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大同煤田太原组含煤岩系基准面旋回与聚煤作用

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中国地质 2015年第6期42卷 1959-1968页

作者：程岳宏杨智文范二平赵军高宇平孙殿宇王存中海油研究总院北京100083 大同煤矿集团有限责任公司山西大同037003 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

结合大量钻孔岩心、测井、井田地震资料,按照基准面旋回理论原理对大同煤田石炭系太原组含煤层系高分辨率层序地层发育特征与聚煤作用进行分析。将太原组划分为1个长期基准面旋回,3个中期基准面旋回和7个短期基准面旋回,分析了不同中期... 详细信息

结合大量钻孔岩心、测井、井田地震资料,按照基准面旋回理论原理对大同煤田石炭系太原组含煤层系高分辨率层序地层发育特征与聚煤作用进行分析。将太原组划分为1个长期基准面旋回,3个中期基准面旋回和7个短期基准面旋回,分析了不同中期基准面旋回沉积相序、短期旋回结构类型、叠加样式及其煤层聚集的控制因素,明确了中期旋回地层格架内砂体与煤层的分布规律及其响应特征。研究认为弱伸展、缓慢沉降的古构造背景以及温暖潮湿的古气候条件是太原组成煤的基础条件,中期基准面变化及所处的位置是聚煤的主控因素,在中期基准面旋回上升晚期,易发育厚度大,横向分布稳定的主力可采煤层;上升早中期或下降中晚期,多发育中薄层炭质泥岩与薄层煤层,煤层多零星分布,横向连续性差。

关键词：大同煤田太原组沉积特征基准面旋回聚煤作用

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大同煤田煤系高岭岩赋存特征和成矿机理研究

矿业科学学报 2023年第3期8卷 315-322页

作者：柳建平刘霖松刘迪张帅雷浩晨山西省煤炭地质一一五勘查院有限公司山西大同037003 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 建设综合勘察研究设计院有限公司北京100007

大同煤田含煤地层中富含具有工业价值的高岭岩资源,为了确定这些煤系高岭岩的赋存特征和成矿机理,本文以大同煤田晚古生代太原组的高岭岩矿床为研究对象,采用野外地质调查、室内显微镜鉴定、XRD分析和地球化学分析等研究方法,对煤系高... 详细信息

大同煤田含煤地层中富含具有工业价值的高岭岩资源,为了确定这些煤系高岭岩的赋存特征和成矿机理,本文以大同煤田晚古生代太原组的高岭岩矿床为研究对象,采用野外地质调查、室内显微镜鉴定、XRD分析和地球化学分析等研究方法,对煤系高岭岩的赋存层位、结构组成、岩石类型及成因进行研究。结果表明:研究区高岭岩主要赋存在9号煤底板、8号煤底板、3-5号煤底板、3-5号煤夹矸和2号煤底-3号煤顶层间5个层位;岩石主要矿物成分为高岭石(含量60%~90%),其次为石英,以及少量的长石、云母、菱铁矿、硬水铝石、锐钛矿等;高岭岩结构组分可划分为颗粒、高岭石晶粒、矿物碎屑和基质,岩石类型包括晶粒状高岭岩、隐晶质高岭岩、团块状高岭岩和砂质高岭岩;煤系高岭岩的成因主要为陆源搬运沉积形成和火山灰蚀变形成两种。

关键词：大同煤田太原组高岭岩赋存特征成因

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大同煤田接触变质煤的煤岩煤质变化规律

煤田地质与勘探 2020年第2期48卷 99-105页

作者：马宏涛宋晓夏李凯杰赵金贵章天广柳建平太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 煤与煤系气地质山西省重点实验室山西太原030024 同煤大唐塔山煤矿有限公司山西大同037000 山西省煤炭地质115勘查院山西大同037003

大同煤田石炭-二叠纪煤层中的岩浆岩侵入造就了大量的接触变质煤,降低了煤的利用价值。为了详细探讨岩浆岩体距煤层距离对煤的物理化学性质影响,通过对塔山井田5222巷的辉绿岩岩墙及周围煤层的地质编录、系统采样,及煤样的煤岩学分析、... 详细信息

