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煤层地质学精选(九篇)

煤层地质学

第1篇:煤层地质学范文

[关键词]横山堡 煤类 煤质

[中图分类号] P641.4+61 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-8-84-2

1煤田情况分析

二叠系山西组( P1s )属华北型陆相碎屑岩系。岩性组合由灰白、深灰色砂岩,灰―灰黑色粉砂岩、泥岩及煤组成,其中以粗碎屑所占比例较大。地层厚度44.55~72.52 m,平均56.44 m。含煤3~7层。可采煤3层(1、3、5)是本区主要含煤地层等。

该区内煤层总厚度14.69 m,可采煤层厚12.35 m,含煤地层厚156.28 m,含煤系数9.4%,可采煤层含煤系数7.9%。各主要可采煤层特征如表1:

2煤质

2.1物理性质和煤岩特征

区内各煤层物理性质变化不大,颜色黑色,层状、块状结构,条带状、线理状结构,少数为致密块状。各煤层煤岩组分均以亮煤、暗煤为主,丝炭次之,镜煤少量。区内各煤层的变质程度中等,镜质组最大反射率介于0.5972%―0.6770%,属Ⅱ-Ⅲ烟煤变质阶段,即属气煤变质阶段。

2.2化学性质及工艺性能

区内煤层的工业分析、元素分析及工艺性能见表3表4表5。

根据《煤炭质量分级》(GB/T15224.2-2004)《煤炭行业标准分级》(MT/T 850-2000)和上所述各煤层化学性质及工艺性能等综合评价分析:1煤层为特低水分、中灰、高挥发分、中硫、低磷、高热值煤、中强粘结煤,属煤质变化小的煤层;3煤层为特低水分、低灰、高挥发分、中硫、低磷、特高热值煤、强粘结煤,属煤质较稳定的煤层;5煤层为特低水分、中灰、中高挥发分、中高硫、低磷、高热值煤、中粘结煤,属煤质较稳定的煤层;9煤层为特低水分、中灰、高挥发分、中高硫、低磷、特高热值煤、强粘结煤,属煤质变化小的煤层。

3结论

内蒙古自治区新上海庙横山堡煤田主要含煤地层为石炭系、二叠系。共含煤8~14层,可采煤4层为1、3、5、9号。其中1、3、5号煤层位于二叠系山西组地层属华北型陆相碎屑岩系。9号煤层位于石炭系太原组属近海型含煤建造,为碎屑岩、碳酸盐岩的海陆交互岩系。

区内煤层煤质随沉积环境、构造作用、埋藏深浅而变化,具体分析如下:

(1)煤层受(区域)变质作用影响,区内煤变质阶段属Ⅱ―Ⅲ变质阶段,区内煤的变质程度随埋深加大而增高。

①物理性质看1号煤为油脂光泽,3、5号煤为沥青光泽,9号煤为玻璃光泽,随深度增加光泽由弱到强。

②反射率1号煤平均为0.634%,3号煤平均为0.6456%,5号煤平均为0.6477%,9号煤平均为0.6554%。随深度增加反射率增高。

(2)矿区内煤层的有发热量较高、挥发分高、化学反应性较强、弱结渣性等优点,灰分、硫分经洗选后均可适用于固定矿床煤气发生炉气化。

(3)根据液化用煤要求,矿区各可采煤层挥发分高,平均 > 35%,灰分经1.4比重液洗选后可降到10%左右,氢含量均

(4)炼焦用煤,矿区各可采煤层均为气煤牌号,可适用炼焦配煤,但由于区内煤灰分及硫分较高,在洗选后会大大降低可作炼焦配煤。

参考文献

[1]王双明.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价[M].北京:煤炭工业出版社,1996.

[2]张韬.中国主要聚煤期沉积环境与聚煤规律[M].北京:地质出版社,1995.

第2篇:煤层地质学范文

[关键词]煤田地质勘探;煤层煤质;地质结构

中图分类号:P618.11 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)48-0120-01

引言

煤是我国的主要能源,在生产生活中具有重大现实意义。随着对煤炭需求量的增长,煤矿勘探、开采工作显得尤为重要。煤田地质勘探的作用日益突出,其目的是通过对地质的分析,勘测出具有开采价值的煤矿,并探明容量,为以后的开采工作提供必要条件。而煤层煤质是勘探分析的重要因素,直接关系到勘探报告的编写工作,且勘探结果可反映出该地煤矿的特征,应加大此方面的研究力度,以促进煤田地质勘探事业的进步。

1 煤田地质勘探中煤层煤质的研究

1.1 地质条件

丰城区所在区域的构造位置处于扬子地台东南缘与华南褶皱系东北隅之间部分地域,属于萍乐坳陷带的中段。萍乐坳陷带呈反“S”形状分布,为一复式向斜构造,以向斜相对宽长、背斜相对窄短的隔挡式构造为特点,总体构造较为复杂。以梅林镇低山村的河西煤矿为例,该煤矿的主要开采对象设计二叠系上统龙潭老山段B4煤层。下老山亚段含煤地层含煤4层,从上而下依次为B3、B4a、B4b、B6煤层,平均厚度为2.21m,含煤系数为3.5%。各煤层的含煤情况见下表:

1.2 选样

煤样的选择是前提,选样结果直接关系着后续工作,必须加强重视。考虑到杂质会影响检测精确性,煤样中切不可带有杂质,否则极易引起灰分值的升高。在对煤样进行检测时,应选择干净无任何污染的煤样。在采样时常会沾带泥浆,遇此情况,不能直接用水清洗,否则会使其灰分值有所下降,影响检测结果。正确的方法是使用刷子将沾带的杂质去除。有些次啊及区域较为特殊,特征十分明显,如氧化带、风化带以及断层等,对此处的煤样进行检测时,因条件复杂,不能将煤质当做典型数据直接参与到煤样平均值计算中来,其作用仅为参考。

1.3 煤质数据检测分析

选样工作结束后,需要从多方面对所选煤样进行检测分析,以获取各项参数。煤田类型、开采用途、勘察水平等都对煤质的界定有所影响,所以为了使界定更为准确,应综合这些因素加以考虑。关于煤质的类型,可分为以下几类:

①炼焦用煤

检测内容较多,包括水分、发热量、结焦性、灰分、粘结性、焦渣特征以及挥发能力等。为提高此类煤的质量,若煤样的含硫量大于1%,应对其原煤进行检测。

②非炼焦用煤

与炼焦用煤不同,在检测非炼焦用煤的质量时,检测内容主要有原煤的水分、灰分、发热量、挥发分、全硫、焦渣特征等。

③动力煤

动力煤对煤的质量要求没有其他煤那么高,所以在检测时选择具有代表性的煤样即可,检测内容多为煤灰成分及其熔融性。若检测要求较高,需要获取详细信息,在测量时可增加煤样比例数。

④带有煤牌号的煤样

若检测中遇到带有煤牌号的煤样,检测项目通常涉及浮煤的水分、灰分以及全硫等项目。若煤样的性质不同时,需新增相应的检测项目。以褐煤为例,检测项目还应包括褐煤蜡及腐殖酸等。

2 煤层煤质检测在促进煤田勘探中的作用分析

首先,煤田勘探部门只有以大量准确的资料为依据,才能进一步开展勘探工作。而煤层煤质检测无疑能为其提供所需信息。 将检测结果做成地质检测报告,全面了解煤田地质的情况。内容主要包括:①煤层厚度,具体又分为煤层结构、分层厚度以及煤层的变化规律等;②煤质特征,如属于何种类、水分多少、含硫量如何等;③煤层的倾角大小,以及倾角变化之间的联系;④水文地质条件以及地质结构特征;⑤围岩和夹矸层的性质。

其次,通过对以上检测内容的了解,可掌握煤田地质的基本状况,并选择具有代表性的检测指标,对勘探区的煤炭储藏量做出估测,以及开发用途进行相应的评价。这就要求煤田地质检测报告必须符合实际,具有极高的准确度。

结合已有的煤田地质资料,在煤田划分为井田时,需对地质结构、煤层、煤质等加以考虑,确定井田边界时,通常会选择自然地质构造线、水文地质变化线或煤种变化线。而划分水平和盘区时,应综合地质构造、煤矿种类、煤层厚度等因素加以考虑。至于回采工作面的设计,需考虑采高、斜长、走向长度以及推进度等因素,为实现高质量煤炭的开采工作,在确定这些参数时,需结合报告中的地质资料合理分层、合理选择回采工作面的位置及回采工工艺。

此外,煤质技术管理须做好几项工作:结合煤层实际的质量和储量,科学合理地制定开采方案;抓住煤层质量的分布规律,以此为依据制定煤炭质量计划;分析煤质的影响因素并采取相应的防范措施;按照煤质特点,合理安排产品的等级。因煤质计划与企业的经济效益关系密切,在编制计划时,需保证方法的可行性和数据的真实性。通过合理的计划,可促使煤炭产品占据更多市场,以维护企业的长期发展。而其重要影响因素之一就是地质勘探数据,因此必须确保数据真实、稳定、安全。

