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页岩与富油煤生烃动力学差异及原位共采温度条件 被引量:1
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作者 郑瑞辉 鲍园 +1 位作者 张枝焕 袁轩 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2219-2234,共16页
鄂尔多斯盆地上三叠统延长组7段(长7段)中-低成熟度页岩占该段总面积的90%以上,下侏罗统延安组富油煤资源量约为1 414亿t,长7段页岩和延安组富油煤原位热解转化共采技术是实现煤与页岩内蕴油气资源协同开采的重要途径。针对页岩和煤生... 鄂尔多斯盆地上三叠统延长组7段(长7段)中-低成熟度页岩占该段总面积的90%以上,下侏罗统延安组富油煤资源量约为1 414亿t,长7段页岩和延安组富油煤原位热解转化共采技术是实现煤与页岩内蕴油气资源协同开采的重要途径。针对页岩和煤生烃动力学特征已开展了大量研究,但页岩和富油煤的地球化学特征和生烃动力学特征差异尚不明确,制约着富油煤原位热解开发和资源潜力准确评价。基于对长7段页岩和延安组富油煤的地球化学特征对比分析,选取成熟度相近、有机质丰度不同的4个页岩样品和焦油产率不同的4个富油煤样品,比较了页岩和富油煤的热解生烃转化率和活化能分布特征;并将试验所得的动力学参数外推至原位转化条件下,探讨了页岩和富油煤原位热解页岩油、煤焦油共采的可行性及其温度条件设置。结果表明:长7段页岩和延安组富油煤均具备生油条件,且长7段页岩的生油条件优于延安组富油煤。在成熟度相近条件下,页岩的活化能主频值随有机质丰度增大而增大,富油煤的活化能主频值随焦油产率增大而降低,且页岩的活化能分布范围较富油煤集中。在原位转化条件下,相近成熟度页岩主要生烃期对应的模拟温度随有机质丰度增大而增大,相近变质程度富油煤主要生烃期对应的模拟温度随焦油产率增大而降低,且长7段页岩(TOC=5%^(3)8%,R_(o)=0.68%^(0).71%)主要生烃期对应的模拟温度范围(226~443℃)涵盖延安组富油煤(Tar,d=7%^(1)5.3%,Ro=0.67%^(0).72%)主要生烃期对应的模拟温度范围(282~435℃)。因此,对于鄂尔多斯盆地长7段页岩和延安组富油煤而言,当热解温度达到长7段页岩主要生烃期对应温度时,即可实现页岩油和上覆煤焦油的原位共热解开采。 展开更多
关键词 生烃动力学 长7段页岩 延安组富油煤 原位转化 热解共采
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植被配置对露天煤矿粉尘迁移影响的数值模拟研究
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作者 韩力 李人杰 毕银丽 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第10期82-90,共9页
【背景】粉尘污染是露天煤矿开采的主要环境问题之一。生态修复作为重要的治理手段已在矿区广泛应用,但其中植被配置对粉尘迁移的作用机理仍缺乏系统研究。【方法】基于计算流体力学数值模拟方法,构建涵盖风场重建、粉尘迁移和植被滞尘... 【背景】粉尘污染是露天煤矿开采的主要环境问题之一。生态修复作为重要的治理手段已在矿区广泛应用,但其中植被配置对粉尘迁移的作用机理仍缺乏系统研究。【方法】基于计算流体力学数值模拟方法,构建涵盖风场重建、粉尘迁移和植被滞尘的综合模拟框架,设置不同粒径和风速工况,系统分析粉尘迁移规律,并进一步引入植被配置变量,研究其对风场分布与粉尘迁移的影响。【结果和结论】(1)矿坑风场分布呈现显著空间异质性。中心区域风速较为均匀,而边缘涡流区为粉尘积聚的核心区域。(2)粉尘迁移受粒径与风速共同作用。小粒径粉尘扩散能力更强,在下风向数百米处仍保持明显浓度,是区域污染的主要因素;大粒径粉尘受重力作用,主要沉降于坑底和近地层,对远距离影响有限。