大同煤田石炭-二叠纪煤层中的岩浆岩侵入造就了大量的接触变质煤,降低了煤的利用价值。为了详细探讨岩浆岩体距煤层距离对煤的物理化学性质影响,通过对塔山井田5222巷的辉绿岩岩墙及周围煤层的地质编录、系统采样,及煤样的煤岩学分析、工业分析和元素分析,研究接触变质带的煤岩煤质特征。结果表明:接触变质煤在高温条件下生成各种天然焦微观结构,如镶嵌结构、流动结构、热解碳等;侵入体对煤层的瞬时加热显著提升了热变煤的煤级,镜质体最大反射率由正常煤的0.67%~0.87%增至接触变质煤的0.94%~3.67%;接触变质煤中水分含量和灰分产率显著升高,挥发分产率降低;靠近岩墙的煤样中C含量上升,H、N、O含量下降。综合分析认为,岩墙接触变质作用对煤层的影响范围约4.5 m,即1.25倍岩墙宽度,而严重变质带为1.6m。研究成果为煤的开采利用评价提供依据。

关键词：辉绿岩岩墙接触变质作用煤岩学塔山井田大同煤田

大同煤田煤中微量元素富集特征及共生关系成因研究

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煤炭科学技术 2019年第11期47卷 189-195页

作者：覃轩山西省煤炭地质勘查研究院

山西是煤炭资源大省,但在煤中共伴生矿产资源的开发上却处于落后地位,为摸清山西省大同煤田煤中微量元素的赋存情况,实现“一矿变多矿”,采用了收集钻孔资料和煤矿井下采样测试相结合的手段,对获得的煤样中微量元素的含量数据进行了聚... 详细信息

山西是煤炭资源大省,但在煤中共伴生矿产资源的开发上却处于落后地位,为摸清山西省大同煤田煤中微量元素的赋存情况,实现“一矿变多矿”,采用了收集钻孔资料和煤矿井下采样测试相结合的手段,对获得的煤样中微量元素的含量数据进行了聚类分析和相关性分析,分别从沉积物源性质、沉积古地理环境、岩浆活动和构造运动4个方面对煤中微量元素的成因进行了分析。研究结果表明:大同煤田侏罗系煤层中轻度富集元素为Rb,山4号煤层中轻度富集元素为Ga、Th、U,3-5号煤层中轻度富集元素为Li、Ga和Th,8号煤层中轻度富集元素为Li、Ga、Th、U;煤中Li、Ga、V、Rb、Cs、Sc和稀土REE类质同相存在黏土矿物中,U和Th主要赋存于无机矿物锆石和磷灰石中,Ge主要赋存在煤有机质中,V主要赋存在太原组8号煤层中;煤中Al、Li、Ga、Rb、Cs、Sc和REE主要是以细颗粒黏土矿物的形式带被到泥炭沼泽沉积到煤中,U和Th的成因与岩浆的侵入活动有关,Ge的成因则和腐植酸的吸附有关。

关键词：大同煤田煤中微量元素富集特征共生关系

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大同煤田构造特征及太原组赋煤边界

煤田地质与勘探 2015年第5期43卷 1-7页

作者：郭万忠程岳宏高宇平陈振国张郑伟王存大同煤矿集团有限责任公司山西大同037003 中国地质大学能源学院北京100083 同煤集团同发东周窑煤业有限公司山西大同037000

为了总结大同煤田构造特征及二叠系太原组赋煤边界形成条件,结合野外露头、钻孔岩性、三维地震等资料,分析了大同煤田构造区带划分、地层结构样式、构造演化及应力场特征,明确了二叠系赋煤边界成因机制。研究表明:晚古生代以来,大同煤... 详细信息

为了总结大同煤田构造特征及二叠系太原组赋煤边界形成条件,结合野外露头、钻孔岩性、三维地震等资料,分析了大同煤田构造区带划分、地层结构样式、构造演化及应力场特征,明确了二叠系赋煤边界成因机制。研究表明:晚古生代以来,大同煤田主要经历了印支、燕山和喜山期3期构造运动,其中燕山期构造最为复杂,具有幕式、挤压伸展交替演化特征,控制了煤田现今的构造格局;煤田由东部逆冲断裂构造带,中部向斜–单斜构造带和西部隆起构造带组成,煤田内部断裂多为NW-NWW和NE-NEE向,前者形成时期早,规模普遍较大;不同构造期应力作用控制着二叠系煤层的赋存特征,印支早期NS向挤压作用,控制煤田东北部边界,燕山期控制煤田东缘、西缘和西南缘边界。