3 煤层煤质在煤田地质勘探中的重大意义

煤田勘探主要是为了获取更多具有开采价值的煤炭资源,而煤田的价值高低多是通过煤样的煤质数据体现出来。这就要求在实际勘探中,对煤质数据进行科学合理的分析,以其分析结果为基础,进一步获取煤炭分布规律及煤质的变化特点。确定优质煤的大致分布范围,指导煤田的科学开发,而且煤质数据也是地质勘察报告的重要依据。

煤炭分布及变化均有其内在的规律,煤田地质结构特点不同,煤质规律也具有复杂多边性,如断层处的煤质规律较为复杂。实际中对煤质规律进行分析时,通常从钻孔位置着手,在典型新较明显的位置开展煤质检测工作,对于判断煤质的灰分、水分、硫分等指标,应在现场做好分煤层钻孔记录。而后以当地地质状况为基础,结合煤田走向,初步确定煤质分布的范围,并绘制出其变化规律图。成煤年代不同,相应的煤质必然存在差异,所以即便是同一个煤田,煤质也可能不尽然一致。对厚煤层和薄煤层进行勘探,并总结煤层间的规律。通常应选择灰分低、硫分高,且具有较高评估价值的煤,并借助煤质分布示意图及变化曲线图,在地质勘探报告中做详细说明。若想进一步挖掘煤质数据对煤田开发的积极作用,可对煤层之间的硫分、灰分和挥发分再次分层,并绘制出等值线图,为煤田的开发利用提供更丰富、更精确的数据资料。

4 结束语

煤田地质勘探工作关系到我国的煤炭开采,具有重大现实意义。煤层煤质的研究分析是煤田勘探的前提,通过对煤质数据的分析,可为煤田的科学开发指明方向。同时根据煤质变化规律,可确定优质煤的分布位置,为以后的开采提供便利。总之,煤层煤质的研究对煤田地质勘探具有重大意义,确保了勘探工作顺利进行。

参考文献

[1] 张新星.我国煤田地质勘探中煤层煤质的意义分析[J].地球,2013,22(8):141-142.

第3篇:煤层地质学范文

关键词:煤;稀土元素;地球化学;大宝顶煤矿

中图分类号:P595;P618.11文献标志码:A

文章编号:1672-1098(2016)02-0011-05

Abstract:The geochemical characteristics and occurrence of rare earth elements(REE) of 18# coal seam in Dabaoding Mine from Panzhihua was studied.Some conclusions are drawn as follows:In samples of 18# coal seam in Dabaoding Mine,Other REE contents are higher than the average value of coals in China and the whole world,except Ho,Tm and Lu.REE in 18# coal seam are dominated by LREE,the content change trends of ∑REE,LREE and HREE are almost the same. The material source was relatively stable and the coal forming environment has not changed much in the formation process of 18# coal seam.REE in 18# coal seam mainly from terrigenous sediments,occurring in coal ash,and combined with the silicate of minerals in coal.

Key words:coal;rare earth elements;geochemistry;Dabaoding mine

研究煤中的稀土元素有两个方面的意义,首先,稀土元素具有优越的性能,目前已广泛运用于电子、机械、化工等许多行业,因此其具有一定的经济价值,研究煤中的稀土元素,有助于其成矿开采并综合利用。其次,由于稀土元素本身具有化学性质稳定,不易受外界其他因素等干扰的优点,因此通常可将其作为研究煤的物质来源和地质成因的基础信息。

近年来,国内外很多专家学者针对不同地区和不同煤种研究了煤中的稀土元素,文献[1]对澳大利亚悉尼盆地煤中稀土元素进行了研究,文献[2]对保加利亚煤中的稀土元素进行了研究,文献[3]12-13研究了中国西南煤中的微量元素,文献[4]针对华北晚古生代煤中的稀土元素的研究,文献[5-6]对重庆地区的煤中微量元素进行了研究,文献[7-8]对贵州地区煤中稀土元素进行了研究,文献[9-10]对安徽二叠纪煤和岩浆侵入区中的稀土元素分别进行了研究,但对于攀枝花大宝顶煤矿的稀土元素研究却未见记载,本文以大宝顶煤矿18号煤层为例,研究其稀土元素的地球化学特征,并对其来源分布以及赋存状态进行了分析。

1研究区概况

大宝顶煤矿隶属于川煤集团攀煤公司,位于四川省攀枝花市西区宝鼎盆地,北临金沙江,其基本构造为一个北端封闭,向南西倾没,同时东缓西陡的不对称向斜,井田面积约28.67平方千米,主采煤层为三叠系上统的大荞地组,目前所采煤种主要为焦煤和瘦煤。其中18号煤层煤厚变化大,含1~4层泥质粉砂岩夹矸,简单至较复杂结构,煤种全部为瘦煤,且区内稳定,绝大部分工程点可采。

2稀土元素地球化学特征

2.1稀土元素分布特征

为研究大宝顶煤矿18号煤层中稀土元素的地球化学特征,现按照煤层相对位置从上到下依次选取10个样品,并对各自的稀土元素、伴生元素和灰分等进行测试。根据煤炭资源与安全开采国家重点实验室ICP-MS检测结果,其中稀土元素含量测试数据如表1所示。

从表1中可以看出,大宝顶煤矿18号煤层中稀土元素的均值相较于中国和世界煤的均值存在一定的差异。只有Ho、Tm和Lu的含量低于中国煤含量而高于世界煤含量,其中Ho为中国煤均值的81.25%,Tm为48.44%,Lu为78.95%;其他的稀土元素含量均高于中国和世界煤,其中高于中国煤的比例最低的是Yb的2.40%,最高的是Ce的42.08%。可见大宝顶煤矿18号煤层中稀土元素相对于中国煤总体水平来说较为富集,具有一定的研究价值。

2.2稀土元素地球化学参数

结合表1中稀土元素的含量,同时采用文献[1]建议的6个Leedy球粒陨石平均值(见表2),经过计算后得出稀土元素的地球化学参数表(见表3)。

由表3中的数据可以看出∑REE均值为155.25 μg/g,含量高于中国和世界煤的平均值,说明18号煤层的稀土元素含量较高。而LREE/HREE的值为8.09,LaN/YbN的值为8.63,则表明LREE相对富集而HREE相对亏损。δ(Eu)=0.595,其值小于1说明Eu负异常,δ(Ce)≈1说明Ce无异常。而煤层中的Eu负异常主要是来源于陆源碎屑,Ce负异常则可以指示海相沉积环境,因此可以推测,大宝顶煤矿18号煤层形成时的物质来源可能以陆源碎屑为主,主要是陆相沉积环境,成煤沼泽受到海水的影响较小。

根据表3中灰分与稀土元素含量的数据,作两者的关系图如图1所示,并进行线性拟合,研究二者之间的联系。

由图1可看出,随着样品中灰分含量的逐渐增加,∑REE、LREE和HREE含量的变化趋势几乎完全相同,但LREE和HREE的含量则有很大差异。再结合表3中LREE/HREE的值可发现,18号煤层中的稀土元素主要以LREE为主,不同灰分含量情况下,HREE的含量均不足50μg/g,∑REE的变化均主要受到LREE含量变化的影响,进一步说明,实验所采集的煤样品中稀土元素主要以LREE为主。

2.3稀土元素分布模式

根据表3中的地球化学参数计算结果,可以绘制出稀土元素的分布模式图,如图2所示。

从稀土元素分布模式图2中可以看出,所有样品的曲线图均呈现左高右低的右倾“V”型变化趋势,LREE之间的分馏程度大于HREE,且均有Eu负异常的现象,其中La-Eu段的平均斜率陡于Gd-Lu段。样品18-8的曲线位于全部曲线的最下方,存在一定的低异常,可能是由于该处受到地下水淋滤或其他因素的影响,使得其中的稀土元素发生迁移,从而影响了稀土元素的分布。

这种分布模式与我国西南地区煤中稀土元素进行研究后总结的A型分配曲线相类似[3]。这种分配曲线之间存在的相似性,表明了煤层沉积和演化过程的相似性,说明在成岩过程中,煤层中各种稀土元素受到的内外部影响因素基本相同。这种观点同样可用来解释大宝顶煤矿18号煤层分布模式图中曲线的相似性,说明在整个18号煤层形成的过程中,物质来源比较稳定,成煤环境并没有发生大的变化。

3讨论

3.1稀土元素的来源和分布

稀土元素在煤中富集的原因有很多,诸如成煤植物因素,成煤环境条件和成煤时期地质构造的影响,变质作用影响等等,因此在分析煤中稀土元素的来源和分布时,应从以上几个方面分别进行考虑。

