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高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践
被引量：
12
1
作者
郭晨
夏玉成
+5 位作者
孙学阳
王生全
王社荣
杜荣军
解海军
许珂
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第8期2409-2418,共10页
瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的主要灾害类型,在当前煤炭精准开采背景下,如何在工作面尺度实现瓦斯地质分级评价与风险精准识别,成为保障高瓦斯矿井安全、高效生产的关键。韩城矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭—二叠纪煤田,构造...
瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的主要灾害类型,在当前煤炭精准开采背景下,如何在工作面尺度实现瓦斯地质分级评价与风险精准识别,成为保障高瓦斯矿井安全、高效生产的关键。韩城矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭—二叠纪煤田,构造条件复杂,瓦斯含量高且瓦斯动力现象频发,但工作面尺度瓦斯地质及致灾风险缺乏精细研究,对实际生产指导性不足。基于此,本文立足韩城矿区瓦斯地质条件,基于适用性与可行性原则优选煤层埋深、厚度、煤体结构、构造变形、绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量共6个参数作为基本指标,厘定其分级评价阈值标准;基于多层次模糊数学评价原理,提出了包括评价参数体系确立与分级、隶属函数与权重确定、数学模型构建、地质成图与分区评价等流程的工作面瓦斯地质分级评价方法。在此基础上,以桑树坪矿4321回采工作面为例,对其进行网格剖分,耦合单因素地质指标计算瓦斯地质分级评价指数,结果显示该工作面瓦斯地质条件差异显著,可划分为Ⅰ型有利区、Ⅱ型相对有利区、Ⅲ型相对不利区和Ⅳ型不利区,分区结果与实际地质条件具有较好的一致性,煤层构造变形及煤体结构破碎是制约工作面安全回采的主要地质因素。建立的工作面多层次模糊数学瓦斯地质分级评价方法符合当前煤炭精准、安全开采的现实需求,对其他高瓦斯矿井和构造煤区瓦斯地质保障具有借鉴意义。
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关键词
瓦斯地质
工作面
分级评价
层次分析
构造煤
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职称材料
低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究
被引量：
32
2
作者
陈跃
马东民
+3 位作者
夏玉成
郭晨
杨甫
邵凯
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期97-104,共8页
随着我国低阶煤煤层气勘探开发的深入,低含气量、低储层压力、高含水性等问题逐渐凸显。为研究低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性差异及影响因素,以黄陇煤田大佛寺煤矿4号煤为研究对象,采集全层煤样、镜煤样和暗煤样,通过测定接触角,对比分...
随着我国低阶煤煤层气勘探开发的深入,低含气量、低储层压力、高含水性等问题逐渐凸显。为研究低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性差异及影响因素,以黄陇煤田大佛寺煤矿4号煤为研究对象,采集全层煤样、镜煤样和暗煤样,通过测定接触角,对比分析润湿性差异并详细探讨工业组分、化学结构、孔隙特征等因素对润湿性的影响。结果表明:大佛寺煤矿4号煤的接触角为45.8°~60.4°,均小于90°,表现出较强的亲水性,镜煤的接触角大于暗煤,暗煤的润湿性更好,并且润湿性与层理方向有关,润湿性由高到低依次为:垂直层理方向、斜交层理方向、平行层理方向。表面活性剂6501可以有效增强煤的润湿性,其对镜煤的改性作用大于暗煤,并且对平行层理方向改性作用大于垂直层理方向。煤的物质组成和孔隙结构对其润湿性具有显著影响。无机矿物(灰分)具有亲水性,灰分越高,煤的润湿性越好,而挥发分通常具疏水性,挥发分越高,煤的润湿性越差。相对于暗煤,镜煤的灰分更低,挥发分更高,因而润湿性更差。H元素含量高,润湿性变差,C、O元素对润湿性的影响较为复杂,主要取决于含氧官能团的类型,暗煤含有更多的羟基和羧基等极性含氧官能团,而镜煤则含醚氧基和酯键较多,故暗煤的润湿性更好。相较于暗煤,镜煤的孔隙以半封闭孔为主,连通性差、分选差、孔径小、比表面积大、表面更粗糙,使得润湿性更差。
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关键词
低阶煤
煤岩组分
润湿性
孔隙结构
煤层气
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职称材料
神府南部矿区低阶煤化学组成与工艺性质:特征、关系与实践
被引量：
5
3
作者
郭晨
王生全
+7 位作者
师庆民
乔军伟
李焕同
张卫国
李军
张池
王晓康
杜芳鹏
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期87-99,共13页
煤炭分质利用是契合其高效、清洁与绿色发展趋势的必然途径,而了解煤的基本化学组成与关键工艺性质是实现煤炭资源分级分质利用的基础。陕西神府南部矿区煤炭储量丰富,是西部重要的低阶煤生产基地,但长期以来未能完全实现煤的最佳分质利...