高风速条件下,部分颗粒会因强风作用发生再悬浮并增强远距离迁移风险。(3)植被配置在滞尘中具有重要作用。植被种类方面,乔灌结合的混合配置表现最佳,高大乔木可削弱近地风速,低矮灌木可滞留底部粉尘,两者互补使可吸入颗粒物峰值浓度降低约50%;植被布局方面,错列式较行列式更有利于打破气流通道,在植被区形成低风速区和小尺度涡流,延长颗粒物滞留时间并促进沉降,使平均浓度降低约25%,局部高浓度区范围显著缩小。研究结果可为露天煤矿生态修复中的植被配置优化及粉尘污染防控提供理论参考。 展开更多
关键词 露天煤矿 生态修复 植被配置 数值模拟 粉尘迁移 影响规律
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鄂尔多斯盆地延安组富油煤和含油煤生烃特征差异及其成因
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作者 郑瑞辉 鲍园 +4 位作者 张楠 薛交 李嘉浚 郝永辉 山拓 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4450-4463,共14页
富油煤的油气资源属性为立足国内增加油气供给提供了新的方向,生烃动力学特征是决定富油煤原位热解改质潜力和温度条件的关键因素,但富油煤与含油煤热解生烃特征差异及造成差异的成因尚不明确。以鄂尔多斯盆地黄陇侏罗系煤田延安组富油... 富油煤的油气资源属性为立足国内增加油气供给提供了新的方向,生烃动力学特征是决定富油煤原位热解改质潜力和温度条件的关键因素,但富油煤与含油煤热解生烃特征差异及造成差异的成因尚不明确。以鄂尔多斯盆地黄陇侏罗系煤田延安组富油煤和含油煤为例,在2类煤生烃动力学特征、煤岩与煤质特征、地球化学特征分析的基础上,分析了富油煤和含油煤生烃特征差异性及有机、无机物质组成差异对2类煤生烃特征的影响。结果表明:鄂尔多斯盆地延安组富油煤和含油煤的有机质类型均为Ⅱ_(2)型,整体处于低成熟阶段;富油煤有机显微组分中高的镜质组和类脂组含量使其生烃潜力明显高于含油煤。延安组富油煤的生烃活化能主频值(260~380 kJ/mol)相对较低且集中,生烃过程具有门限阈值低、转化周期短的特征;含油煤的生烃活化能主频值(330~470 kJ/mol)相对较高且离散,生烃过程具有门限阈值高、转化周期长的特征。延安组富油煤和含油煤的生烃过程及其特征受煤岩和煤质特征、古沉积环境和母质来源构成以及放射性元素的综合影响,富油煤和含油煤的生烃活化能主频值和分布的离散程度随有机显微组分中类脂组和镜质组含量的增大、沉积环境还原性的增强、母质来源中低等水生生物占比及陆源有机质中针叶树树脂含量的增大而降低,随有机显微组分中惰质组含量的增大、水分和黏土矿物含量的增大以及放射性元素铀、钍含量的增大而增大。 展开更多
关键词 富油煤 含油煤 地球化学特征 生烃特征 延安组
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深部奥灰水特性及其浓缩后在奥灰水害防治中的应用 被引量:13
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作者 李涛 高颖 陈伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第B06期262-268,共7页