成煤植物作为成煤沼泽的主要物质来源,其种类和生长条件将直接影响所形成的煤中稀土元素的含量。不同种类的植物或者相同植物的不同器官,由于其自身特性,所吸收和储存的稀土元素含量各不相同,因此需要了解研究区的成煤植物类型。根据前人所做的研究可知[12-13],攀枝花大宝顶煤矿18号煤层成煤时期的植物群落主要是苏铁类植物群,同时以真蕨纲为主的种子蕨类植物也相当丰富。18号煤层中稀土元素含量较高,可能与这些植物对稀土元素的吸附能力有关。

文献[14]认为,18号煤层所在的大荞地组主要是陆相断陷盆地中的碎屑岩沉积,在成煤时期由于东西方向挤压应力的逐渐增加,沉积区开始向拗陷盆地转化,同时18号煤层所在岩系主要是砂质岩夹泥质岩和煤层,是煤矿的主要可采区域。18号煤层形成时成煤沼泽为下三角洲平原环境,且其基准面上升速率大于泥炭堆积速率,这些条件均有利于稀土元素向成煤沼泽中运移堆积。因此18号煤层中大部分稀土元素的含量高于中国和世界煤的平均值这一现象,有了沉积构造方面的解释。同时陆相沉积环境也导致了LREE的含量远大于HREE的含量。

文献[15]对研究区的煤变质情况进行研究之后发现,虽然在晚白垩世时研究区内有燕山期深成岩浆向上侵入,但由于沉积速率优势而形成了较厚的围岩,且此时整个研究区的构造应力情况为挤压状态,岩浆的侵入高度受到了限制,但其所引起的地层温度的变化以及岩浆热液还是对18号煤层的变质情况和稀土元素分布产生了一定的影响。

3.2稀土元素的赋存

根据样品所测得的其他伴生元素的含量,结合∑REE的含量分析后,作出两者的相关系数表(见表4)和聚类分析树形图(见图3)。

表4中,REE与Si、Co、Th、Ta、Sc、Rb、Sr、Ba高度正相关,与Ca高度负相关,与其他伴生元素的关系不是很明显。其中Si为灰分的主要成分,Co、Th、Ta、Sc、Rb是典型的陆源微量元素,Ca为典型的海相微量元素,可见18号煤层中的稀土元素主要来源与陆源沉积物中,赋存于煤中灰分中,且由于与Si的关系很密切,可推断稀土元素主要与煤中矿物质的硅酸盐部分相结合。同时根据文献[17-18]的观点,高含量的碳酸盐矿物、硫化物矿物和有机质对稀土元素赋存状态所起的作用亦不能忽视。

4结论

(1)大宝顶煤矿18号煤层的10个样品中,∑REE的含量在56.11~293.36 μg/g之间,平均值为155.25 μg/g。其中只有Ho、Tm和Lu的含量低于中国煤含量而高于世界煤含量,其他的稀土元素含量均高于中国和世界煤均值;

(2)18号煤层中稀土元素主要以LREE为主,随着灰分含量的增加,∑REE、LREE和HREE含量变化趋势几乎完全相同;

(3)分布模式图中各样品曲线均呈现左高右低的右倾“V”型变化趋势,LREE之间的分馏程度大于HREE,且均有Eu负异常而Ce无异常的现象,其中La-Eu段的平均斜率陡于Gd-Lu段。这些曲线的相似性,说明在整个18号煤层形成的过程中,物质来源比较稳定,成煤环境并没有发生大的变化;

(4)18号煤层中的稀土元素主要来源于陆源沉积物,赋存于煤中灰分中,且主要与煤中矿物质的硅酸盐部分相结合。

参考文献:

[1]BIRK D,WHITE J C.Rare earth elements in bituminous coals and underclays of the Sydney Basin, Nova Scotia: Element sites, distribution, mineralogy[J].International Journal of Coal Geology,1991,19(1-4):219-251.

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[8]吴艳艳,秦勇,易同生.贵州凯里梁山组高硫煤中稀土元素的富集及其地质成因[J].地质学报,2010,84(2):280-285.

[9]姜萌萌,刘桂建,吴斌,等. 卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤中稀土元素的地球化学特征[J]. 中国科学技术大学学报,2012,42(1):10-16.

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[12]徐仁. 中国晚三叠世宝鼎植物群[M]. 北京:科学出版社,1979:1-130.

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第4篇:煤层地质学范文

引言

随着世界原油不断减少,世界常规能源供给形势日益严峻,国际上逐渐把发展非常规能源作为新世纪能源发展的主要议题。煤层气的开发具有热值高、污染少、安全性高的特点,完全可以成为石油和天然气等常规能源的重要补充。[1]世界上很多国家逐渐开始重视煤层气的勘探和开发试验,并积极发展发达国家的地面钻井开采技术,在煤层气资源的勘探、钻井、采气和地面集气处理等技术领域均取得了重要进展。我国埋深在2000米以内的煤层中含煤层气资源量达30万亿-35万亿立方米,是世界上第三大煤层气储量国,煤层气开发前景非常可观。然而,由于种种原因,我国煤层气的开发和利用规模普遍偏小,所以合理加强煤层气的综合利用,对我国的资源建设有积极的作用。

1.煤层气的成因

天然气的成因各式各样,Macd Donald(1983)研究了天然气的形成模式,认为最具代表性的模式有六种:(1)沉积岩有机质的微生物降解;(2)沉积岩有机质的热降解;(3)原油的热裂解;(4)煤的变质作用;(5)岩浆岩的高温反应;(6)地幔原生甲烷的释放。煤层气是属于第(4)种模式,是在煤的变质作用过程中不断生成的。煤在变质作用中产生的甲烷分子被吸附在煤体的表面。吸附甲烷量的多少决定于压力、温度和煤质。即在一定的温度、压力条件下,甲烷分子主要以单分子层状态吸附于煤体的细微孔隙表面,并和微孔隙中的游离甲烷分子处于不断交换的动平衡状态。由此可知,游离甲烷的多少,取决于煤的孔隙度、温度和压力。当遇到外界条件发生变化(地壳运动、岩浆活动)时,这种平衡就会被打破,若继续沉降使煤热演化继续进行,煤层含气量增加;或地壳抬升,使煤的热演化终止,甲烷不再产出;当煤层抬升接近地表遭受风化时,所有气体将散失干净。

2.煤层气田的分类

纵观国外已有煤层气开发的生产实践和我国国内开发试验的经验教训,可以认为不同成因的煤层气田的开发,会存在一定的差别。分类划分得当对指导煤层气地面开发选区和开发方式、方法的运用均有一定的指导作用。现参考煤田地质学理论中煤变质类型的分类,结合煤层气的生成、赋存等条件,将煤层气田初步划分为三类二个亚类。

(1)深成成因的煤层气田。

(2)岩浆热成因的煤层气田,可分为。

①区域热力作用形成的煤层气田。

②岩体接触作用形成的煤层气田。

(3)挤压成因的煤层气田。

3.国内煤层气开发利用的现状

当前,国际能源局势趋紧,我国煤矿安全生产形势严峻。我国的能源消费结构很不合理,1999年煤炭约占68%,石油占23%,天然气仅占2.6%,天然气在能源结构中的比例远远低于世界平均水平(24%)。为了实现能源与环境的可持续发展,我国急需实施以优质能源为主的能源发展战略,合理调整能源结构,增加天然气在一次能源消费中的比重。煤层气有望成为接替煤炭、石油和天然气等常规能源的新能源资源。目前全国瓦斯发电的总装机容量为9万千瓦,而规划或正在实施的瓦斯发电项目装机容量接近15万千瓦。其中,山西晋城煤业集团在建的煤层气电厂计划装机达12万千瓦,是世界上目前最大的煤层气发电厂。

4.我国煤层气区划方案

根据实际资料和工作程度,按煤层气大区、含气区、含气带、气田这四个级别进行中国煤层气资源分布区划。

5.开采煤层气的技术方法

5.1生产布局

煤层气开发的生产布局与常规油气有较大差异。当煤层气开发选区确定以后,在钻井之前,就应进行地面设施的系统设计与布局。在确定井径、地面设施与井筒的位置关系时,应综合考虑地质条件、储层特征、地形及环境条件等因素。―个煤层气采区包括生产井、气体集输管路、气水分离器、气体压缩器、气体脱水器、流体监测系统、水处理设施、公路、办公及生活设施等。只有各部分密切配合,才会使得煤层气生产顺利进行。

5.2 井筒结构

煤层气开发的成功始自井底,一般井筒应钻至最低产层之下,以产生一个口袋,使得产生气体在排出地面之前,在此口袋内汇集。煤层气生产井的结构是将油管置于套管之内,这种构型是由常规油气生产井演化而来的。这种设计还可使气、水在井筒中初步分离,从而减少地面气、水分离器的数量,并可降低什筒内流体的上返压力;一般情况下,产出水通过内径为10 mm或20mm的油管泵送至地面,气体则自油管与套管的环形间隙产出。除排水产气外,井简的设计还应尽量降低固体物质(如煤屑、细砂等)的排出量。井底口袋可用上收集固体碎屑,使其进入水泵,使地面设备的数量降至最低。在泵的入口处,可安装滤网,减少进入生产系统中的碎屑物质。另外,在操作过程中,缓慢改变井口压力,也有利于套管与油管环形间隙的清洁,降低碎肩物质的迁移。

