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中国深部煤层气研究与勘探开发现状及其发展趋势 被引量：4
1
作者 鞠玮 陶树 +4 位作者 杨兆彪 程家耀 尚海燕 宁卫科 吴春龙 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期9-16,共8页
深部煤层气的资源潜力巨大,是中国非常规天然气未来规模性增储上产的重要领域。为查明中国深部煤层气研究及勘探开发现状,基于中国知网和万方数据知识服务平台,系统检索并分类统计中国深部煤层气论文,以其为基础分析中国深部煤层气研究... 深部煤层气的资源潜力巨大,是中国非常规天然气未来规模性增储上产的重要领域。为查明中国深部煤层气研究及勘探开发现状,基于中国知网和万方数据知识服务平台,系统检索并分类统计中国深部煤层气论文,以其为基础分析中国深部煤层气研究现状,探讨其发展趋势,可为发展深部煤层气适应性勘探开发技术提供借鉴。论文年代分布体现了中国深部煤层气研究和产业发展历程:初期探索阶段(1994—2005年)、缓慢发展阶段(2006—2015年)、稳中求进阶段(2016—2020年)和快速发展阶段(2021年以来)。地质—工程“双甜点”预测是深部煤层气开发地质领域的重点研究内容,在地质、工程参数量化表征的基础上,借助三维地质与地质力学建模,开展深部煤层气勘探开发地质—工程一体化研究是保障效益开发的关键路径。煤储层天然裂缝的产出状态及发育程度显著影响压裂改造效果,压裂前后缝网体系的连通性是决定深部煤层气开发效果的重要指标。深部煤层气开发技术及其适用性是未来需重点探讨的方向之一,深化理论认识、定量刻画地质—工程条件、全方位解析影响因素是决定中国深部煤层气进一步快速发展的基础和关键。鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、四川盆地、塔里木盆地等盆地内部深部—超深部煤层气将是研究和勘探开发重点。 展开更多
关键词 深部煤层气 发展历程 地质—工程一体化 缝网连通性 开发技术
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中国煤田构造研究的史实概览、主要进展与前景展望
2
作者 曹代勇 琚宜文 +9 位作者 夏玉成 姜波 宁树正 魏迎春 王安民 李小明 占文锋 李焕同 王路 蔡卓程 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期1-23,共23页
【背景】煤田构造是煤田地质学的基础内容之一,中国煤田构造研究已有上百年历史,经历了探索、学习、创新的发展历程,取得众多研究成果,为保障我国煤炭长期稳定供应发挥了积极作用。在中国能源结构优化和煤田地质转型升级的时间节点,梳... 【背景】煤田构造是煤田地质学的基础内容之一,中国煤田构造研究已有上百年历史,经历了探索、学习、创新的发展历程,取得众多研究成果,为保障我国煤炭长期稳定供应发挥了积极作用。在中国能源结构优化和煤田地质转型升级的时间节点,梳理煤田构造研究的发展脉络,总结经验、思考新形势下的发展方向,无疑具有重要的现实意义和历史意义。【方法】基于文献分析并结合作者团队的长期科研实践,讨论煤田构造研究的学科性质,回顾国内外煤田构造研究历程,总结我国煤田构造研究所取得的主要成就,分析面临的问题和挑战,展望煤田构造研究的发展趋势。【进展和展望】体现中国特色的煤田构造理论和方法体系是广大煤田地质工作者学习国外先进地质科学理论,立足于我国煤田地质工作实践逐步建立起来的。近年来取得的重要成果包括:深化了对中国煤田构造特征和时空差异性的认识、煤田区域构造和煤盆地构造研究持续深入、构造控煤概念的形成与发展、煤田滑脱构造研究取得重大突破、煤变形–变质作用研究成果显著、煤系矿产的构造控制受到关注、矿井构造研究成为热点方向。我国煤田地质构造的复杂性决定了构造研究在煤炭资源勘查和开发中的重要作用,在今后若干年内,我国煤田构造研究将紧密追踪当代地质科技进展、面向国家和行业发展需求,深化和拓宽研究领域,坚持特色、突出创新,进一步完善和发展中国煤田构造理论与方法体系。 展开更多
关键词 煤田构造 构造控煤 史实概览 研究进展 前景展望
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煤层气井产出水地球化学特征差异及排采指示——以黔西三塘向斜为例
3
作者 周效志 王帅琪 +5 位作者 朱世良 王少雷 向刚 陈学华 董吉航 邱鑫 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期169-182,共14页
煤层气井产出水蕴含丰富地质信息,分析其地球化学特征及井间差异,可为精细化排采工作提供科学指导。以黔西织纳煤田三塘向斜为研究区,探究了复杂构造背景下煤层气井产出水地球化学特征差异、成因及精细排采管控策略。基于3口煤层气井产... 煤层气井产出水蕴含丰富地质信息,分析其地球化学特征及井间差异,可为精细化排采工作提供科学指导。以黔西织纳煤田三塘向斜为研究区,探究了复杂构造背景下煤层气井产出水地球化学特征差异、成因及精细排采管控策略。基于3口煤层气井产出水定期采样测试,剖析了产出水水质、水化学、水中氢氧同位素等特征差异,探讨了煤层气井排采水产出规律及井间差异的地质-工程协同控制作用,提出了压后精细放溢流与排采管控措施,对复杂构造区煤层气井排采具有指导作用。研究表明:区内煤层气井排采产出水特征差异显著,基于水中氢氧同位素、Cl^(-)浓度、pH等判识,W1、E1和N1井产出水分别主要来源于煤系滞留水补给、上覆含水层水补给和前期注入压裂液返排;受此影响,煤层气井压后放溢流及排采过程中产出水水质变化趋势有别,水中阴、阳离子浓度及水化学类型不同,氢氧同位素漂移趋势各异。结合煤层气井产出水水质、水化学特征监测,将压后放溢流过程划分为试放喷、恒速放喷、放喷速度缓慢提升、放喷速度快速下降4个阶段,前期排采过程划分为试抽、控压排液、缓慢降压、控压产气、降压提产5个阶段。对于产出水来源差异的煤层气井,综合煤储层渗透性、外源水补给强度确定排采管控基本原则,如地层水补给弱的低产水井维持高套压、低流压日降幅排采,地层水补给强的高产水井维持低套压、高流压日降幅排采,以保证降压提产阶段气水的连续、稳定产出,并在长期排采过程中持续携带出低浓度煤粉。 展开更多