减少矿井水排放、降低底板注浆费用,以深部奥灰涌出水改性底板注浆材料为研究对象,测试了矿井水的常规离子、悬浮物、微量元素,研究了矿井水加热浓缩后的水质变化特征,对比测试了浓缩矿井水改性黏土浆液和水泥净浆的水理和物理力学性能... 减少矿井水排放、降低底板注浆费用,以深部奥灰涌出水改性底板注浆材料为研究对象,测试了矿井水的常规离子、悬浮物、微量元素,研究了矿井水加热浓缩后的水质变化特征,对比测试了浓缩矿井水改性黏土浆液和水泥净浆的水理和物理力学性能,并基于改性黄土的膨胀界限抗渗强度设计实施了工作面注浆工程。研究结果表明:矿井深部奥灰水有高矿化度、富含悬浮物、其他特殊物质不超标、高永久硬度等特征,其浓缩后有利于改性浆液的钙离子、硫酸根离子、氯离子等富集,不利于浆液改性的碳酸氢根离子浓度降低,用于改性黏土浆液使得双电层结构絮凝,提高了土样抗压强度,降低了渗透性,用于改性水泥净浆,水泥初凝时间缩短,1,3,28 d强度分别提高1.7~3.3,5.3~7.7,8.3~17.1 MPa。改性后黄土膨胀界限抗渗强度提高了19.5%,应用工作面在减少16%的注浆量下安全回采了煤炭资源。 展开更多
关键词 深部开采 矿井水 底板注浆 黏土浆 水泥浆
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浅埋煤层上行开采可行性相似模拟实验研究 被引量:8
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作者 邵小平 史建君 石平五 《煤炭工程》 北大核心 2013年第5期4-7,共4页
采用相似材料模拟实验方法,对陕北东峁煤矿浅埋煤层上行开采的可行性进行了研究。研究表明:该矿浅埋煤层下部煤层开采后,覆岩破坏呈现"两带"特征,产生多条贯穿上部煤层的穿层裂隙,上部煤层沉降后保持连续,未出现台阶下沉;上... 采用相似材料模拟实验方法,对陕北东峁煤矿浅埋煤层上行开采的可行性进行了研究。研究表明:该矿浅埋煤层下部煤层开采后,覆岩破坏呈现"两带"特征,产生多条贯穿上部煤层的穿层裂隙,上部煤层沉降后保持连续,未出现台阶下沉;上部煤层开采时顶板岩层主要表现为已断裂岩块或新断裂岩块的回转失稳,工作面通过穿层裂隙处未出现滑落失稳与台阶下沉现象,且顶板矿压显现不明显,证明上行开采可行。 展开更多
关键词 浅埋煤层 上行开采 穿层裂隙 滑落失稳
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生态脆弱矿区松散含水层下采煤保护土层合理厚度 被引量:37
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作者 李涛 王苏健 +1 位作者 韩磊 高颖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期98-105,共8页
为保护生态脆弱矿区的生态潜水位,对采煤保护土层厚度的合理厚度进行研究。基于地下水动力学,分析了采动潜水位越流变化机理,并采用水-电相似模拟技术,模拟了采后不同有效隔水层厚度及其物理特性条件下潜水位变化规律。研究结果表明:煤... 为保护生态脆弱矿区的生态潜水位,对采煤保护土层厚度的合理厚度进行研究。基于地下水动力学,分析了采动潜水位越流变化机理,并采用水-电相似模拟技术,模拟了采后不同有效隔水层厚度及其物理特性条件下潜水位变化规律。研究结果表明:煤炭开采,越流水位差越大,采后有效隔水层隔水能力越差,采动潜水位降深越大。研究区典型地质条件下,采后有效隔水层为42.6 m的离石黄土或21.0 m的保德红土时,潜水不会显著漏失。多种软件耦合实现了煤炭开采工作面水-电相似模拟,得到了研究区典型采矿地质条件下不同有效隔水层厚度与潜水位降深的关系,水-电模拟结果与理论研究结果相吻合,并得到了工程实践的初步验证。 展开更多
关键词 保水采煤 保护层 相似模拟 土层 越流
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高应力巷道底臌变形机理及控制技术分析 被引量:8
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作者 谷拴成 王兴明 +1 位作者 黄荣宾 贺恒炜 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期57-63,共7页