5.3气水地面集输与处理

5.3.1地面气水分离

在煤层气生产井中,将油管置于套管之内的设计可实现气、水的初步分离,但在泵送至地表后,还需经地面分离器进一步分离,分离的气和水分别进入集气管线和水处理系统,同时还应除去流体中固体颗粒物(煤粉、细沙等)。

5.3.1.1 低压分离

常用的分离器有常规两相分离器,脱水器和在线水分分离器。两相分离器为一个内部装有挡板的大容器,从井中排出的流体从两侧进入分离器,分离出的气体自顶部排出,当容器中水位升至一定高度时,通过一个自动阀门口底部流出 。该分离器的缺点是分离出的气体仍含有较多水分,需进―步纯化,另外,在不增加上返压力的情况下,井下泵不能将排出的水送全至各处系统。脱水器可有效地去除套管气流中的水分,但不能收集水流中的气体。在线水分分离器是颇为有效的二次分离器,可置于管线中两相分离器之后。该装置采用离心分离,使水分流至洼坑,气体继续沿管线流动。使用该分离器可有效去除气体中的水分,但不能处理大量水流和去除进入气体中的固体颗粒物。

5.3.1.2高压分离

部分生产井需要两次分离,第一步,高压容器从流体中分离出气体;第二步,低压分离,从石油中分离出水。虽然一般采用重力分离设备,但煤屑过多会对设备产生严重影响。需要针对不同情况采取相加措施。例如,常规的水雾分离器可被细微灰尘堵塞,可使用脉型或其它水雾分离器代替。为避免大块煤堵塞底部阀门或其它接口,可使76mm阀门代替50mm阀门。中等煤屑通常处于气饱和状态,漂浮于分离器的气、水界面上。分离器中分离的气体通过一个药盒型过滤装置,以免在后来脱水、压缩或进入气表时产生问题。气体还需经20―25µm滤网过滤.以免破坏水处理没备。

5.3.2集输系统

集输系统的作用有二:一是利用最经济的方式将气体从井门输送至中央压缩站;二是从环保与经济效益的角度,妥善处理排出水。在铺设管线时应充分考虑地形和地面没施,输气管道不宜铺设在低洼处,而输水管尽量不要架设在高处。但如果无法避免这种情况,应安浆气压缓解阀,以免水回流至井口。

5.4气体处理与压缩

进入销售管线的煤层气,一方而应符合管道气的成分标准,另一方面应具有足够的压力。因此,经气水分离器分离出的气体,需经进一步处理和压缩。

6.开采煤层气需要注意哪些问题

6.1煤层气开采中水的处理

水是煤层气生产的副产品,其净化和处理费用在日常操作中占相当大的比重。合理设计水处理系统,是决定煤层气开发成功与否的主要因素之一。水的处理方法和费用上要取决于排水量和水质特征,在设计水处理系统时.应首先根据临近生产井的排水情况或煤层渗透中及水文资料估算煤层的产水量,还应考虑到生产过程中不同阶段排水量的变化。

6.1.1产出水杂质分类

煤层产出水是一种含有溶解盐、溶解气体、非水液体和固体颗粒等杂质的多相体系。其中杂质可分为五类:(1)固体颗粒。(2)胶体。(3)分散油和浮油。(4)浮化油。(5)溶解物质。

6.1.2水处理方式

在美国煤层气生产中,最常用的产出水处理方式是排入地表水系和注入深井,其它方法包括土地灌溉、蒸发、水力压裂时重新利用等,反渗透方法正处于试验阶段。

7.总结

我国煤储层的发育状况、煤层的含气特征、煤层的渗透性等,在地域上的分布是很不均衡的。煤层气分布的不均衡性,加上区域经济因素,就造成了当前我国煤层气勘探开发工作在地域上的不平衡发展。因此,研究和总结我国煤层气在区域分布方面的规律性,合理进行煤层气资源分布区划,对于从宏观上阐明资源分布特征,分析煤层气勘探开发态势,指导未来煤层气勘探开发工作都将具有重要意义。

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第5篇:煤层地质学范文

关键词:无烟煤煤质、评价方法、采样工作、送验

中图分类号:P618文献标识码: A

1、煤田地质勘探阶段煤质工作的任务及内容

1.1、煤质工作的任务

煤田地质勘探需查明煤炭储量,煤的质量及煤层的开采技术条件。煤质工作的任务是评价煤炭的质量及其在工业利用上的价值。它是通过对煤的煤岩组成、煤的物理、化学性质、煤中有害元素及其变化规律的研究,确定煤类,研究其工艺性能,评价其工业用途。

1.2、工作内容

1.2.1、不同勘探阶段的煤质工作设计

根据对煤质资料的收集、整理、分析的基础上结合不同勘探阶段对煤质工作的要求,在勘探设计编制的同时编制煤质工作设计。设计内容包括:采集样品的种类、样品的数量及采样点的分布,分析化验的项目及要求。

设计的目的是要明确通过那些手段来获取对工作区煤质评价的资料,因此,首先要了解每个测试项目在煤质评价中的作用,才能较好地考虑采样的种类、数量及分布原则。所以首先介绍一下有关煤质测试项目的名称、符号、意义及计算方法。

工业分析:包括煤中水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)的测定和固定碳(FC)的计算。煤的工业分析是了解煤质特征的主要指标,评价煤质的基本依据,根据工业分析的各项测试结果可以初步判定煤的性质、种类及其加工利用效果和工业用途。

水分:是一项重要的煤质指标,它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。煤中水分随煤的变质程度的加深而呈规律性变化,从无烟煤开始,变质程度加深水分又有所增加。

在煤质分析中,煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。

灰分:是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物,是煤的特性和工业利用上的另一个重要指标,煤的灰分越高有效碳的产率就越低。

挥发分:煤的挥发分是煤在规定的条件下(900±10℃),隔绝空气加热,并进行水分校正后的挥发物质产率,它随着煤的变质程度的加深而逐渐降低。在我国煤炭分类方案中都是以挥发分作为第一分类指标。

固定碳:是煤在燃烧中热量的主要来源,在炼焦工业中也可以用它来预计焦炭的产率。固定碳不是实测的,它是计算出来的。计算公式是:FCad=100-(Mad+Aad +Vad)。

发热量(Q):是供热用煤的一个主要质量指标。

常见的发热量名称有:弹筒发热量(Qb)、高位发热量(Qgr)、低位发热量(Qent)。

在实验室测得的是弹筒发热量,而在工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值是低位发热量。测定发热量的目的是在于获得煤在燃煤的工艺装置中完全燃烧时所放出的热量的数据。

元素分析:

煤中除含有部分矿物杂质和水分以外,其余都是可燃的有机物质。煤中的有机物质主要由碳、氢、氧、氮、硫等五种元素组成。其中又以碳、氢、氧为主,占有机质的95%以上。

碳、氢含量对了解煤的变质程度和煤的性质有重要的意义。煤中碳的含量随煤变质程度的加深而增高。而氢则随煤的变质程度加深而降低。在我国煤炭分类方案GB5751-86中,以干燥无灰基氢(Hdaf)作为划分无烟煤的分类指标。

煤中碳、氢与其它特性关系密切,因此可以通过它来推算其它指标,如发热量以及核对其它指标的测试结果。

氮:是煤中唯一完全以有机状态存在的元素。

氧:煤中氧不是测得的,是通过计算得到的。

硫(S):是一种有害元素,含硫量高的煤作为燃料,气化或炼焦使用时都会带来很大的危害。

硫在煤中的存在状态:通常分为有机硫和无机硫两大类,无机硫又可分为硫酸盐硫和硫化物硫两种。

为了经济有效地利用煤炭资源,国内外对煤的成因、形态、特性、反应性、含硫功能团、脱硫方法及其回收利用途径都进行了广泛的研究。

有害元素:主要指磷(P)、砷(As)、氟(F)、氯(Cl)。

煤的真(相对)密度(TRD):是指在20℃时煤(不包括煤的孔隙)的质量和同体积水的质量之比。它是体现煤性质和计算煤层平均质量的一项重要指标,也是煤质分析中制备减灰试样(精煤)时确定减灰重液的根据。

视(相对)密度(ARD):是指在20℃时煤(包括煤的孔隙)的质量与同体积水的质量之比。它是煤的物理特性的一项指标。也是地质勘探部门计算煤炭储量的一个重要参数。

煤灰灰成分分析:分析项目一般有:SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO、CaO、MgO、SO3、K2O和Na2O,有时也分析Mn3O4和P2O5。

煤灰成分是指煤中矿物质经燃烧后生成的各种金属和非金属的氧化物和盐类。根据煤灰成分大致可以推测出煤中的矿物成分,同一煤层的煤灰成分变化往往较小,不同含煤时代的煤(不同煤层)煤灰成分往往变化较大,在地质勘探过程中,可用煤灰成分来作为煤层对比的参数之一。