关键词 复杂构造区 煤层气井 产出水地球化学 精细排采管控 三塘向斜
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煤炭开采地球关键带响应及减损开采技术体系 被引量：1
4
作者 王双明 孙强 +6 位作者 耿济世 袁士豪 贾海梁 王生全 张卫强 胡建军 李得路 《中国地质》 北大核心 2025年第1期1-21,共21页
【研究目的】破解能源安全兜底保障和生态环境保护的矛盾是当前生态脆弱区煤炭资源开发面临重大难题。煤炭资源大规模、高强度的开采在引起地质条件快速变化的同时,也影响着矿区地球关键带结构和功能。地球关键带是指从地下水底部或者土... 【研究目的】破解能源安全兜底保障和生态环境保护的矛盾是当前生态脆弱区煤炭资源开发面临重大难题。煤炭资源大规模、高强度的开采在引起地质条件快速变化的同时,也影响着矿区地球关键带结构和功能。地球关键带是指从地下水底部或者土壤−岩石交界面一直向上延伸至植被冠层顶部的连续体域。【研究方法】围绕如何理解地球关键带运行与煤炭开发地质条件演化的关系,基于煤炭采动地质条件解析与关键带响应阐明了煤炭开采影响区地球关键带的响应模式、监控技术、预测方法和保障策略及减损工程。立足“煤炭资源开采地质条件演化与地球关键带保护”,从关键带对煤炭开发响应的科学内涵、科学问题、研究思路和保障方案四个方面,系统剖析了煤炭开发地球关键带减损保障的理论与技术。【研究结果】关键带对煤炭开采响应研究思路主线是“煤炭采前地质条件和关键带结构及要素→地质条件变化和关键带响应模式及演化状态判识→全时空主被动多源信息响应及动态监控→关键带结构−功能动态演化模型及智能预测评价→关键带减损地质保障策略及修复−重构一体化技术方法”。研究内容包括:(1)查明煤炭赋存的地质结构、水文地质、岩层组合、地应力等开采地质条件因素综合特征,揭示地球关键带和下部煤层、岩层及地下水的空间关系特征,进行对关键带多要素、多模态、多场景的精细表征,形成包括环境承载力指标体系、评价模型和承载力分区在内的快速查询、智能分析数字化平台;(2)解析开采影响下岩(土)层裂隙场与关键带水文循环的连通关系,揭示地质条件和关键带的协同演化机制,提出地球关键带对煤炭开发响应模式的判识方法;(3)研究开采因素下岩层结构、裂隙网络、渗流通道、应力−能量集中特征、物质循环、能量交换与多源信息场的时空演化关系,构建煤炭开发全生命周期下的地球关键带全时空信息响应映射模型;(4)构建煤炭开采全生命周期条件下地球关键带空−天−地−钻(孔)−井(下)的全空间、多方位的多源信息量融合监测体系,形成煤炭开采影响下地球关键带界面结构和运行过程要素监控分析系统,预测分析煤炭开发区地球关键带的结构变化、响应模式、运行过程和生态环境效应;(5)提出煤及煤系资源协同开发、矿井水综合利用、煤炭开发地下空间规模化利用等技术,建立基于多源信息的地质条件和关键带结构监控技术,实现“地质结构条件透明化、损害关键要素数字化、演化过程监控信息化、模型预测智能化、关键带保障技术精准化”。【结论】地球关键带地质保障涵盖地质条件、开采模式、监控系统、预测方法和减损技术等方面,追求煤炭安全开采与地质环境保护协调发展,破解资源开发与地质环境制约之间矛盾,完善生态脆弱区煤及煤系资源综合开发和地球关键带功能减损保护及修复重构的理论与技术,为建设资源节约型和环境友好型社会提供地质、力学、物理基础的科学依据,推动煤炭工程实践与安全理论深入发展。 展开更多
关键词 煤炭 地球关键带 开采地质条件 响应模式 多场信息 综合开发利用 矿产勘查工程
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淮南典型资源枯竭矿区生态系统碳增汇修复模式研究 被引量：1
5
作者 郭玉良 刘世奇 +7 位作者 桑树勋 陈伟伟 张芮 王庆刚 曹银南 滕鸿博 贠宇春 丁映红 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期50-59,共10页
采矿活动破坏生态环境,导致土地资源固碳能力减弱或丧失.构建形成矿区损毁土地的生态修复与碳增汇协同技术模式,对于指导“双碳”目标下的采煤沉陷区生态修复工程具有重要意义.以李一矿采煤沉陷区为淮南典型资源枯竭研究矿区,采用样地清... 采矿活动破坏生态环境,导致土地资源固碳能力减弱或丧失.构建形成矿区损毁土地的生态修复与碳增汇协同技术模式,对于指导“双碳”目标下的采煤沉陷区生态修复工程具有重要意义.以李一矿采煤沉陷区为淮南典型资源枯竭研究矿区,采用样地清查,碳储、碳汇、碳收支模型构建的方法,旨在查明淮南李一矿典型采煤沉陷区生态系统碳储量特征、碳收支状况及碳增汇潜力,进而提出适合淮南典型采煤沉陷区生态系统碳增汇的生态修复模式.研究结果表明:淮南李一矿典型采煤沉陷区生态系统植被分布较单一、碳排放量较大、碳储量较低、碳汇能力较弱.现状下李一矿典型采煤沉陷区生态系统碳储量为2.4456万t,年碳排放量为30.32 t;若将用于重新利用的荒废耕地和建筑拆除场地(目前状态为草地)改造为林地,李一矿典型采煤沉陷区生态系统稳定后的碳储量将为3.9177万t,年碳排放量将为-5.14 t,产生碳吸收效应;若将其改造为耕地,则李一矿典型采煤沉陷区生态系统稳定后的碳储量为3.9177万t,年碳排放量将增加到62.83 t.对比分析发现林地在矿区生态系统碳汇功能的提升中尤为重要,不仅可降低矿区碳排放量,还能增加生态系统碳储量.“基于土地利用类型的整体规划协同生态系统要素碳汇功能提升”的“点—面协同增汇模式”对于分布范围广、土地碳库损毁严重的采煤沉陷区生态修复与碳增汇的协同治理具有重要指导意义. 展开更多
