和钻进能量随孔深变化曲线基本一致,表明高应力区钻孔消耗能量较多,所需钻进时间也较长;对比相邻钻孔应力发现,先施工钻孔的应力峰值较高,后施工钻孔应力峰值较低,且峰值位置向深部转移,表明先施工钻孔起到明显的卸压作用。通过建立钻进多参量和煤体应力的定量关系,进行基于大直径卸压钻孔钻进多参量的煤体应力原位测量,将大直径卸压钻孔从卸压工程孔拓展为应力测量孔,实现钻孔卸压与应力测量评估一体化。 展开更多
关键词 大直径卸压钻孔 钻削力学模型 煤体应力 钻进多参量 钻测方法
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煤矿井下坍塌体水平钻进参数特征与破岩机理
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作者 姚宁平 豆旭谦 +4 位作者 韩兆阳 张国华 孙雨辰 李浩 王力 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期226-237,共12页
【目的】随着煤矿开采深度不断增加,巷道因地应力和矿压作用导致冒顶塌方、人员被埋等灾害风险加剧,钻孔救援是快速构建救援通道的关键手段,但钻进过程面临地质结构复杂、坍塌体稳定性差、钻进效率低等挑战。【方法】为揭示坍塌体钻进... 【目的】随着煤矿开采深度不断增加,巷道因地应力和矿压作用导致冒顶塌方、人员被埋等灾害风险加剧,钻孔救援是快速构建救援通道的关键手段,但钻进过程面临地质结构复杂、坍塌体稳定性差、钻进效率低等挑战。【方法】为揭示坍塌体钻进破岩机理,优化钻进参数与成孔可靠性,实现坍塌体安全高效钻进,研制了冲击−旋转水平钻进与随钻实时监测的大型试验平台,该平台具备9项钻进参数的实时采集或控制能力,包括钻进速度、推进力、钻进压力、旋转压力、冲击压力等,满足钻进全过程的动态监测需求,基于该平台采用M20、C30、C50三类强度材料设计了模拟坍塌体典型组构和结构的模型试验,对比不同强度和状态下钻进参数的变化规律。【结果和结论】钻进行程的曲线形态、钻进速度的突变响应,推进力的跃迁间隔和周期性变化以及旋转压力的波动幅度等参数特征可有效表征被钻岩体的强度水平和赋存状态;进一步结合成孔形态与破碎模式,提出“低冲击−低推进−高转速”策略有助于在透巷段降低扰动、提高钻进稳定性;试验揭示了坍塌体内部“块体尺寸分级响应−破碎模式级联转化−钻进过程循环渐进”的破岩机理:小尺寸松散体易受扰动排出,中尺寸块体在钻进中与松散体形成支撑结构后被进一步破碎并参与排屑循环,大尺寸孤石部分破碎后进入循环,或因完整性高形成贯通通道持续存在,反映钻进过程中的机−岩互馈特性与结构动态演化过程。研究结果为井下坍塌体钻进过程中岩体识别、参数优化与安全控制提供了理论支撑,助力应急救援中的科学决策与精准作业。 展开更多
关键词 钻孔救援 坍塌体钻进 随钻监测 破岩机理 参数识别 煤矿
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煤系致密砂岩气储层沉积模式与开发实践-以大宁-吉县区块山2^(3)亚段为例
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作者 张雷 黄力 +7 位作者 赵龙梅 王峰 张艺馨 石石 张稳 赵浩阳 陈彤 童姜楠 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期114-129,共16页