煤灰熔融性:通常称灰熔点,煤灰是一种由硅、铝、铁、钙和镁等多种元素的氧化物及它们间的化合物构成的复杂混合物,煤灰熔融性是指煤灰在规定条件下得到的随加热温度而变的煤灰(试样)出现变形,软化和流动三个物理状态时的温度。变形温度――DT(T1),软化温度――ST(T2)、流动温度――FT(T3)。煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的一个重要的质量指标。

煤的气化指标:它包括煤的机械强度试验,煤的热稳定性试验,煤对CO2化学反应试验和煤的结渣试验四项内容。

以上介绍的是无烟煤通常测试的煤质指标。

下面介绍全水分和煤的镜质组反射率。

全水分(Mt):它包括外在水分和内在水分。

煤的镜质组最大反射率:它是不受煤的岩石成分含量影响,但确能反映煤的煤化程度的一个指标。是一个很有前途的煤分类指标,特别是对无烟煤阶段的划分灵敏度大。目前国际上有许多国家采用煤的镜质组反射率作为一种煤炭分类指标。

2、各勘探阶段对煤质工作的要求

2.1、预查阶段:要对各煤层的成因类型、煤类和主要煤质特征作初步了解。要求所有钻孔中的可采煤层及临界厚度煤层点均应采取煤芯煤样。对勘查区内的生产矿井、小煤窑及探硐要采取煤层煤样。

主要测试项目及数量如下:

原煤:工业分析、全硫、发热量全测。元素分析、视密度、灰熔点、灰成分、稀有元素、有害元素,每层煤测1~2个。各种硫在全硫含量大于2.5时测1~2个。

精煤:工业分析、全硫、发热量,每层煤测1~2个点。

2.2、普查阶段:要初步确定各煤层的成因类型、煤类。对煤的各项物理化学指标要进行全面了解。对煤的显微煤岩组分及煤中瓦斯含量作初步了解。

主要测试项目及数量如下:

原煤:工业分析、全硫、发热量、灰成分、灰熔点、有害元素、微量元素全测。各种硫测50%。元素分析、视密度,每层煤测2~3个点。

精煤:工业分析、元素分析全测。全硫、各种硫、发热量测50%。

对主要可采煤层各采一个瓦斯样,进行瓦斯含量及成分分析。

2.3、详查阶段:要对勘探区内主要可采煤层的煤质特征及其变化规律进行全面研究,要对煤的综合利用方向作出评价。

主要测试项目及数量如下:

原煤:工业分析、全硫、发热量全测。各种硫、灰成分、灰熔点、有害元素、微量元素、视密度每层煤增测2~3个点。

精煤:工业分析全测。全硫测50%。各种硫当精煤全硫大于1.0时每层煤增测2~3个点。元素分析中的氢应全测,其它项目每层煤测2~3个点。

2.4、勘探阶段:应在查明勘查区内可采及局部可采煤层的煤质特征及其变化规律的同时,对煤的可选性、工艺性能、可能的用途和综合利用方向进行分析研究作出评价。

主要测试项目及数量如下:

原煤:工业分析、全硫、发热量全测。各种硫、灰成分、灰熔点、有害元素、微量元素、视密度每层煤测3~5个点。

精煤:工业分析全测。元素分析中氢应全测。

3、煤质采样工作

采样工作必须严格按照设计的要求进行,采样方法必须遵照GB482-79煤层煤样采取方法国家标准,采样点及样品必须具有代表性。

各种煤样的采取方法

3.1、煤层煤样:可分为全层煤样、自然分层煤样(分层煤样)、人工分层煤样。

全层煤样:从煤层顶板到底板(包括厚度0.05m以下的夹石层)采取的整个煤层的样品。

分层煤样:煤层中因夹矸而被分割成若干个煤分层,按煤分层分别采取的煤样。

人工分层煤样:当煤层厚度很大时,按照煤层中煤岩类型的变化或开采时的方便,人为的把煤层划分为几个分层,分别采取的煤样。

样品采取方法:

全层煤样:在生产矿井、小煤窑、探硐中选择未遭构造破坏地段,采用掏槽法掏取煤样。

分层煤样:采样方法同全层煤样,但必须自上而下逐个分层分别采取。

3.2、煤芯煤样:从钻孔煤芯中采取的煤样,是了解勘查区内每一层煤的煤质沿走向和倾向变化的最理想的煤样。

样品采取方法:当煤芯提出井口后,对煤层结构及宏观煤岩类型进行记录及描述,然后进行采样。

煤层中厚度小于或等于0.05m的夹矸,应与相邻煤层或煤分层合并采样,但合并后全层的灰分或发热量指标应符合要求。大于0.05m到等于煤层最低可采厚度的夹矸应单独采样。

3.3、煤岩煤样:是在不破坏煤的原始结构的情况下,研究煤的组成、结构、煤相以及某些物理性质。

3.4、可选性试验煤样:包括筛分、浮选试验煤样(俗称大样)和简易可选性煤样。

3.5、抗碎强度试验煤样:在井、窑、探巷中采取,根据煤层结构及煤岩类型,按比例先取块度为0.06~0.10m的块煤。

3.6、瓦斯煤样:从钻孔中采取,煤芯提出孔口后,尽快打开煤芯管,在10分钟内装进密封罐,罐口留出0.01m的空隙,拧紧密封罐。在现场解吸后24小时内送达化验室。

4、送验:无烟煤从采样到送验一般不超过一个月,测试项目要根据煤种及煤的可能利用途径、煤质的研究目的来选择,样品必须派专人送往化验室。会同化验室收样人员共同检查核对验收后方可。

5、煤质的资料整理

这是煤质三边工作的主要内容,及时将各种测试、分析数据进行整理、分析、研究,并标在图上,以便随时掌握煤质变化情况。提出下一步工作方案。煤质变化大的要加密采样点,变化小的可减少采样数量。

“基”是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的,煤质分析中常用的“基”有:

空气干燥基(ad):以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。

干燥基(d):以假想无水状态的煤为基准。

收到基(ar):以收到状态的煤为基准。

干燥无灰基(daf):以假想无水、无灰状态的煤为基准。

干燥无矿物质基(dmmf):以假想无水、无矿物质状态的煤为基准。

煤质符号的写法:分析项目接下去分析小类,基。如St,d称干燥基全硫。“t”代表:“全”的意思。

煤质资料经过整理、分析、研究、取舍后,列成各种表格,绘成各种图件,就可以对煤质进行评价。

6、煤质评价的方法

它主要是从煤的加工利用方向对煤质作出评价。常用的方法有:

6.1、煤化学方法:是指通过煤的工业分析和元素分析结果对煤质进行评价。煤化学方法是煤质评价中最常用的方法。

6.2、煤岩学方法:是采用岩石学的方法在显微镜下对煤的有机组分和无机组分进行分析研究,并进行显微组分的定量统计。是煤化学评价方法是一种重要的补充。

6.3、工艺学方法:通过对煤进行加工工艺研究来确定煤的加工利用方向。

6.4、物理学方法:通过对煤的物理性质,如电性、磁性、密度、孔隙度、裂隙性、硬度、脆度等方面的研究,用作选择勘探手段、计算储量、判断煤的气化能力、瓦斯涌出量等。

对一个矿区的煤质进行评价时,往往需要采用以上各种方法进行综合评价,才能得出比较全面的结论。

7、地质报告中对煤质部分的要求

为了准确地反映矿区内的煤质特征、变化规律及可能利用途径,报告要包括以下几个方面:

7.1、煤样的数量、样品的分布、采样方法及样品的代表性的质量评述、化验质量评述。

7.2、各项主要煤质指标的特征(包括煤岩特征),变化规律的变化原因。

7.3、确定煤类,定煤种必须用Hdaf,当Vdaf>10%时,Hdaf必须用精煤。

7.4、煤中微量元素、有害元素的含量,风、氧化带界线的确定。

7.5、煤中瓦斯的含量、成分及对矿井开采的危害程度。

7.6、煤炭合理利用的建议,分煤层说明工业利用方向、途径。

以上各项可用文字、图、表等多种形式来说明。

8、结论

通过对煤田地质勘探的煤质工作探讨,认为评价煤炭质量及其在工业利用上价值,是通过煤岩组成、煤的物理、化学性质、煤中有害元素及其变化规律的研究来确定煤类,研究其工艺性能,评价其工业用途;论述了煤质评价的几种常用方法及在提交地质报告中煤质部分应说明的问题。

参考文献:

第6篇:煤层地质学范文

关键词:煤田地质 工程勘探选区深部找矿

0引言

随着现代经济的快速发展,煤炭是我国的主体能源,是能源安全的基石。煤田地质基础研究由传统地质走向地球系统科学研究阶段,经过我国煤田地质工作者数十年的努力,已基本形成了特色鲜明的中国煤田地质理论体系,并由传统煤田地质理论走向系统煤田地质科学时代。所以,更有效的深部找矿值得研讨,煤田地质钻探质量的保证在于夯实质量管理基础。要保证煤田地质勘探质量,就必须对地质勘查质量进行全过程控制。