关键词 淮南 采煤沉陷区 碳收支 碳储量 碳增汇 修复模式
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四川筠连煤层气井产出水地球化学特征及地质意义 被引量：1
6
作者 顾俊雨 杨兆彪 +7 位作者 田文广 韩永胜 刘常青 梁宇辉 卢本举 李存磊 彭丽莎 王海晨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1647-1658,共12页
煤层气井排采水地球化学特征包含着丰富的地层水来源信息,可反映煤层气保存条件,对煤层气富集机理和勘探开发研究具有重要意义。以四川盆地南缘筠连区块9组19口典型煤层气井为研究对象,开展了产出水常规离子、微量元素、氢氧同位素实验... 煤层气井排采水地球化学特征包含着丰富的地层水来源信息,可反映煤层气保存条件,对煤层气富集机理和勘探开发研究具有重要意义。以四川盆地南缘筠连区块9组19口典型煤层气井为研究对象,开展了产出水常规离子、微量元素、氢氧同位素实验测试,并结合产出水常规离子随排采时间变化规律探讨煤层气井产出水的来源。结果表明:筠连区块煤层气井产出水中Na^(+)+K^(+)含量超过90%,溶解性固体(TDS)总质量浓度为1203~143099 mg/L,Cl^(-)质量浓度为709~85700 mg/L,SO_(4)^(2)质量浓度为12~3614 mg/L,HCO_(3)^(-)质量浓度为24~516 mg/L,具有“高TDS、高Cl^(-)、高SO_(4)^(2)、低HCO_(3)^(-)”的特征。在10 a排采期间,Cl^(-)表现为波动性下降,SO_(4)^(2-)前期含量较为稳定,约为20~25 mEq/L,在排采1500 d左右开始出现波动,HCO_(3)^(-)含量最低。筠连煤层气井产出水主要存在海相成因的原始沉积水、大气降水补给的渗入水与混合水3种类型,产出水变化在时间与空间尺度上均显示了一个大气降水渗入到原始沉积水的混合过程。随着大气降水的渗入,产出水水型由Ca/Mg-Cl型先转变为Na-SO4型,再转变为Na-HCO_(3)型;微量元素含量逐步减少,其中Sr与B元素对产出水来源的敏感性较高;产出水氢氧同位素值逐渐减小,氢氧同位素拟合线也逐渐向大气降水线靠近。多种地球化学指标均显示处于宽缓向斜轴部的G1-2井封闭性较好,产出水主要为海相沉积水,而处于向斜翼部的G3井封闭性较差,来源主要为大气降水,其余井介于二者之间,为古海水与大气降水的混合水。 展开更多
关键词 川南筠连 煤层气 产出水 地球化学特征 地质意义
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中国深层/超深层油气勘探储层地质力学研究进展、挑战及展望 被引量：1
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作者 尹帅 张子阳 +10 位作者 王濡岳 刘翰林 许自强 王敏捷 刘寅 刘敬寿 徐珂 鞠玮 冯少柯 何建华 王茂森 《天然气工业》 北大核心 2025年第4期33-47,共15页
中国深层/超深层油气资源丰富,是未来油气增储上产的重要领域,开展储层地质力学研究可以为深层/超深层油气勘探开发提供重要技术支撑。为此,通过系统总结深层/超深层储层地质力学勘探进展与研究成果,探讨了该领域存在的挑战与未来发展... 中国深层/超深层油气资源丰富,是未来油气增储上产的重要领域,开展储层地质力学研究可以为深层/超深层油气勘探开发提供重要技术支撑。为此,通过系统总结深层/超深层储层地质力学勘探进展与研究成果,探讨了该领域存在的挑战与未来发展方向。研究结果表明:①“岩石力学层”是储层地质力学评价的核心,其包含岩石力学参数、地应力、地层压力、裂缝系统及脆性5个关键要素,共同控制了深层岩体变形、运动及破坏等复杂地质力学作用过程。②板块相互作用及地幔对流为构造体系的形成提供了驱动力,构造体系为岩石力学层演变提供了特定构造条件和应力场背景。③深层/超深层油气运聚受控于地质力学作用过程,表现为“构造应力—流体势能—断缝系统联合控制流体运移路径;超压大幅度抵消上覆载荷及热应力,水平应力差较小;中性面原理适用于深层变形岩体裂缝预测,裂缝对深层油气聚集起正向作用;高热流值、深部流体注入、异常高压能增加流体势能,促进油气成藏”。结论认为,深层/超深层油气勘探中储层地质力学研究面临诸多挑战,未来发展应重点聚焦于4方面:①新技术、新方法、新理论的不断发展;②多尺度全维度地应力—裂缝信息融合的地质力学模型的创新构建;③地质—工程一体化视角四维储层地质力学云平台的开发;④新质生产力创新驱动下人工智能技术的赋能及广泛应用。 展开更多
关键词 深层/超深层 油气勘探 储层地质力学 岩石力学层 研究进展 面临挑战 技术展望
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CO_(2)−水−煤地球化学作用对淮南煤田CO_(2)驱煤层气增产效果的影响