关键词：赋煤边界地层结构构造演化二叠系大同煤田

大同煤田(北区)煤层底板独立岩溶水系统突水脆弱性评价研究

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煤炭工程 2021年第6期53卷 130-134页

作者：李冲杨文凯杨斌董远卓杨亮中国煤炭地质总局水文地质局河北邯郸056004 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 中国煤炭地质总局第三水文地质队河北邯郸056004 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

为准确评价大同煤田(北区)煤层底板岩溶突水危险性,通过大规模勘查对大同煤田(北区)岩溶水系统展开了调查和研究,确定了研究区独立的"大同煤田岩溶水系统",并对其边界进行了圈定。在此基础上,利用基于GIS-AHP的脆弱性指数法对研究区煤... 详细信息

为准确评价大同煤田(北区)煤层底板岩溶突水危险性,通过大规模勘查对大同煤田(北区)岩溶水系统展开了调查和研究,确定了研究区独立的"大同煤田岩溶水系统",并对其边界进行了圈定。在此基础上,利用基于GIS-AHP的脆弱性指数法对研究区煤层底板岩溶突水危险性进行了预测和评价,研究结果表明:3号煤层赋存范围内大部分为安全区;5号煤层大部分为安全区和过渡区,危险区主要集中在中西部多数构造区域与燕子山井田东部、东周窑井田中东部、同忻井田西北部和马脊梁井田北中部;8号煤层过渡区和危险区面积明显增加,主要分布在东周窑井田、燕子山井田、马脊梁井田西南部和塔山井田西南部。

关键词：大同煤田独立岩溶水系统底板突水脆弱性指数法

大同煤田塔山煤矿石炭系煤纳米结构对岩墙侵入的响应研究

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大同煤田塔山煤矿石炭系煤纳米结构对岩墙侵入的响应研究

作者：林炜丽东北石油大学

学位级别：硕士

区别于深成变质作用形成的煤,岩浆侵入形成的接触变质煤具有快速热变特征,致使其物理化学性质发生了明显的非线性变化,影响了煤的开采与利用。精细表征接触变质煤的纳米结构(化学结构和孔隙结构)是探明热变煤特殊性质的基础,对系统认识... 详细信息

区别于深成变质作用形成的煤,岩浆侵入形成的接触变质煤具有快速热变特征,致使其物理化学性质发生了明显的非线性变化,影响了煤的开采与利用。精细表征接触变质煤的纳米结构(化学结构和孔隙结构)是探明热变煤特殊性质的基础,对系统认识煤的接触变质作用机理和煤的清洁利用具有重要的理论与现实意义。山西大同煤田石炭系煤层岩浆侵入体现象普遍存在,是分析接触变质煤的天然场所。为此,本文以大同煤田塔山煤矿接触变质煤为研究对象,联合工业分析、元素分析、光学显微镜和扫描电镜测试方法分析了距岩墙侵入不同距离内煤变质程度、元素组成和微观结构分布的差异性,明确了不同变质程度热变煤的微观结构特征。在此基础上,采用高级固相核磁共振技术定量化表征了煤脂族基团和芳香官能团的变化特征,探讨了岩墙侵入对煤化学结构的影响;联用低温气体吸附(N、CO)和小角X射线散射技术(SAXS)研究了脱灰前后热变煤的孔隙分布特征,分析了岩墙侵入模式下有机化学结构和无机矿物协同演化作用下煤纳米孔隙的变化规律。基于上述工作,阐明了煤纳米结构对岩墙侵入的响应。主要研究成果包括:(1)依据煤岩参数变化特征,接触变质煤可划分为严重热变煤(R>2%)和轻微热变煤(1%煤内在水分和灰分含量上升,挥发分含量降低,天然焦脱挥发分气孔发育,具有明显的镶嵌结构和流变现象,含有一定量的热解碳,具有较多的碳酸盐类矿物和粘土矿物。轻微热变煤中天然焦组分比例下降,热变结构明显减弱,矿物类型以高岭石为主,脆性破裂张裂隙发育。(2)受岩墙侵入影响,煤化学结构的演化表现出“渐变”与“突变”的特征,突变点是焦煤至无烟煤阶段。接触变质煤化学结构的演化可划分为三个阶段:(1)烷基侧链脱落致芳碳率提高,演化机制以芳构化作用为主,表现为:(1)CCH基团的脱落显著大于CCH基团,即更多是侧链的断裂,而不是芳环上CH基团的脱落。(2)稠环芳香团簇大小增长缓慢,芳碳率和非质子化碳的增加更多是2-3个芳环的增加所致;(2)稠环芳香团簇显著增大,烷基侧链脱落速率依然较大,环缩聚作用控制了芳碳率的增大。表现为:CH和CH基团含量均显著降低,稠环碳原子数急剧增大,非质子化碳含量迅速增大,但质子化碳含量微弱下降;(3)质子化碳含量急剧下降,靠近侵入体的煤样内保留了较高含量的烷基和含氧基团。(3)受岩墙侵入影响,微孔和中大孔的孔隙度、孔体积和比表面积均随着煤变质程度的升高呈U型变化趋势,区别于正常变质煤样,“U”型拐点的R约为1.55%。接触变质作用新生成的矿物增加了中大孔含量,但充填了0.4-0.7nm的孔隙,由此降低了微孔孔隙度。与此同时,当R煤样尤为显著,同时增加了孔隙分布及表面的非均质性。