1 二维地震结合钻探的主要手段

科学选择重点靶区,实现深部找矿重大突破 ,在“掀斜式构造”地质构造模式及“凹中找凸,凸中找凹”工作经验勘探,重点找出可以定为深部找矿重点靶区。并采用“震钻结合,地震先行”的技术路线,以二维地震结合钻探为主要手段,配合测井、采样测试等手段密切配合的综合勘查方法。使深部找矿工作取得了突破性进展,实现了云南省深部找矿的重大突破。并采用金刚石绳索取芯钻进,以探查地下煤层的储藏深度。

2 建立多渠道深部找矿投入机制

若深部找矿工作得以顺利开展,因而资金也是关键,国务院加大了对煤炭资源勘查开发工作的宏观调控力度,特别是对煤炭资源有偿使用制度的改革是历史性突破。在认真贯彻落实国家、省有关文件要求的同时,切实加大了勘查资金投入力度,严格按照省政府《关于开展重要矿产资源深部找矿工作的通知》中明确要求,积极筹集资金,确保勘查工作所需资金。一是各矿山企业为寻找接续资源,积极进行风险投资勘查。为此建立了政府引导、多元投资的联动机制,充分调动各类投资入、地勘单位和矿山企业的积极性,加大了深部找矿投入力度。二是为加快资源云南建设,加强重要成矿区带找矿工作,实现地质找矿新突破,政府将煤田整装勘查项目列为支持项目,积极争取了省级地质勘查基金在地质勘查中投入。主要通过由:“云南省3年地质找矿行动计划”等来实施,主要集中在煤炭资源丰富地区(红河州、富源县、昭通市等)。

3 某煤田深部找矿工作概述

某煤田主要工作区位于一州区内,面积548.88km2 。

(1)地质简况。勘查某区大地构造位置属滇西板块勘查区含煤岩系为石炭纪一二叠纪月门沟群。地层自下而上有:奥陶纪马家沟组(OM)、石炭纪一二叠纪月门沟群(C-Py )、本溪组(CyB)、太原组(C-PyT )、山西组(PyŠ)、二叠纪石盒子组(PŠ)、新近纪黄哗群(Nh)和纪地层(Q)。

(2勘查方法。该勘查区为全隐蔽华北型石炭一二叠系煤田,上覆第四系和新近系地层厚度达1 000米左右,煤层埋深较大,基底为奥陶系巨厚层灰岩,区内地势平坦,岩性和物性条件优良,地震地质条件良好。因此本次勘查确定以地震结合钻探为主要手段,配合测井、采样测试等手段密切配合的综合勘查方法。勘查表明,该区含煤地层总体上为走向近东西的短轴向、背斜褶曲构造,伴有一定数量的断层。构造复杂程度应属中等构造。根据区域资料分析,主要可采煤层3煤(包括3上,3下)可采煤层厚度均有一定变化,但规律性较明显,结构简单一较简单,全区可采,煤质变化不大,煤层稳定程度可认定为较稳定煤层。基于本区构造复杂程度中等、煤层稳定程度属较稳定煤层的判断,普查工作采用的工程基本控制密度为:用地震勘探线网度1000m x 2000m;钻探。2000m x 4000m来探求(333)资源量;仅有地震测线控制的地段资源量类别为(334)。

(3)勘查对象和勘查深度。根据本区煤层赋存较深和各可采煤层的厚度、深度、煤质特点,本次工作将3煤层作为主要勘查对象,兼顾其他可采煤层。由于本区地震成果显示,3煤层最大赋存深度达2000m,根据规范要求结合近年来云南省煤田勘查的实际情况,本次探求(333 )资源量的钻孔的最大勘查深度原则上控制在1 500米以浅。

(4)勘查成果①地层:初步确定了本区的地层层序,自上而下为第四系、新近系、二叠系、石炭系和奥陶系;含煤地层为石炭纪一二叠纪月门沟群的山西组和太原组。②勘查区

第四系与新近系的厚度及变化特征。全区新生界厚度940m~1280m,下伏基岩剥蚀面的古地貌形态为一由东向西逐渐加深的斜坡,坡度1°左右。钻探揭露厚度980m~1 168.85m。

③地质构造:根据地震勘查资料解释结合钻探验证,加上地面填图,确定工作区地质构造复杂程度属中等类型。区内的构造形态呈现为煤系地层总体为走向近北西,倾向南西的单斜构造形态,在其上发育有幅度不大的次一级向、背斜褶曲构造,并主要集中在本区的中部。煤系地层倾角一般约3°一5°左右,东北部煤层露头附近倾角,最大约8°。④勘查区内可采煤层的赋存状态。区内可采煤层为3煤层及其分叉区3:,3下煤层。赋存深度在1 000m―2 000m 。 3 ( 3上)煤层位山西组中下部,赋存面积1 500m以浅为174.68km2,为全区可采煤层。厚4.95~8.83m,平均6.92 m。 3下煤层,赋存面积约141.4km2,平均厚度2.26m。煤层结构简单,不含或偶含一层夹研,属较稳定煤层,是勘查区工作的主要目的层。⑤勘查区内可采煤层的煤质特征和煤类,对煤层的工业用途进行了初步评价。本区可采煤层具有中低灰分、特低一低硫分、中高挥发分、特高热值发热量和强粘结性的煤质特征。本区煤类主要为焦煤和1/3焦煤,其类别为烟煤大类;按主要工业用途划分,则为炼焦用煤。⑥估算了(3、3上、3下)煤层(333)+(334)?类资源量为17.86亿吨。提交可供详查的大型矿产地,另外,经初步估算1500m以深还有6亿多吨资源量。

4 勘探施工质量控制

持续改进是钻探单位一个永恒的质量目标和活动。为了改进煤田地质钻探单位的整体业绩,要通过不断的自我质量检查,不断改进钻探产品的质量,提高质量管理体系及钻探各个过程的有效性和效率,以满足顾客和其他相关方面日益增长和不断变化的需求和期望。领导要对持续改进作出承诺,积极推动,自上而下层层展开;全体员工亦要积极参与质量检查、持续改进的活动,使质量第一的观念真正深入人心,落实到行动中。

(1)质量控制的原则

根据勘探行业自身的特点、发展规律,质量管理的控制环节就是要积极开展质量活动,即对钻探项目质量基础的现状和水平进行正确的评价,并对各方面危及质量的因素及严重程度进行评估,以明确反质量事故斗争的重点和需要采取的措施,实现超前控制,减少和消灭质量事故。在勘探工程各环节、各岗位建立严格的质量责任制,是勘探单位过程策划的必要途径。要让广大职工知道,生产经营活动和行为必须符合质量法律法规和质量技术规范的要求,做到规范化和标准化,才能使钻探质量有可靠的保证。

(2)质量控制的实施

持续改进是勘探探单位一个永恒的质量目标和活动。 勘探的每一个环节都非常重要。技术人员对工程概况的了解,对场地地质情况的整体认识;等都需要煤田地质勘探队的各个部门的紧密配合及协调。

第7篇:煤层地质学范文

【关键词】含煤建造;构造体系;变质规律

0.前言

勃利煤田位于黑龙江省东部,是我省东部上侏罗纪含煤盆地的沉积中心,也是我省主焦煤的重要基地。煤种齐全,由气煤到无烟煤。煤的变质因素复杂,而且多数情况煤的变质是多种因素综合起作用,其中尤其与构造体系关系密切。

1.煤的变质程度受含煤建造的控制

1.1勃利煤田地质构造

勃利煤田的基底由元古界变质岩和上古界地层及吕梁期花岗岩组成,在海西期形成了褶皱断裂凹陷盆地,到燕山期才开始沉降,接受上侏罗纪鸡西群的沉积。从鸡西群滴道组的等厚线图可知,其沉积中心呈微向南突的弧形分布,由于基底高低差异较大,本组起了填平补齐的作用。到城子河组时,其沉积中心的弧度比滴道组大,而且沉积中心向北移动。因此,先沉积的煤层变质程度高,后沉积的煤层变质程度低。沉积的先后表明当时沉降深度的不同,也就是煤层赋存深度的不同。煤的变质程度随着沉积中心向北迁移,煤的变质逐渐由南向北降低。煤质在剖面上的变化具有明显的垂直分带性,自上而下61(26)号以上为Ⅱ1阶段,61(26)至99(45)号层自上而下为Ⅱ3-V变质阶段,99(45)号层以下为VⅡ1变质阶段.垂向每深100m煤反光率Rmax,下降0.42%-0.84%。单独镜煤分析结果是每下降100m挥发份递度变化为1.1%-1.7%。煤的变质程度沿地层剖面自上而下的增高在本煤田普遍存在。因此,在地质剖面中如果有明显的煤质异常,就预示着有构造破坏的存在[1]。