煤炭分质利用是契合其高效、清洁与绿色发展趋势的必然途径,而了解煤的基本化学组成与关键工艺性质是实现煤炭资源分级分质利用的基础。陕西神府南部矿区煤炭储量丰富,是西部重要的低阶煤生产基地,但长期以来未能完全实现煤的最佳分质利用,制约着优质煤炭资源价值优势的充分发挥以及经济与社会效益的进一步提升。以此为背景,以神府南部矿区主要生产矿井低阶煤样品为研究对象,开展煤的化学组成与工艺性质测试,化学组成包括工业组分、主量元素、全硫与形态硫、有害元素P及煤灰成分等,工艺性质包括发热量、低温干馏、热稳定性与煤灰熔融性等方面。基于数量化分析方法揭示煤的化学组成与工艺性质特征及其内在关系,构建基于化学组成的工艺性质预测数学模型,为煤炭分级分质利用提供基础依据。结果显示:①研究区低阶煤资源以特低灰、特低硫、特低磷、高-特高发热量、富油、高热稳定性、弱-无黏结性为特点,品质优良,具有显著的分质利用优势,尤其广泛分布的富油煤应予以高度重视;②煤的工艺性质与化学组成之间存在密切成因联系,发热量与固定碳含量呈正相关,低温干馏焦油产率与挥发分产率、氢元素含量呈正相关,水分含量决定低温干馏总水分产率,且在特定煤类条件下,灰分产率是控制煤诸多工艺性质的关键因素,包括发热量、黏结性、焦油产率等,均呈负相关性;③基于逐步回归分析与显著性检验,建立了基于化学组成预测煤关键工艺性质的数学模型,并以张家峁矿为例,利用所建模型预测低温干馏焦油产率和富油煤分布,预测结果与实测数据相符,验证了模型的可靠性。建立的预测模型为利用早期地质勘查资料评价煤的关键工艺性质,尤其富油煤分布提供了可行途径。研究成果对丰富陆相盆地低阶煤物质组成与化学性质基础认识,刻画其内在关联属性与量化模型具有重要参考价值,可为神府南部矿区以及其他类似地区优质煤炭资源(富油煤)的科学评价与最佳利用提供参考依据。
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关键词
富油煤
工艺性质
焦油产率
预测模型
分质利用
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职称材料
题名
高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践
被引量：
12
1
作者
郭晨
夏玉成
孙学阳
王生全
王社荣
杜荣军
解海军
许珂
机构
西安
科技
大学
地质
与环境学院
陕西省煤炭绿色开发
地质
保障重点实验室
西安
科技
大学
煤炭绿色开采
地质
研究院
西安科技大学地质资源与地质工程博士后科研流动站
陕西煤业化工集团韩城矿业有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第8期2409-2418,共10页
基金
中国博士后科学基金面上资助项目(2018M631181)
陕西省自然科学基础研究计划(青年)资助项目(2019JQ-192)
陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室基础研究计划资助项目(Mty2019-08)
文摘
瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的主要灾害类型,在当前煤炭精准开采背景下,如何在工作面尺度实现瓦斯地质分级评价与风险精准识别,成为保障高瓦斯矿井安全、高效生产的关键。韩城矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭—二叠纪煤田,构造条件复杂,瓦斯含量高且瓦斯动力现象频发,但工作面尺度瓦斯地质及致灾风险缺乏精细研究,对实际生产指导性不足。基于此,本文立足韩城矿区瓦斯地质条件,基于适用性与可行性原则优选煤层埋深、厚度、煤体结构、构造变形、绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量共6个参数作为基本指标,厘定其分级评价阈值标准;基于多层次模糊数学评价原理,提出了包括评价参数体系确立与分级、隶属函数与权重确定、数学模型构建、地质成图与分区评价等流程的工作面瓦斯地质分级评价方法。在此基础上,以桑树坪矿4321回采工作面为例,对其进行网格剖分,耦合单因素地质指标计算瓦斯地质分级评价指数,结果显示该工作面瓦斯地质条件差异显著,可划分为Ⅰ型有利区、Ⅱ型相对有利区、Ⅲ型相对不利区和Ⅳ型不利区,分区结果与实际地质条件具有较好的一致性,煤层构造变形及煤体结构破碎是制约工作面安全回采的主要地质因素。建立的工作面多层次模糊数学瓦斯地质分级评价方法符合当前煤炭精准、安全开采的现实需求,对其他高瓦斯矿井和构造煤区瓦斯地质保障具有借鉴意义。