8
作者 张贺龙 刘世奇 +5 位作者 田钰琛 王文楷 桑树勋 郑司建 李兵 陈永春 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期274-290,共17页
CO_(2)驱煤层气封存(CO_(2)-ECBM)是重要的CO_(2)地质利用与地质封存方式,有望破解以淮南煤田为代表的松软、低渗、难抽采煤层煤层气开发效果差、产量衰减快等难题,提高煤层气产量和采收率。CO_(2)注入煤层与煤中无机矿物的地球化学作... CO_(2)驱煤层气封存(CO_(2)-ECBM)是重要的CO_(2)地质利用与地质封存方式,有望破解以淮南煤田为代表的松软、低渗、难抽采煤层煤层气开发效果差、产量衰减快等难题,提高煤层气产量和采收率。CO_(2)注入煤层与煤中无机矿物的地球化学作用可导致煤层孔裂隙结构和渗透性的变化,对煤层CO_(2)封存能力和煤层气增产效果具有显著影响。为此,考虑有效应力、温度及地球化学效应影响下的CO_(2)与CH_(4)竞争吸附、扩散与渗流作用、CO_(2)−水−煤地球化学作用及其影响的煤层孔隙率与渗透率动态演化特征,建立了CO_(2)注入煤储层渗流场−应力场−温度场−化学场全耦合数学模型,开展了淮南煤田CO_(2)-ECBM工程数值模拟研究,分析了地球化学作用条件下,CO_(2)注入煤层增产CH_(4)效果,以及CO_(2)注入压力、初始渗透率和含水饱和度等对CH_(4)增产、CO_(2)封存的影响。结果表明:数学模型与试验结果吻合度较高,CH_(4)、CO_(2)混合气体体积分数及产出速率平均误差为1%~10%;相较于未考虑地球化学作用的情况,模拟周期内CH_(4)累计产量降低11%,CO_(2)累计封存量提升19.8%,表明忽略CO_(2)−水−煤地球化学作用会高估CH_(4)增产效果和低估CO_(2)封存量;注入压力和煤储层初始渗透率越大,CH_(4)增产效果越显著,CO_(2)封存量越大;而高含水饱和度对CH_(4)增产和CO_(2)封存产生不利影响,指示了CO_(2)驱煤层气封存应结合储层性质,优选目标层位,并通过合理设计注入工艺最大化CH_(4)增产和CO_(2)封存效果;CO_(2)−水−煤地球化学作用能够缓解CO_(2)注入导致的储层压力升高,降低裂隙中自由态CO_(2)含量,进而抑制应力−应变效应造成的煤储层渗透率下降,促进渗透率的回升,渗透率回升幅度达2.4%~3.3%,而渗透率回升进一步促进了储层压力传导和CO_(2)吸附、CH_(4)解吸与扩散,从而提升CH_(4)增产和CO_(2)封存效果。 展开更多
关键词 煤层气增产 地球化学作用 注入压力 渗透率 含水饱和度 CO_(2)地质封存
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露天矿区“四水”资源转化关系与立体储存利用模式
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作者 陈天赐 徐智敏 +6 位作者 孙亚军 方杰 王强民 熊小锋 朱宇豪 逯梓晗 万飞 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期203-214,共12页
【背景】我国露天煤矿主要分布在新疆、内蒙古等干旱半干旱地区,煤炭资源的露天开采与该地区地下水资源保护的矛盾日益突出,开采产生的大量矿坑涌水往往造成矿区影响范围内地下水资源的进一步流失,同时矿坑水无法高效储存和矿区区域用... 【背景】我国露天煤矿主要分布在新疆、内蒙古等干旱半干旱地区,煤炭资源的露天开采与该地区地下水资源保护的矛盾日益突出,开采产生的大量矿坑涌水往往造成矿区影响范围内地下水资源的进一步流失,同时矿坑水无法高效储存和矿区区域用水紧缺形成冲突。【方法】以蒙东某典型大水露天矿为研究区,通过现场调查取样、钻孔监测、室内水化学测试、数值模拟等方法,重点查明研究区大气降水、地表水、地下水和矿坑水的“四水”水量构成、水文地球化学特征及相互转化关系,并构建露天矿区“四水”资源立体储存与综合调配利用体系。【结果和结论】(1)研究区地下水、矿坑水补给来源主要为大气降水,区域地下水资源受露天开采影响的流失量达3081.2万m^(3)/a,地下水降落漏斗平均面积为15.26km^(2),降落漏斗半径约为1.88km,在同时考虑区域大气降水稀少且蒸发强烈的特点情况下,研究区地下水资源流失量可超40亿m^(3)/a。(2)在此基础上,提出研究区5种矿坑水立体储存模式:地表蓄水、坑底和边帮蓄水、排土场重构生态含水层储水、第四系松散含水层储水及煤层底板深部基岩含水层储水。(3)进一步结合研究区“四水”资源的水质、水量特征以及各部门的用水需求,提出“四水”资源5种联合调配利用途径:矿区的生产和生态用水、矿区周边的生活、工农业和生态用水;在构建基于改进遗传算法的“四水”调配模型的基础上,形成露天矿区“四水-五储-五用”立体储存与综合调配利用体系。(4)结合“四水”调配模型运算结果,提出研究区以利用矿山疏排地下水为水源、以东帮截水帷幕外第四系回注储水(365万m^(3)/a)为核心、以坑底和边帮动态蓄水(20万m^(3))的矿区地下水资源保护思路,模拟墙外第四系水位抬升过程和最大水位抬升为1.54m,可有效减小露天开采导致的地下水资源流失量、促进区域地下水位的回升。研究结果对露天矿坑水高效储存保护和调配利用具有重要的理论意义和工程实践价值。 展开更多
关键词 露天开采 “四水”转化 矿坑水立体储存 水资源利用 水资源保护 蒙东矿区
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北方防沙带干旱半干旱露天矿区水资源保护利用关键技术与途径