1.2煤的变质程度

煤的变质程度不仅与当时沉积建造有关,而且与改造后埋藏深度有关。勃利煤田的煤变质作用不仅在构造前进行,而且在构造变动后仍然继续进行。所以,该煤田煤的挥发份等值线在煤质剖面中既不和煤层平行,也不和地表等深线平行,而是与煤层有一定夹角,一般来说煤变质线比煤层倾角要缓,在地层倾角较陡的东部区缓10-20°,在地层倾角较缓的西部区缓5°左右。

总的来看,沉积建造对煤的变质起着两方面的控制作用:其一,在水平方向上随着沉积中心向北转移,煤的变质由南向北变低,其二,在垂直方向上随着深度的增加煤的变质增高[2]。

2.煤的变质程度与构造体系的关系

2.1山字型构造

勃利煤田为一弧顶向南突出的山字型构造,弧顶在茄子河南部,西翼走向北西,东翼走向北东,弧顶走向近东西。此山字型构造在燕山运动早期已成雏型此点从滴道组和城子河组等厚线图的形状可以看出。但是更重要的是在煤系形成的过程中和形成以后,由于多次构造运动,受南北向的压应力则是山字型形成的更重要因素,为褶皱紧密的复背斜和复向斜,以及规模比较大的阶梯状逆断层,形成迭互状构造,挤压破碎带发育。西翼构造简单,断层多为张扭性正断层,地层产状平缓,一般为10-20°,在西翼南部有褶皱和压性逆断层出现。东翼构造较复杂,有小型褶皱,有的成雁形排列,压性逆断层和张扭性断层发育,地层倾角较陡,一般为40-50°。而在这个煤田内,煤系地层厚度总的来看差不多,只是东翼厚度变化稍大,一般厚度为2200m,西翼为2060m。

2.2煤的变质规律

煤的变质规律与煤系厚度井无明显的关系,而是与构造体系一致。具体表现为弧顶部位茄南区为高度变质,主要为无烟煤、贫煤、其次是瘐煤和焦煤;在西翼桃山矿、新兴矿、青龙山区则以气煤和焦煤为主,再向西北的罗泉区、种牛场区则为气煤;东翼的茄子河区、东方红区、龙湖区则主要分布是焦煤,其次是气煤,再向东和东北方向的隆庆区、岗峰区、十八里区以气煤为主。从详细的资料分析也充分说明这种变化规律:西翼气煤和焦煤的界线在桃山矿为67(32)号煤层,(注;括弧外为新层号),到新兴矿为68(32)号层,到安乐区为88(36)号层至93(40)号层,至青龙山区为99(45)号层,在20km的水平距离内,气煤和焦煤的界线向下移动垂深550m。挥发份的变化西翼由桃山到青龙山增高,例如,99(45)号层由26%增加到32%,88(36)号层由30%增加到33%;东翼气煤和焦煤的界线由茄子河区60号层,到东方红区62号层,到龙湖1线为90号层,从茄子河区到龙湖1线在水平距离15公里内,气煤和焦煤的界线向下移动垂深500m。挥发份的变化由茄子河到龙湖1线增高,例如99(45)号由22%增加到28%,88(36)号层由25%增加到28%[3]。

煤质不仅沿弧形有明显的变化,而且由内弧和外弧也有变化,主要表现为同――层煤沿倾向的变化,即变质程度由由内弧向外弧的倾斜方向增高。对于不同层位煤质的变化在弧顶和东翼比较明显,在西翼有所表现。如在桃山以焦煤为主而茄南区则以高变质的无烟煤和贫煤为主。在东翼,特别是七峰断层以东,受新华夏系构造控制极为明显,主要再现为受新华夏系所产生的第二序次的压扭性构造所控制。众所周知,双鸭山煤田、双桦煤田、勃利煤田、鸡西煤田,其单个煤盆地轴向大致近东西向,如果把这些煤盆地最低点连线,其方向为N22-30°E,是属于新华夏系构造体系,即这些煤盆地处于新华夏系第二隆起带的凹陷中。而本煤田东翼的NNW向张扭性断裂和NE和的压扭性断裂虽然属于新华夏系的构造成份,这两组构造线相对于新华夏系则属于第二序次。另外,NE向的断裂其性质是先压后扭,其方向为N40-50°E,从发生时代看是在下古生代开始。

七峰断层以东煤质的变化受新华夏系第二序次所产生的NE向压扭性断裂所控制,即煤的等变质线与其平行,并且煤的变质程度是由东南向西北方向逐渐变低。例如在珠山区煤的挥发份为26%左右,当于焦煤第1V变质阶段,到七峰区则为30%,相当于肥气煤第Ⅲ变质阶段,到岚峰区为37%-39%,为标准气煤第Ⅱ变质阶段,这都为很多煤质资料所证实。需要指出的是山字型构造的东翼的压性结构面与新华夏系的次级压扭性结构面成迭加复合关系,其煤质变化对于山字型构造来说是由内弧向外弧变质程度逐渐增高。

3.结论

煤的变质规律是由两翼向弧顶变质程度增高,由内弧向外弧变质程度增高,煤的等变质线基本呈弧形分布。以上是一点粗浅认识,谬误之处在所难免,恳请指正。

【参考文献】

[1]徐开礼,朱志澄.构造地质学[M].北京:地质出版社.

第8篇:煤层地质学范文

关键词:煤页岩层 性质特性 环境 能源前景

中图分类号:P618 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(a)-0081-01

1 煤岩的化学矿物组成和结构

煤的化学组成很复杂,但归纳起来可分为有机质和无机质两大类,以有机质为主体。煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中,碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外,还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成,随煤化程度的变化而有规律地变化。一般来讲,煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低。唯有硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素,氧是助燃元素,三者构成了有机质的主体。煤中的无机质主要是水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值,其中绝大多数是煤中的有害成分。

2 煤岩基本特征

煤并非单一物质,而是一种非常复杂的不均匀物质。从煤的元素组成上看,它含有C,H,O,N,S等元素,其中C含量大于50%,多数在75%~95%之间,所以煤具有高碳物料的特征。煤岩学认为煤是由性质各异的有机实体――显微组分和少量无机物组成。煤中的有机组分(显微组分)有20多种,根据其成因特征和本性结构可将煤显微组分划分为三类:壳质组、镜质组和惰质组。各组又以不同的组合形式形成不同的显微煤岩类型,如微镜煤、微惰煤、微壳质煤、微亮煤、微镜惰煤、微暗煤、微三合煤等。煤岩显微组分在煤中以单组分、双组分、和三组分形式存在,正是由于这些显微组分的不同组合而造成了煤在结构及其物理化学性质上的复杂性。总之,每种煤的显微组分和无机物都有其独特的物理和化学性质,从而控制着煤岩的全部性能。

3 煤岩表面性质分析

煤岩表面性质的研究有助于了解煤储层物性优势、优选富集高渗区域与评价单井开发潜力。通过对煤岩宏观特性、微观特性、化学组成以及煤岩的润湿性同时结合已有的分析成果,从而总结出影响煤岩表面润湿性的相关因素。通过对煤岩表面润湿性测定实验的认知和分析,以及根据增产入井液对煤岩表面润湿性影响实验,我们就可以清楚煤层气和储层之间的关系,研究得出结论对煤气层的开采具有实际指导意义,从而得出高产措施。

(1)煤岩表面润湿性。

煤的润湿性是煤的一项很重要的物理化学性质参数,它不仅在煤化工中应用,而且在煤矿开采及安全中亦有重要作用,例如在煤层预注水防尘中,煤润湿性的大小在很大程度上影响着其注水效果;煤的水润湿性研究对提高防降尘效果有重要意义;油团聚法和浮选法等也都是以煤的润湿性为依据的选煤工艺。煤表面的润湿是一复杂过程。煤的表面结构是影响润湿的内因,而表面活性物质及其初始浓度、煤水混合系统的pH等因素则明显影响着煤表面的润湿行。

(2)煤岩流变特性。

煤岩流变特性研究均是探讨煤矿开采中的围岩稳定与瓦斯突出等方面,随着国民经济发展对能源需求的增长,煤层气这种非常规天然气的利用越来越受到重视,煤层气的开采是通过钻井进入煤层气富集的煤岩体中,并通过煤岩裂隙渗透与井孔抽采。

(3)煤岩层的开采技术。

煤层气的开采一般有两种方式:一是地面钻井开采;二是井下瓦斯抽放系统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的,通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量,降低了煤矿对通风的要求,改善了矿工的安全生产条件。地面钻井开采方式,国外已经使用,我国有些煤层透气性较差,地面开采有一定困难,但若积极开发每年至少可采出50亿立方米;由于过去除了供暖外没有找到合理的利用手段,未能充分利用,所以,抽放瓦斯绝大部分仍然排入大气,花去了费用,浪费了资源,污染了环境。