关键词
瓦斯地质
工作面
分级评价
层次分析
构造煤
Keywords
gas geology
working face
grading evaluation
hierarchical analysis
tectonically deformed coal
分类号
TD712 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究
被引量：
32
2
作者
陈跃
马东民
夏玉成
郭晨
杨甫
邵凯
机构
西安
科技
大学
地质
与环境学院
国土
资源
部煤炭
资源
勘查与综合利用重点实验室
西安科技大学地质资源与地质工程博士后科研流动站
陕西省煤层气开发利用有限公司
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期97-104,共8页
基金
陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2019JQ-245)
国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室开放课题资助项目(KF2019-2,ZKF2018-1)
陕西省煤层气开发利用有限公司重大科研专项资助项目(2018SMHKJ-B-J-47)
文摘
随着我国低阶煤煤层气勘探开发的深入,低含气量、低储层压力、高含水性等问题逐渐凸显。为研究低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性差异及影响因素,以黄陇煤田大佛寺煤矿4号煤为研究对象,采集全层煤样、镜煤样和暗煤样,通过测定接触角,对比分析润湿性差异并详细探讨工业组分、化学结构、孔隙特征等因素对润湿性的影响。结果表明:大佛寺煤矿4号煤的接触角为45.8°~60.4°,均小于90°,表现出较强的亲水性,镜煤的接触角大于暗煤,暗煤的润湿性更好,并且润湿性与层理方向有关,润湿性由高到低依次为:垂直层理方向、斜交层理方向、平行层理方向。表面活性剂6501可以有效增强煤的润湿性,其对镜煤的改性作用大于暗煤,并且对平行层理方向改性作用大于垂直层理方向。煤的物质组成和孔隙结构对其润湿性具有显著影响。无机矿物(灰分)具有亲水性,灰分越高,煤的润湿性越好,而挥发分通常具疏水性,挥发分越高,煤的润湿性越差。相对于暗煤,镜煤的灰分更低,挥发分更高,因而润湿性更差。H元素含量高,润湿性变差,C、O元素对润湿性的影响较为复杂,主要取决于含氧官能团的类型,暗煤含有更多的羟基和羧基等极性含氧官能团,而镜煤则含醚氧基和酯键较多,故暗煤的润湿性更好。相较于暗煤,镜煤的孔隙以半封闭孔为主,连通性差、分选差、孔径小、比表面积大、表面更粗糙,使得润湿性更差。
关键词
低阶煤
煤岩组分
润湿性
孔隙结构
煤层气
Keywords
low rank coal
coal lithotype
wettability
pore structure
coalbed methane
分类号
P618.13 [天文地球—矿床学]
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职称材料
题名
神府南部矿区低阶煤化学组成与工艺性质:特征、关系与实践
被引量：
5
3
作者
郭晨
王生全
师庆民
乔军伟
李焕同
张卫国
李军
张池
王晓康
杜芳鹏
机构
西安
科技
大学
地质
与环境学院
陕西省煤炭绿色开发
地质
保障重点实验室
西安
科技
大学
煤炭绿色开采
地质
研究院
西安科技大学地质资源与地质工程博士后科研流动站