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作者 方杰 徐智敏 +4 位作者 程伟 逯梓晗 赵勇强 朱宇豪 陈天赐 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期12-26,共15页
【背景】我国北方防沙带主要位于新疆、内蒙古、宁夏以及甘肃等干旱半干旱地区,该区降雨稀少、蒸发量大,导致水资源短缺、生态环境脆弱。近年来,随着该区域露天矿的规模化开发,开采扰动愈发强烈,区域地下水位下降、生态环境矛盾等问题... 【背景】我国北方防沙带主要位于新疆、内蒙古、宁夏以及甘肃等干旱半干旱地区,该区降雨稀少、蒸发量大,导致水资源短缺、生态环境脆弱。近年来,随着该区域露天矿的规模化开发,开采扰动愈发强烈,区域地下水位下降、生态环境矛盾等问题日益突出,亟需创建露天矿区水资源保护技术体系,以突破煤炭开发与水资源保护相协调的技术难题。【方法和结果】以北方防沙带为研究区、北方防沙带露天煤矿为研究主体,查明区域内露天矿分布情况,揭示典型蒙东、蒙西、疆北区的露天矿区降水量、蒸发量、含水介质、涌水量、水质等区域性水文地质特征;研发了地表水、地下水、大气凝结水及矿坑水的多水源保护关键技术,形成以矿坑水资源“地表蓄水池-第四系含水层回灌-地下水库”多级储水模式、地表水截蓄、大气凝结水高效捕获利用、帷幕注浆为主的地下水源头控制与露天矿区人工重构生态含水层等为核心的露天矿区水资源立体保护技术;研究了矿坑水的高悬浮物处理技术、低成本规模化处理技术以及新型露天矿区生态精准灌溉技术。【结论】创建立体式、低成本、高效率、规模化、可复制的北方防沙带露天煤矿水资源保护与处理利用模式,形成主动、系统的地上/下水资源保、储、用技术集成体系,解决北方防沙带干旱少雨条件为主的矿区生态修复难题,为北方防沙带生态保护与修复提供水资源保障,对服务国家能源安全与生态文明建设等国家战略具有重要意义。 展开更多
关键词 露天开采 多级储水 立体保护技术 水资源利用 矿坑水处理 灌溉利用 北方防沙带
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中国煤层气井产出水地球化学研究进展 被引量：9
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作者 杨兆彪 吴丛丛 +2 位作者 朱杰平 李洋阳 秦宗浩 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期110-117,共8页
针对煤层气井产出水地球化学研究对判识排采水来源、揭示其地质意义的重要作用,系统总结了煤层气产出水在常规离子、微量元素和氢氧同位素方面的化学特征及其地球化学响应作用,并探讨了现今产出水研究中存在的问题和未来发展趋势。研究... 针对煤层气井产出水地球化学研究对判识排采水来源、揭示其地质意义的重要作用,系统总结了煤层气产出水在常规离子、微量元素和氢氧同位素方面的化学特征及其地球化学响应作用,并探讨了现今产出水研究中存在的问题和未来发展趋势。研究表明:世界各地煤层气产出水具有相似的离子特征,不同排采阶段特征不同。随排采进行,特征微量元素含量呈先上升后下降的趋势。产出水氢、氧同位素组成多分布在区域大气降水线附近,属大气降水来源,具有明显的D漂移特征。Na+、K+、HCO-3、CO2-3、Cl-、微量元素浓度较高和氢氧同位素偏重暗示封闭型水文环境,有利于煤层气富集保存。建立了多种反映煤层气富集高产的综合地化指标和产出水来源判识模板。最后指出,煤层气井产出水来源准确判识、煤层气高产的地球化学预测模型建立、排采过程中气水联动关系深入探讨和压裂液影响的定量表述和消除等方面值得更多关注。 展开更多
关键词 煤层气 产出水 地球化学特征 水源判识 产能响应
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新疆煤炭资源开发潜力与开发策略 被引量：13
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作者 卞正富 张益东 +5 位作者 王猛 王长申 韩晓彤 牟守国 任清晨 李国栋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期967-977,共11页
鉴于新疆煤炭资源赋存条件的独特性以及煤炭赋存区生态环境的脆弱性,科学开发新疆煤炭资源成为当务之急。为此,简要论述了新疆煤炭资源地质赋存条件、赋煤区水文地质条件、自然地理与生态环境条件,分析了新疆煤炭资源开发潜力。结果表明... 鉴于新疆煤炭资源赋存条件的独特性以及煤炭赋存区生态环境的脆弱性,科学开发新疆煤炭资源成为当务之急。为此,简要论述了新疆煤炭资源地质赋存条件、赋煤区水文地质条件、自然地理与生态环境条件,分析了新疆煤炭资源开发潜力。结果表明:新疆煤炭资源极为丰富,全区预测煤炭资源量2.19万亿t,占全国总预测储量的40%以上;新疆共有24个预测资源量超过100亿t的煤田,其中5个煤田预测资源量超过1 000亿t,8个煤田预测资源量在400亿~1 000亿t,11个煤田预测资源量在100亿~400亿t;潜在煤炭资源量中,1 000 m以下浅储量占比52.8%。新疆煤炭资源以低阶烟煤和中阶烟煤为主要煤阶,其次是中煤阶煤中的高阶烟煤,而低煤阶煤中的褐煤和中煤阶煤中的超高阶烟煤以及高煤阶煤中的无烟煤,分布范围和数量极为有限,所占资源总量的比例很低;综合考虑疆煤外运、疆电外送、西气东输以及本地煤化工产业规划,预计2035年新疆煤炭产能有望超8亿t。在此基础上,构建了生态环境承载力评价指标体系,对新疆规划建设的五大煤矿区生态环境承载力进行了评价,得出:新疆煤炭资源赋存区生态环境承载力整体处于中低水平,五大煤矿区生态环境承载力均值排序为伊犁(0.42)>库拜(0.38)>和丰(0.31)>准东(0.25)>吐哈(0.22),呈现出由西到东递减的趋势。针对新疆煤炭资源开发条件与潜力,提出了优化煤炭资源开发布局、推动开采技术升级、推进智能采矿技术、强化绿色开采理念、拓展煤炭多元化利用渠道等策略。 展开更多