为了分析高应力巷道底臌变形机理,以铜川玉华煤矿2407工作面巷道为研究背景,采用理论分析和现场观测相结合的研究方法。根据巷道底臌主要由原岩应力、支承应力、围岩遇水膨胀、流变作用而引起进行分析,推导出计算底臌量的表达式。针对... 为了分析高应力巷道底臌变形机理,以铜川玉华煤矿2407工作面巷道为研究背景,采用理论分析和现场观测相结合的研究方法。根据巷道底臌主要由原岩应力、支承应力、围岩遇水膨胀、流变作用而引起进行分析,推导出计算底臌量的表达式。针对玉华煤矿高应力巷道底臌变形,提出在巷道顶板采用锚网梁索支护,帮部采用锚网支护的原支护条件下,底板采用锚杆注浆和切槽联合支护方式控制底臌。现场观测结果表明:这种联合支护方式能够有效控制巷道底臌变形,底臌量降低了61.5%。将底臌量理论解与现场监测的结果进行比较,误差小于8.93%,验证了理论的合理性,为巷道底臌量分析提供了参考。 展开更多
关键词 高应力巷道 底臌机理 底臌量 锚杆注浆+切槽卸压
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多煤层充填采煤矿压显现及支架适应性研究 被引量:4
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作者 谷拴成 贺恒炜 黄荣宾 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期979-987,共9页
为掌握多煤层充填开采条件下的矿压显现规律与支架受力特性,以陕北某矿充填工作面为背景,采用数值模拟、现场实测、数据分析相结合的方法,分析充填采煤过程中受采空区及煤柱影响下的覆岩应力分布规律、周期来压规律及支架受力特性。结... 为掌握多煤层充填开采条件下的矿压显现规律与支架受力特性,以陕北某矿充填工作面为背景,采用数值模拟、现场实测、数据分析相结合的方法,分析充填采煤过程中受采空区及煤柱影响下的覆岩应力分布规律、周期来压规律及支架受力特性。结果表明:受上位工作面成拱效应影响,煤柱下方围岩应力出现明显集中;下位煤层顶板呈现典型板结构受力特性,导致下位采空区边界处的围岩竖向应力明显增大,但受到上位采空区的影响,该处顶板支撑点向上位煤柱下方移动;受到上部煤柱荷载传递作用,下部围岩易出现塑性破坏,造成围岩剧烈运动,与采空区下方围岩相比,煤柱下方覆岩移动更为剧烈,且逐渐向煤柱底角处延伸。煤柱下方工作面的初次来压步距大约为40 m,平均周期来压步距为11.3 m;采空区下方工作面的初次来压步距大约为50 m,平均周期来压步距为13.1 m;受上位煤层影响,支架支护阻力呈非对称分布,最大支护阻力为1.35 MPa,位于上位煤柱下方。研究成果对类似工程地质条件下的多煤层充填开采矿压控制及支架选型提供科学依据。 展开更多
关键词 多煤层开采 充填开采 岩层移动 应力分布 支架支护阻力
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浅埋煤层链悬拼梁式液压支架应用研究 被引量:1
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作者 邵小平 史建君 石平五 《煤炭工程》 北大核心 2013年第9期68-70,74,共4页
针对浅埋坚硬顶板赋存特征煤层房柱式开采过程中资源浪费严重,工作面采出率普遍低于50%的实际情况,重点对壁式工作面正常开采与强制放顶两种情况下支架的支护强度进行了模拟研究,表明强制放顶状态下支架的支护强度显著降低。现场工业性... 针对浅埋坚硬顶板赋存特征煤层房柱式开采过程中资源浪费严重,工作面采出率普遍低于50%的实际情况,重点对壁式工作面正常开采与强制放顶两种情况下支架的支护强度进行了模拟研究,表明强制放顶状态下支架的支护强度显著降低。现场工业性试验中采用链悬拼梁式液压支架能够较好地适应强制放顶开采过程中顶板岩层的矿压显现。 展开更多
关键词 浅埋煤层 支护强度 链悬拼梁式液压支架 强制放顶
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