陕煤集团神木张家峁矿业有限公司
出处
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期87-99,共13页
基金
陕西省自然科学基础研究计划联合基金项目(2019JL-01)
陕西省自然科学基础研究计划青年基金项目(2019JQ-192)
国家自然科学基金项目(42002195)。
文摘
煤炭分质利用是契合其高效、清洁与绿色发展趋势的必然途径,而了解煤的基本化学组成与关键工艺性质是实现煤炭资源分级分质利用的基础。陕西神府南部矿区煤炭储量丰富,是西部重要的低阶煤生产基地,但长期以来未能完全实现煤的最佳分质利用,制约着优质煤炭资源价值优势的充分发挥以及经济与社会效益的进一步提升。以此为背景,以神府南部矿区主要生产矿井低阶煤样品为研究对象,开展煤的化学组成与工艺性质测试,化学组成包括工业组分、主量元素、全硫与形态硫、有害元素P及煤灰成分等,工艺性质包括发热量、低温干馏、热稳定性与煤灰熔融性等方面。基于数量化分析方法揭示煤的化学组成与工艺性质特征及其内在关系,构建基于化学组成的工艺性质预测数学模型,为煤炭分级分质利用提供基础依据。结果显示:①研究区低阶煤资源以特低灰、特低硫、特低磷、高-特高发热量、富油、高热稳定性、弱-无黏结性为特点,品质优良,具有显著的分质利用优势,尤其广泛分布的富油煤应予以高度重视;②煤的工艺性质与化学组成之间存在密切成因联系,发热量与固定碳含量呈正相关,低温干馏焦油产率与挥发分产率、氢元素含量呈正相关,水分含量决定低温干馏总水分产率,且在特定煤类条件下,灰分产率是控制煤诸多工艺性质的关键因素,包括发热量、黏结性、焦油产率等,均呈负相关性;③基于逐步回归分析与显著性检验,建立了基于化学组成预测煤关键工艺性质的数学模型,并以张家峁矿为例,利用所建模型预测低温干馏焦油产率和富油煤分布,预测结果与实测数据相符,验证了模型的可靠性。建立的预测模型为利用早期地质勘查资料评价煤的关键工艺性质,尤其富油煤分布提供了可行途径。研究成果对丰富陆相盆地低阶煤物质组成与化学性质基础认识,刻画其内在关联属性与量化模型具有重要参考价值,可为神府南部矿区以及其他类似地区优质煤炭资源(富油煤)的科学评价与最佳利用提供参考依据。
关键词
富油煤
工艺性质
焦油产率
预测模型
分质利用
Keywords
oil-rich coal
technological property
tar yield
prediction model
grading utilization
分类号
P618 [天文地球—矿床学]
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职称材料
题名
作者
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被引量
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1
高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践
郭晨
夏玉成
孙学阳
王生全
王社荣
杜荣军
解海军
许珂
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
12
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职称材料
2
低阶煤不同宏观煤岩组分润湿性及影响因素研究
陈跃
马东民
夏玉成
郭晨
杨甫
邵凯
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2019
32
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职称材料
3
神府南部矿区低阶煤化学组成与工艺性质:特征、关系与实践
郭晨
王生全
师庆民
乔军伟
李焕同
张卫国
李军
张池
王晓康
杜芳鹏
《煤田地质与勘探》
CAS
CSCD
北大核心
2021
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