【背景】鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块二叠系山西组山23亚段为区内致密气的主力开发目的层系,区块开发前期通过物源分析和沉积体系等基础研究,初步划定了开发有利区,并建成了年产10亿m^(3)的气田。然而,随着开发的深入,钻遇山2^(3)亚... 【背景】鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块二叠系山西组山23亚段为区内致密气的主力开发目的层系,区块开发前期通过物源分析和沉积体系等基础研究,初步划定了开发有利区,并建成了年产10亿m^(3)的气田。然而,随着开发的深入,钻遇山2^(3)亚段砂岩呈现厚度减薄、规模减小、不同物源方向砂体发育特征存在显著差异等问题,现有研究成果难以有效指导砂体展布研究及井位部署,严重制约了下一步开发工作。【方法】利用区块内的露头、岩心、测录井、三维地震以及分析化验测试等资料,首次建立了山23亚段的高分辨率层序地层格架,开展了沉积微相精细研究、落实了山2^(3)亚段底砂岩的成因及展布特征。【结果】(1)山2^(3)亚段属于以上升半旋回为主的不完全对称型旋回,底砂岩主要发育在下部短期旋回中;沉积体系呈现独特的“北辫南曲”特征,北部发育规模较大的辫状河三角洲沉积体系,南部发育规模相对较小的曲流河三角洲体系,且南北部底砂岩三角洲前缘分流河道微相特征存在显著差异。(2)古地貌恢复表明山2^(3)亚段底砂岩展布受下伏太原组古沟槽控制,建立了“双物源和可容空间共同控制砂体规模、古地貌和沉积微相共同控制砂体富集区”沉积模式,揭示了该区发育5条水下主分流河道的格局。(3)基于河道展布特征开展了差异化的井位部署,北部以水平井开发为主,南部以直丛井开发为主。差异化井位部署策略取得了显著成效,水平井和直丛井的砂岩钻遇率和产量均有大幅提高,其中水平井砂岩钻遇率提升15%,平均产量提高66.7%,最高日产量达20万m^(3);直丛井钻井成功率提高11%,平均产量提高45.4%,最高日产量达5万m^(3)。【结论】双物源控砂模式下河道砂体展布规律的精准预测,不仅为大宁-吉县区块山23亚段的高效开发提供了重要支撑,也为鄂尔多斯盆地东缘相似地质条件下的致密气开发提供借鉴。 展开更多
关键词 煤系 致密砂岩 双物源 控砂模式 大宁-吉县区块 差异化开发对策
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焦坪矿区巷道稳定性聚类分析及工程应用
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作者 于远祥 刘路远 +2 位作者 贺恒炜 霍小泉 岳东 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第5期2034-2048,共15页
针对目前煤矿巷道围岩支护方案及其参数设计的盲目性,为提高巷道围岩支护效果,满足矿井安全高效生产要求,以焦坪矿区为工程背景,选取顶板强度、煤帮强度、底板强度、基本顶来压当量、回采扰动、巷道埋深、护巷煤柱宽度、跨高比、顶高比... 针对目前煤矿巷道围岩支护方案及其参数设计的盲目性,为提高巷道围岩支护效果,满足矿井安全高效生产要求,以焦坪矿区为工程背景,选取顶板强度、煤帮强度、底板强度、基本顶来压当量、回采扰动、巷道埋深、护巷煤柱宽度、跨高比、顶高比以及最大水平主应力作为巷道稳定性主控指标,选取16条典型巷道及硐室作为样本,基于层次分析法确定了10个分类指标的权重。在此基础上,对样本巷道稳定性进行了聚类分析,依据F-统计量法选取最优分类数,将样本巷道划分为非常稳定、稳定、基本稳定、不稳定和极不稳定5大类,进而构建了焦坪矿区巷道稳定性的聚类中心。最后,基于上述理论对玉华矿2407回风顺槽围岩稳定性进行了预测,并提出了针对性支护对策及其参数。结果表明,2407回风顺槽稳定性分类结果符合现场工程实际,围岩变形控制效果良好,为工作面安全高效生产提供了有力保障。 展开更多
关键词 煤矿巷道 聚类分析 稳定性分类 支护对策 工程应用
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南方煤系地层小断层地震物理模型研究
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作者 戴世鑫 董艳娇 +3 位作者 胡盼 李祥 邢振邯 杨甫 《地质通报》 北大核心 2025年第5期858-871,共14页