关键词：大同煤田煤阶岩墙侵入煤化学结构纳米孔隙

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大同煤田火成岩侵入特征研究

大同煤田火成岩侵入特征研究

作者：李凯杰太原理工大学

学位级别：硕士

大同煤田石炭-二叠煤系地层受到印支期和燕山期大面积的火成岩侵入,对煤层结构产生了极大破坏并降低了煤的利用价值,严重影响了煤矿的安全生产和经济效益。研究火成岩空间分布特征、形态学特征和煤与火成岩之间的相互作用过程,对煤矿安... 详细信息

大同煤田石炭-二叠煤系地层受到印支期和燕山期大面积的火成岩侵入,对煤层结构产生了极大破坏并降低了煤的利用价值,严重影响了煤矿的安全生产和经济效益。研究火成岩空间分布特征、形态学特征和煤与火成岩之间的相互作用过程,对煤矿安全高效的开采、完善煤接触变质作用的研究有重要的工程和科学意义。通过分析大同煤田7个井田的地质勘探资料、地质编录和样品测试分析等手段,结合前人研究成果,对大同煤田北部石炭-二叠含煤地层中火成岩的平面和空间分布特征、形态学特征和煤-火成岩相互作用进行了研究。得到了如下认识:(1)东周窑井田是大同煤田7个井田中受火成岩侵入最严重的井田。钻孔揭示85%的火成岩位于山号和5号煤层中,15%的火成岩侵入K砂岩至山号煤层之间的砂泥岩地层,8号煤层中仅有一个钻孔揭露火成岩。上述火成岩在纵向上地层中的差异分布可归因于地层硬度差异、均一程度和中性浮力作用。横向上,侵入地层中火成岩厚度最大的位置均位于井田的北部,井田中部和南部煤层中局部可见较厚的火成岩分布,这些位置可能是岩浆的上升通道。接近于上升通道的火成岩多顺煤层上部或煤层顶板侵入并构成直接顶,随距离增加,火成岩侵入位置多顺煤层下部或煤层底板侵入并构成直接底。需要指出,地层中的断层会局部改变火成岩的横向分布。(2)大同煤田煤层中发现的4处岩床形均呈现出由若干不规则椭圆状侵入体组合而成的指状结构,这种结构是低粘度岩浆在高粘度的液化后的煤层中运移时形成的。指状结构共分为手指形成、手指膨胀和手指融合三个阶段,通过指状结构的阶段性可以判断这4处剖面中火成岩均属于第二、三阶段并且岩浆流向与剖面垂直。煤和岩浆的粘性-粘性接触及接触时大量气体的释放导致煤-火成岩接触带出现煤与火成岩混合的混积结构。(3)岩浆侵入导致煤层出现接触变质作用,煤层脱挥发分释放的CO也会使火成岩与煤层接触的位置发生碳酸盐化作用,表现为镁铁矿物蚀变为以菱铁矿为主的碳酸盐矿物。由于岩墙切穿地层,导致岩墙两侧的地下水活动增强,使得岩墙边缘的斜长石出现钠长石化,进而形成大量的高岭石。与岩墙不同的是,岩床与煤层接触时具有接触煤层体积大、接触时间长、温度降低速度慢和顺层侵入的特点,使得岩床边部的碳酸盐化作用更加强烈,但不会出现明显的粘土化作用。