关键词 新疆煤炭开发 潜力 生态承载力 开发策略
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中国城市洪涝问题:现状、成因与挑战 被引量：25
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作者 宋晓猛 徐楠涛 +1 位作者 张建云 贺瑞敏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期357-373,共17页
全球气候变化和快速城市化双重影响下,中国城市洪涝问题日益严重,已成为影响中国城市公共安全与区域高质量发展的突出瓶颈。本文基于文献资料、灾情数据、统计年鉴等,梳理了中国城市洪涝类型与灾害特点,总结了城市洪涝的基本现状与发展... 全球气候变化和快速城市化双重影响下,中国城市洪涝问题日益严重,已成为影响中国城市公共安全与区域高质量发展的突出瓶颈。本文基于文献资料、灾情数据、统计年鉴等,梳理了中国城市洪涝类型与灾害特点,总结了城市洪涝的基本现状与发展趋势,阐释了城市洪涝形成机制与灾害成因,分析了城市降水变化、产汇流特性变化、排水格局变化及规划与管理对城市洪涝的影响;为科学认识中国城市洪涝问题和实现变化环境下城市洪涝科学治理,从基础数据监测与信息共享、基础理论与机理研究、成因驱动与量化识别、城市洪涝预警预报与风险评估技术以及城市洪涝灾害管理等6个方面,指出了当前研究面临的主要挑战与未来研究的重点方向。 展开更多
关键词 城市洪涝 成因与挑战 城市化 气候变化
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阳泉-晋城矿区关闭煤矿煤层气资源特征及抽采模式 被引量：3
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作者 王阳 向杰 +4 位作者 秦勇 陈尚斌 朱炎铭 黄曼莉 石莹 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期165-179,共15页
受资源枯竭、淘汰落后、过剩产能等因素影响,山西省关闭煤矿数量逐年增多,关闭/废弃煤矿煤层气资源评价和开发逐渐受到重视。笔者以阳泉-晋城矿区关闭煤矿为研究对象,通过资料整理、实验测试、数值模拟等手段,探究了关闭煤矿煤层气资源... 受资源枯竭、淘汰落后、过剩产能等因素影响,山西省关闭煤矿数量逐年增多,关闭/废弃煤矿煤层气资源评价和开发逐渐受到重视。笔者以阳泉-晋城矿区关闭煤矿为研究对象,通过资料整理、实验测试、数值模拟等手段,探究了关闭煤矿煤层气资源特征,预测了煤层气资源量,总结了抽采模式。研究表明,阳泉-晋城矿区2009年兼并重组前和兼并重组中关闭煤矿共153座,基本为低瓦斯煤矿。2016―2020年去产能关闭37座煤矿,阳泉矿区分布较为集中,以高瓦斯矿为主;晋城矿区分布相对零散,以低瓦斯矿井为主。关闭煤矿煤层气资源由采空区煤层气资源与原位煤层气资源组成。采空区煤层气以游离态为主赋存于采空区孔隙-裂隙中,厚煤层采空区垮落带与裂隙带孔隙体积之和与工作面体积的比值I介于0.53~0.73,而中厚煤层采空区I值通常大于0.90。原位煤层气主要以吸附态赋存于煤基质孔隙中,15号煤孔隙度介于3.69%~5.45%,微孔比表面积介于97.58~120.76 m2/g,微孔体积介于0.017~0.022 cm3/g,微孔最为发育。煤层埋深和局部构造控制原位煤层含气性,而甲烷浓度作为采空区含气性的重要指标,受控于煤层、储气空间结构及封闭条件。根据资源与关闭煤矿特征将关闭煤矿煤层气资源分为3类:低瓦斯关闭煤矿采空区煤层气资源、高瓦斯关闭煤矿采空区煤层气资源和高瓦斯关闭煤矿原位煤层气资源。构建了关闭煤矿采空区煤层气资源量预测数学模型,预测了采空区煤层气资源量;采用体积法预测了原位煤层气资源量。在资源预测范围内,阳泉-晋城矿区关闭煤矿采空区煤层气资源量合计46 074.01×10~4 m3,原位煤层气资源量达146 388.12×10~4 m3,其中,阳泉三矿的资源量最大。此外,总结了4种关闭煤矿煤层气抽采模式,分别为地面直井抽采、L型井抽采、采空区煤层气与水平邻近原位煤层气合采及过采空区下部煤层气抽采,并针对各关闭煤矿提出了利用方向。 展开更多
关键词 关闭煤矿 煤层气资源 采空区 资源量预测 抽采模式
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能源资源开发区域大气CO_(2)时空变化及影响因素分析 被引量：1
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作者 杨慧 范怀伟 +8 位作者 徐晓 张云惠 王文峰 闫兆进 王成 王俊辉 刘蕾 王冉 慈慧 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期147-164,共18页