4 煤岩气、页岩气发展前景

我国经济结构和能源结构都处在一个转型的关键期,煤层气、页岩气等非常规能源行业面临着巨大的发展机遇,在一个新兴行业成长和壮大的阶段,企业成功的关键在于,如何在需求逐渐扩大,行业内外结构不断变化的过程中,找到企业发展的发力点和关节点,利用企业内外部的资源优势,实现企业的快速发展。

煤层气是高效洁净能源,是能源行业中发展空间巨大的新兴产业之一。根据我国《煤层气开发利用“十二五”发展规划》,煤层气产业将面临重大发展机会,大型煤层气企业的投资规模不断增加,竞争更加激烈。因此,国内优秀的煤层气开发企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展环境和需求趋势变化的深入研究随着我国能源需求的增长和节能减排压力的增大,天然气在能源结构调整中的地位越来越重要。这也让作为非常规天然气的煤层气迎来了发展良机。相关机构纷纷绘制煤层气的发展路线图,中石油、中石化和中海油也均加快了在煤层气领域的布局。不过,在广阔的前景面前,我国煤层气发展中的政策羁绊也日益凸显。在日前召开的2012年中国非常规天然气峰会上,相关专家指出,诸如开采权和矿权分离、优惠政策难以兑现和补贴不到位等政策方面的问题,极大阻碍了我国煤层气的发展,因此亟待改善和破除。无论是从长远预测还是从近期规划来看,我国煤层气的发展前景都很令人期待。

第9篇:煤层地质学范文

【关键词】南票煤田;煤质特征;变化规律

1、矿区概况

1.1研究区位置

研究区位于辽宁省葫芦岛市南票区及凌海市班吉塔镇境内,南距葫芦岛市70公里、东北距锦州市45公里处,该煤田自西向东依次为:三家子矿、苇子沟矿、大窑沟矿、邱皮沟矿、小凌河矿。

1.2地层

南票煤田为金岭寺——羊山盆地东南翼的一部分,出露的地层比较全。煤田出露地层由老至新有奥陶系、石碳系、二迭系、侏罗系和第四系。该煤田主要含煤地层为石碳系上统太原组(C3t)及二迭系下统山西组(P1s),含煤地层特征如下:石炭系上统太原组(C3t)厚度大约0.0~41.55米,分上、下两段。上段为主要含煤段含6、7、8三个煤组,以煤层分布广、厚度大、变化大、层数多为特征。二叠系下统山西组(P1s)地层全区广泛出露,与下伏石炭系地层平行不整合接触。厚度大约6.84~72.53米。含有3、4、5三个煤组,5煤组是主要可采煤层。

1.3构造

南票煤田位于华北地台的东北部(Ⅰ),燕辽台褶带(Ⅱ),辽西坳陷(Ⅲ),金岭寺~羊山盆地(Ⅳ)的东南翼,与头台子—黄土坎—杨家杖子断隆带(Ⅳ)接触。中生界构造层为南票向斜,西北为其林堡背斜。上古生界石炭、二迭系含煤地层呈单斜构造,称南票单斜,地层走向北35~60°东,倾向北西,倾角20~70°。断裂有两组:一组走向北40~60°西,倾角70~80°的正断层,另一组走向北30~60°东的逆冲断裂,两组断裂主要发育在苇子沟井田及大窑沟井田。

2、煤质变化特征

在南票煤田内有气煤、弱粘结煤、贫煤、天然焦均有分布。南票煤田煤质化验结果看,以气煤为主,次为弱粘结煤,少量的贫煤及天然焦。

2.1煤岩学特征

2.1.1宏观煤岩特征和显微煤岩特征

宏观特征:呈黑色,条痕(亮煤)为褐黑色,光泽脂肪状到玻璃状、粒状状。煤层结构为线理状、条带状、透镜~线理状、煤质较脆,方解石脉呈网状或脉状沿裂隙穿插在煤层中,并有大小不等的黄铁矿结核。煤层局部受后期火成岩侵入体的影响,颜色变浅,光泽增强,比重和硬度均有增大,结构被破坏,变质呈钢灰色的天然焦。微观特征:显微组分以镜煤化物质为主,其次是角质化物质,丝炭化物质和矿物杂质。

2.1.2水分

本区原煤空气干燥,煤水份含量较小。以大窑沟为例:原煤水份最高2.94%,最低0.81%,平均1.92%。岩浆侵入煤层受接触变质作用,煤变为天然焦后,柱状节理发育,毛细孔增多,其水份含量增高,可见焦水份含量比原煤水份含量增加了。

2.1.3灰分

原煤灰分产率最低为3煤26.41%,最高为8煤35.99%,平均32.61%。3煤组为中灰煤,其余各煤层均为中高灰煤。净煤灰分产率最低为5煤6.97%,最高为8煤13.98%,平均10.61%。原煤灰分在垂向上,从山西组3煤至太原组6煤组,有增高的趋势,从6煤组至8煤组,无明显变化,

2.1.4挥发分

各可采煤层原煤挥发分最低为8煤21.77%,最高为5煤43.81%,平均33.61%。净煤挥发分产率最低为8煤28.09%,最高为5煤42.42%,平均值34.57%,为中高挥发分煤。山西组的3煤组到5煤组,挥发分产率有升高趋势;太原组的6煤组到8煤组,挥发分产率有降低趋势。

2.1.5硫分

本区各可采煤层原、净全硫含量变化不大。原煤全硫含量最低为3煤0.67%,最高为8煤1.99%,平均1.05%;净煤全硫含量最低为3煤0.53%,最高为7煤1.00%,平均0.70%;为低~中硫分煤。

煤中形态硫:硫铁矿硫含量为0.02~1.19%,平均为0.34%;硫酸盐硫含量为0.00~0.39%,平均为0.09%;有机硫含量为0.02~1.32%,平均为0.58%。

煤田各煤层硫含量以硫铁矿硫和有机硫为主,硫酸盐硫含量较少。全硫含量从山西组的3煤组至太原组的8煤组有增高趋势。

2.1.6磷

本区各可采煤层原煤磷含量最低为7煤0.019%,最高为6煤0.079%,平均0.051%;净煤磷含量最低为3煤0.016%,最高为5煤0.080%,平均0.045%。为低磷分煤~中磷分煤。

2.1.7煤的元素组成

可采煤层元素分析结果为:碳(Cdaf)含量最低为5煤80.96%,最高为6煤85.37%,平均83.38%;氢(Cdaf)含量最低为8煤4.20%,最高为5煤5.39%,平均4.95%;氮(Ndaf)含量最低为5煤1.12%,最高为7煤1.57%,平均1.43%;氧(Odaf)含量最低为6煤7.30%,最高为5煤11.69%,平均9.25%;碳氢比(C/H)为17/1。

2.1.8煤的发热量

本区煤为中热值煤,山西组灰分较低,发热量较高,而太原组灰分较高,发热量较低。

2.1.9煤的粘结性和结焦性

本区共测试26个层点样品的粘结指数,最低是7煤组1.1,最高是6煤层39.8,平均为17.3,为弱粘结煤。

3、煤类分布及变质规律

(1)该区在走向上、倾向上、垂向上,三度空间方向上煤的煤化程度比较均衡,其煤的变质程度基本上是一致的单一气煤。

煤种由气煤变质为弱粘结煤、贫煤、天然焦。主要原因是燕山期火成岩侵入体的影响,有如下特点:

酸性火成岩~花岗斑岩多以层间侵入为主,破坏性较大。总的规律是火成岩向上影响煤层成焦厚度大于火成岩体向下影响煤层成焦厚度。火成岩于煤层顶部,岩浆热向下影响:岩体厚度在3米以下,影响煤层变质范围在3.35米以下,岩体厚度在3米以上者,影响煤层变质成焦、弱粘结煤、贫煤的范围在3.8~4.35米之间。

火成岩位于煤层底部,岩浆热向上影响:岩体厚度小于2米者,影响煤层变质成焦、贫煤、弱粘结煤的距离在3米以内。岩体厚度大于2米,影响煤层变质成焦、贫煤、弱粘结煤的距离在5.5~6.90米。

(2)接触变质作用是影响该煤层煤质的另一个因素。在大窑沟井田深部燕山期酸性花岗斑岩沿煤层侵入,致使部分煤层被吞蚀、变薄,使煤层结构变为复杂。岩浆带来的高温和压力使煤层发生接触变质,煤变质为天然焦,其特理特征和化学性质发生明显变化。

4、结论

南票煤田煤种较多,以气煤为主,次为弱粘结煤,少量的贫煤及天然焦。产生原因为后期火成岩侵入的影响。主要的变质作用类型为区域变质,其次为接触变质。通过对南票煤田矿区地层、构造和煤质变化特征的分析,研究了其矿区的煤质变化规律和变质成因,为南票煤田地质工作及煤岩资源的开发利用提供有益的探索经验。

参考文献

[1]东北煤田地质局.辽宁省煤炭资源潜力评价报告2010.

[2]东北煤田地质局155勘探队.辽宁省葫芦岛市南票煤田煤普查地质报告,2011.

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