关键词：大同煤田火成岩侵入规律形态学煤岩相互作用

大同煤田火成岩的侵入特征及接触变质煤的煤岩学研究

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大同煤田火成岩的侵入特征及接触变质煤的煤岩学研究

作者：马宏涛太原理工大学

学位级别：硕士

大同煤田石炭-二叠系煤层中广泛分布有印支期火成岩,对煤矿生产造成了严重的影响。对火成岩侵入特征的研究有助于揭示侵入体的时空分布规律,对进一步揭示火成岩的侵入机制、指导煤矿的安全高效生产具有重要的意义。研究接触变质煤的煤... 详细信息

大同煤田石炭-二叠系煤层中广泛分布有印支期火成岩,对煤矿生产造成了严重的影响。对火成岩侵入特征的研究有助于揭示侵入体的时空分布规律,对进一步揭示火成岩的侵入机制、指导煤矿的安全高效生产具有重要的意义。研究接触变质煤的煤岩学、地球化学特征为揭示接触变质作用机理和煤化作用过程、寻找煤系地层中的共伴生矿产、煤炭资源的高效清洁利用提供理论依据。为此,本文以大同煤田石炭二叠煤系地层中的侵入岩分布特征及其接触变质煤煤岩学、地球化学为主要研究内容,通过907个钻孔揭露的煤层结构、侵入岩厚度、煤层总厚度等数据,基本明确了火成岩侵入体在多采掘空间层面的分布特征;应用光学显微镜、扫描电镜、ICP-MS等手段,对接触变质煤煤岩学变化特征、主微量元素赋存特征进行了分析,获得了以下主要认识:1.大同煤田山号、2号、3-5号、8号煤层中分布有不同规模的火成岩侵入体,侵入体主要集中在大同煤田北部,南部区域较少。火成岩侵入体沿煤层顶板、底板或层间薄弱面贯入煤层,侵入岩多以岩床形式产出,局部为岩墙。从侵入体向两侧依次出现天然焦、热变煤和正常煤。2.火成岩侵入体对接触变质煤的煤岩煤质特征造成了严重的影响。接触变质煤的镜质体最大反射率>1%,干燥基挥发分产率一般煤可分为天然焦和热变煤,天然焦与侵入体直接相邻或镜质体最大反射率>2%,热变煤的镜质体最大反射率介于1%-2%。天然焦可分为块状焦、砾状焦、粒状焦三种类型,热变煤的宏观煤岩特征与正常煤的无明显差异。接触变质煤中存在小球体、细粒、粗粒镶嵌体,热解碳等新生显微组分,意味着岩浆侵入煤层时,煤已达到低煤级烟煤阶段。3.主微量元素分析表明,不同热变程度煤中元素的富集与分布存在较大差异。接触变质煤中Si O、AlO、Mg O含量显著升高,Ca O、Ti O、PO的含量略高于中国煤均值。较为富集的微量元素有F、Sr、Zr、Hf、Li、Th,含量较低的微量元素有Cd、B、Bi、As、Hg,正常含量水平的元素有Ga、Cu、U、Ba、Ta、Pb、Sc、Tl、Be、Cr、W、Mo、Rb、V、Sb、Co、Zn、Ni、Se、Nb、Cs。对接触变质煤中微量元素的赋存状态研究表明Nb、W、Ta、Th、U、Be、V、Zn、Ga、Rb、Ba、Sc、Ni、Mo、Cd、Zr、Hf、Co、Cu、In、B的赋存状态与铝硅酸盐矿物有关;Sb、Pb的赋存状态与有机质有关;Li、Cs、F、As可能与黏土矿物有关,也有可能赋存在有机质中;Bi、Se、Hg可能赋存于煤中的硫化物中;Sr赋存于磷酸盐矿物中;Cr、Tl的赋存状态与铁镁矿物有关。接触变质煤中Cs、Rb、As、Ba、Nb、W、Ta、Cr、Th、Li、V、Hf、Zn、Zr、Sc含量较高,它们的增加可能与接触变质带内形成了较多黏土矿物有关;Hg、Sb、B在接触变质煤中含量较少,它们的减少可能与火成岩侵入过程中元素的挥发有关。

关键词：大同煤田火成岩接触变质作用煤岩学微量元素