分析能源资源开发区域大气碳浓度的时空变化和影响因素,对于探索“碳达峰”“碳中和”背景下能源资源开发高质量发展路径至关重要。新疆维吾尔自治区是我国重要的能源和战略资源基地,本文面向新疆维吾尔自治区的能源资源开发现状,采集... 分析能源资源开发区域大气碳浓度的时空变化和影响因素,对于探索“碳达峰”“碳中和”背景下能源资源开发高质量发展路径至关重要。新疆维吾尔自治区是我国重要的能源和战略资源基地,本文面向新疆维吾尔自治区的能源资源开发现状,采集并预处理了2015—2021年轨道碳观测卫星-2(Orbiting Carbon Observatory-2,OCO-2)二氧化碳L3数据产品,分析研究区大气碳浓度的时间变化趋势和空间分布格局,构建深度森林回归模型,并分析各影响因素对碳浓度时空变化的驱动作用。结果表明:(1)新疆维吾尔自治区、准噶尔盆地、吐哈盆地和塔里木盆地XCO_(2)浓度在2015—2021年均呈周期性上升趋势,增长率呈“先减后增”,且季节变化趋势呈现明显的“春季高冬季低”;(2)在春、秋和冬季,新疆XCO_(2)浓度空间格局呈现“北高南低”的趋势,在盆地区域及能源资源开发区域出现XCO_(2)高浓度积聚现象,夏季则呈现“北低南高”趋势;(3)地形起伏、风场流速、NDVI、地表温度、降水量、10 mV风、10 mU风和能源开发强度对区域XCO_(2)浓度时空分布有显著影响,各因素呈现明显的空间异质性和显著差异。研究结果有助于理解能源资源开采区域的大气碳浓度时空演变机制,在国家碳减排目标的实现、指导碳中和策略、追踪碳减排效果等方面具有深远意义。 展开更多
关键词 能源资源开发 XCO_(2)时空变化 影响因素 深度森林回归模型
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中国煤型铀地质–地球化学研究进展 被引量：11
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作者 周贤青 秦勇 陆鹿 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期45-53,共9页
中国铀矿资源缺口巨大,仅靠开发传统铀矿资源无法满足能源和国防建设不断增长对铀资源的需求,煤型铀资源的开发利用可一定程度上缓解对铀资源的需求压力。通过总结近些年煤型铀的研究成果,对我国主要煤型铀矿的含矿点、铀含量范围、含... 中国铀矿资源缺口巨大,仅靠开发传统铀矿资源无法满足能源和国防建设不断增长对铀资源的需求,煤型铀资源的开发利用可一定程度上缓解对铀资源的需求压力。通过总结近些年煤型铀的研究成果,对我国主要煤型铀矿的含矿点、铀含量范围、含煤地层的形成时代及分布范围进行了归纳,并给出了煤型铀的界定标准(大于或等于40mg/kg),为划分煤型铀矿提供依据;对煤型铀的赋存状态、成矿机制及影响因素进行了较为全面的阐述。综合分析认为我国对煤型铀研究较不足,其中对于微观地质选择过程着力不够,而查明煤中铀富集的微观地质选择过程对于成矿机制的理解至关重要;煤型铀矿化时间和期次研究有待进一步加深,有利于分析煤型铀的矿化模式、揭示煤型铀与伴生砂岩型铀矿之间的成因联系,进而深化对煤型铀矿化机制的理解。 展开更多
关键词 煤型铀 进展 矿化机制 影响因素 中国
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分布式模糊聚类微动法铁路路基岩溶地球物理探测:以皖赣铁路宁国改线工程为例 被引量：3
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作者 王其合 苏本玉 王国林 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第3期924-932,共9页
微动勘探法可探查铁路路基地下岩溶、裂隙通道等不良地质体的发育位置,针对反演成果中土、岩体分界面模糊不清,异常位置及边界不准确等问题,采用分布式模糊聚类算法分析反演数据。系统回顾了微动勘探法和分布式模糊聚类算法基本原理,以... 微动勘探法可探查铁路路基地下岩溶、裂隙通道等不良地质体的发育位置,针对反演成果中土、岩体分界面模糊不清,异常位置及边界不准确等问题,采用分布式模糊聚类算法分析反演数据。系统回顾了微动勘探法和分布式模糊聚类算法基本原理,以皖赣铁路宁国改线某区间既有铁路路基岩溶勘察为例,开展分布式模糊聚类微动勘探进行地层分层、溶洞自动划分。将分布式模糊聚类法分析前后的反演数据同时与钻探揭露结果对比发现,分布式模糊聚类算法可对分界面、异常区域进行自动有效划定,可更加准确地识别地质异常体。说明该方法可较大程度提高微动反演数据的准确率,为铁路路基工程的设计和施工提供参考。 展开更多
关键词 铁路路基 岩溶 物探 微动勘探法 分布式模糊聚类
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陕北典型矿区烧变岩岩石学及地球化学特征 被引量：2
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作者 胡俭 王海 +6 位作者 杨帆 姬中奎 张池 韩强 任智智 薛小渊 陈盼 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第23期9737-9745,共9页