【研究目的】针对南方煤田煤系地层岩性特征和地质构造分布,目前依靠传统方法,识别落差≤5 m小断层存在极大的局限性且难度较大,而地震物理模型是目前最有可能实现系统研究小断层的技术手段。【研究方法】以南方煤田——贵州省六盘水煤... 【研究目的】针对南方煤田煤系地层岩性特征和地质构造分布,目前依靠传统方法,识别落差≤5 m小断层存在极大的局限性且难度较大,而地震物理模型是目前最有可能实现系统研究小断层的技术手段。【研究方法】以南方煤田——贵州省六盘水煤田为例,根据对研究区的实地勘探与资料收集,设计地震物理模型。由于小断层的制作难度及特殊性,采用特有的空间尺寸比例1∶2000,速度比为1∶1.74,首次在国内实现对不同埋深5 m、3 m和1 m小断层的构建,从而制作完成了南方煤系地层小断层地震物理模型,对地震数据进行采集,并对模型原始地震数据进行分析及处理,得到模型叠加剖面。【研究结果】可以通过相似比原理选取特定比例因子,进行原料配比,完成包含落差≤5 m小断层地震物理模型的制作,为后续采集地震数据对煤田小断层进行识别及研究小断层波场特征提供试验平台。【结论】本次研究建立了一套适用于南方煤田小断层识别的地震物理模型实验体系,验证了相似比原理与小断层模型构建的可行性,突破了传统方法难以识别小断层的技术局限。该模型为研究小断层的波场特征、地震响应机制及后续小断层精细识别提供了实验平台与理论支撑,对提升南方煤系构造精细解释能力具有重要意义。 展开更多
关键词 地震物理模型 南方煤系 模型制作 数据采集 小断层
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鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪煤系全油气系统天然气成藏特征与有序分布模式 被引量:1
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作者 丁蓉 庞雄奇 +7 位作者 贾承造 熊先钺 邓泽 田文广 蒲庭玉 王飞宇 林浩 陈雨萱 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第4期1333-1348,共16页
自2021年以来,鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪(C—P)煤系深层煤层气勘探取得重大突破并展示出广阔发展前景,其与盆地C—P多层系致密气和其他类型天然气的成因联系及共采潜力受到广泛关注。基于全油气系统理论及其定量评价方法,对盆地内已... 自2021年以来,鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪(C—P)煤系深层煤层气勘探取得重大突破并展示出广阔发展前景,其与盆地C—P多层系致密气和其他类型天然气的成因联系及共采潜力受到广泛关注。基于全油气系统理论及其定量评价方法,对盆地内已发现的各类天然气藏的成因机制和关联性进行了分析,并在此基础上建立了煤系全油气系统天然气成藏与有序分布模式,结果表明:(1)C—P煤系全油气系统边界范围涉及整个盆地。全油气系统内,自浅而深分别存在浮力成藏下限、油气成藏底限和源岩供烃底限3个动力边界。(2)在地表与上述3个动力边界之间分别形成了自由、局限和束缚3个动力场。(3)全油气系统在演化过程中,源岩排出烃在中-浅层自由动力场运聚受浮力作用主导,进入圈闭构造高孔-高渗储层形成煤成常规气藏;源岩排出烃在中-深层局限动力场的运聚受源-储间毛细管力差作用主导,就近进入低孔-低渗储层形成煤成致密气藏;源岩滞留原始烃在束缚动力场的运聚受吸附作用等动力主导,源-储一体形成煤层气藏。(4)整体自下而上形成的天然气藏呈现出“煤层气—煤成致密气—煤成常规气”的有序分布模式。(5)盆地东部中-浅层因整体抬升和构造裂缝发育,煤成常规气勘探受限,中-深层煤成致密气和煤层气分布面积广、目的层厚度大、富气类型多、资源潜力巨大,是持续勘探的重点方向。 展开更多
关键词 化石能源 全油气系统 煤层气 煤系气 天然气藏 石炭纪—二叠纪(C—P)煤系 鄂尔多斯盆地
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