烧变岩的基础研究对烧变岩水害的防治具有至关重要的作用。为了掌握烧变岩的岩石学及地球化学特征,以陕北榆神矿区张家峁井田为例,通过野外调查、钻孔岩心取样及分析测试,对该区烧变岩的主量元素、微量元素及稀土元素进行了详细的测定... 烧变岩的基础研究对烧变岩水害的防治具有至关重要的作用。为了掌握烧变岩的岩石学及地球化学特征,以陕北榆神矿区张家峁井田为例,通过野外调查、钻孔岩心取样及分析测试,对该区烧变岩的主量元素、微量元素及稀土元素进行了详细的测定分析。结果表明:岩体上部、下部、邻近岩层分别属于板状烧烤岩、烧熔岩、层状烧烤岩,不同类型的烧变岩岩性、颜色、孔隙发育等特征随烧烤程度的不同而呈现较大的差异性。岩石地区化学结果表明:烧变岩主要化学成分为SiO_(2),其次为Al_(2)O_(3)。岩样主要为硅铝质,镁铁组分含量相对较少,TFe_(2)O_(3)+MgO质量百分比平均值为4.76%,而原岩与烧变岩差异性小,与烧熔岩样亦相差不大。烧变岩亲石元素Rb、Ba含量高于原岩,Sr含量低,Cs、Eu相对亏损。高场强元素中Zr含量在所有样品中普遍较高,不同类型岩样均具有Y、Zr、Pb富集的特征,高场强元素在烧变作用下变化不显著。样品的稀土元素丰度趋势曲线出现差异化分布,标准沉积岩与上地壳平均值相较球粒陨石相似性更高。研究结果将为研究烧变岩的成因及形成环境提供基础支撑。 展开更多
关键词 烧变岩 地球化学特征 稀土元素 烧变作用 水害防治
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川东北地区五峰组–龙马溪组页岩地球化学特征及有机质富集模式
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作者 张治波 郭英海 +4 位作者 郑伟清 曾春林 李岩 赵迪斐 张家明 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期124-138,共15页
四川盆地是我国页岩气开发的主力产区,川东北地区作为四川盆地的页岩气开发的接替区,备受关注。为了探究川东北地区上奥陶统五峰组–下志留统龙马溪组富有机质页岩的控制因素及富集模式。采用电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)方法对川东... 四川盆地是我国页岩气开发的主力产区,川东北地区作为四川盆地的页岩气开发的接替区,备受关注。为了探究川东北地区上奥陶统五峰组–下志留统龙马溪组富有机质页岩的控制因素及富集模式。采用电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)方法对川东北地区五峰组–龙马溪组14件页岩进行元素分析,并结合测井曲线特征,探讨五峰组–龙马溪组沉积体系、氧化还原条件、陆源碎屑输入、初级生产力和古气候关系。识别出了3个三级层序(SSQ1,SSQ2和SSQ3),海平面经历了由高—低—高—低的过程,结合页岩元素的w(V)/w(Cr),w(V)/w(V+Ni),w(Ni)/w(Co),w(Sr)/w(Cu),w(Sr)/w(Ba),T(℃)等参数,指示了五峰组-龙马溪组,经历了氧化—贫氧—缺氧还原—贫氧—氧化的淡水环境;气候经历了温暖湿润—干旱寒冷—温润湿润—干旱寒冷—温暖湿润演化过程,温度经历了降低—升高—降低—升高的过程。川东北地区五峰组-龙马溪组有机质富集模式可划分为Ⅲ阶段模式,第Ⅰ阶段,五峰组到龙马溪组底部沉积时期,有机碳逐渐增高阶段;第Ⅱ阶段,龙马溪组中部,有机碳富集阶段(甜点段);第Ⅲ阶段,龙马溪组上部,有机碳逐渐降低阶段。期望为川东北地区页岩气的勘探提供依据,下一步,将开展研究区重大地质事件对有机质富集的资源响应研究,深化页岩气富集模式。 展开更多
关键词 页岩 沉积体系 地球化学 沉积环境 古气候 五峰组–龙马溪组 川东北
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伊犁洪海沟矿区富铀煤的元素地球化学以及铀的价态特征
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作者 李家新 王文峰 +4 位作者 白洪阳 陆青锋 何鑫 王文龙 师志龙 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2439-2451,共13页
铀是重要能源矿产和国家战略资源,煤岩型铀矿对我国核能产业可持续发展和“双碳”目标实现具有重要意义。本文采用X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,研究了伊犁盆地洪海沟矿区煤的元素地... 铀是重要能源矿产和国家战略资源,煤岩型铀矿对我国核能产业可持续发展和“双碳”目标实现具有重要意义。本文采用X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,研究了伊犁盆地洪海沟矿区煤的元素地球化学、富铀因素以及铀活化迁移过程的价态变化特征。结果表明:①洪海沟煤中U超常富集,平均含量为258.91μg/g。石炭纪—二叠纪中—酸性火成岩和海西期花岗岩是煤中铀的物质来源,稳定的单斜构造,头屯河组砂砾岩和粗砂岩的岩性组合,晚侏罗世以来干旱气候及后生富铀溶液的入渗共同控制煤层中U、Re、Se、Mo等元素共同富集。②煤岩型铀矿的形成与氧化环境中U6+以络合物或酸根形式迁移,氧化—还原过渡环境中富铀含氧流体中U6+被还原成U4+沉淀富集有关。洪海沟矿区弱氧化—还原过渡环境高价态的变价元素被还原,以Se-U-Re-Mo模式共同富集于煤层顶部。③洪海沟矿区“上铀下煤”矿产资源分布和铀矿下部多煤层的发育,需要合理划分煤-铀矿产资源之间保护区距离,上部砂岩型铀矿优先进行地浸开采,下部煤岩型铀矿采用井工开拓方式进行“煤炭地下气化+煤灰原位地浸开采”,将煤灰中铀提取至地表利用,实现煤-铀资源协调开采利用。 展开更多
关键词 富铀煤 元素 地球化学 价态 协调开采
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