期刊名称： 《中国煤炭地质》 创办日期： 1989年
主管单位：国务院国有资产监督管理委员会
主办单位： 中国煤炭地质总局 主编：张德高 刊期：月刊 出版地：北京市 国内统一刊号(CN)： 10-1364/TD 国际标准刊号(ISSN)：1674-1803
温度是影响燃煤过程锂迁移转化重要的参数之一。研究煤中锂在不同燃烧温度条件下的富集规律，对煤灰中锂的预富集和提取利用具有重要意义。采取淮北煤田富锂煤样，将其置入马弗炉中在不同温度条件下等温燃烧120 min获得煤灰，采用X射线衍射（XRD）、X-射线荧光光谱（XRF）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对煤及煤灰中锂元素进行测试分析。结果表明：淮北煤田煤中锂含量高于世界煤背景值，超世界均值6倍；煤灰中锂具明显的富集，且在600℃的温度下，煤灰中锂富集程度最高，含量为原煤含量的9倍；煤灰中锂的富集程度与灰分产率和挥发分呈负相关，与原煤碳含量呈正相关。从煤灰中提取锂时不仅要考虑煤和煤灰中锂的含量，还需关注原煤的煤质特性。
煤层气富集区的精准预测直接关系到井位部署和开发方案有效制定。以影响煤层气富集的地质因素入手，从地质构造控气作用、埋深和上覆地层厚度、沉积环境、煤层厚度、煤岩显微组分、煤变质作用、孔隙结构和地层压力八个方面研究对煤层气富集的影响；简要介绍了研究区常用的煤层气选取评价体系之后，从物质基础、吸附性能及地质条件三方面优选了厚度、镜质组、灰分、吸附饱和度、地解比、储层压力、构造条件及埋深等作为高产富集区的评价指标，利用多层次模糊评价方法对其进行富集区优选。研究结果表明，研究区发育两个富集区，分别为韩试13-韩试10-11韩11韩8-03井区；韩-4韩6宜18-20宜14-18井区。
淮南矿区煤层气资源丰富，为更加清晰探究矿区煤层气地质特征及开发潜力，首先采用地质勘探资料与实验室分析测试数据研究了潘三井田煤层气地质特征，再基于煤层气含量、埋深、厚度和资源丰度等参数划分了资源有利区，采用数值模拟技术预测了煤层气井的产能，最后施工一组煤层气井组进行验证。结果表明：潘三井田南部区域11~(-2)煤层较厚、含气量较高、埋藏深度适中、构造简单，储层条件有利于煤层气赋存；构造煤发育，煤储层渗透性非均质较强，煤层气抽采难度大；资源有利区位于井田南部，面积16.50 km~2，产能超过储量规范；施工的PS-U2井组的排采数据表明产量较高，证实潘三井田南部11~(-2)煤层具有较好的煤层气开发潜力。
为提升基坑降水工程中降水效率，减少过度的抽水设计，节约工程成本，基于目标函数法建立的基坑降水优化模型，以基坑降水工程总成本为目标函数，以防渗帷幕深度、抽水井数量、单井抽水量为设计变量，对基坑降水方案进行优化设计，求取不同防渗帷幕深度下的抽水井数量与单井抽水量，利用MATLAB软件中的Fmincon函数对优化模型求解。通过此优化方法对海太过江隧道南岸明挖段盾构井基坑进行优化设计，并利用Visual MODFLOW Flex软件对优化方案验证分析。结果表明，在保障周围环境安全、满足工程设计要求的前提下，Fmincon函数优化方案较原方案防渗帷幕深度减少13 m；抽水井数量减少7口，井深累计减少260 m；抽水井一昼夜抽水量累计减少13 675 m~3；总成本累计减少约16.8%。因此，基于目标函数法利用Fmincon函数进行基坑降水优化设计是合理可行的。
为了查明地下采煤引发黄土坡体裂隙化差异的主控因素，并为准确开展矿区黄土灾害治理提供理论支撑，本文通过物理模型试验，开展地下采煤条件下不同采深采厚比及不同斜坡形态下黄土坡体破裂效应试验，对裂隙密度、扩展规律、产状和坡体变化进行对比分析。结果表明：采深采厚比为19时的黄土坡体裂隙密度明显大于采深采厚比为40时黄土坡体裂隙密度，采深采厚比是黄土地下采煤引发黄土坡体裂隙发育的主控因素，采深采厚比小，黄土坡体越破碎；裂隙产状以与坡面近垂直裂隙为主，与坡面近平形裂隙在采深采厚比大时较发育，且受斜坡形态影响；采深采厚比为19时坡度变化大于采深采厚比为40时，且凸形坡坡度增加程度大于直线形坡；直线形坡最大位移随坡度增大由坡面转向坡肩，凸形坡最大位移集中在坡面凸起部位；地下采煤作用造成黄土坡体位移和坡度变化受采深采厚和斜坡形态共同控制，但采深采厚比为主控因素。
煤与瓦斯突出危险性区域预测是煤与瓦斯突出煤层回采的先决条件。从杨河煤业22161工作面区域揭露煤层以及井下巷道钻孔定点取样，现场观察并测试了二1煤层煤的破坏类型、瓦斯压力、煤层瓦斯井下解吸量，实验测试了煤层瓦斯残存量、煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数。结果表明：22161工作面区域二1煤层煤的破坏类型为Ⅳ～Ⅴ类；相对瓦斯压力(p)为0.02～0.06 MPa；瓦斯含量(W)为2.94～3.77 m3/t；瓦斯放散初速度(Δp)为21～23 mmHg，坚固性系数(f)为0.13～0.16。综合单项指标法和地质分析法预测22161工作面区域二1煤层在预测范围内标高-91.9 m及以上范围内无突出危险。
煤岩可钻性的预测是实现煤矿井下智能化钻探的基础。提出一种以钻进参数作为可钻性指标的分级方法，从钻进参数中选取4种影响岩石可钻性的等级因素，用主成分分析法（PCA）解释每种影响因素之间的相关性及贡献率，降低数据维度的同时提高预测能力。通过粒子群优化和支持向量机（PSO-SVM）算法开发，合理设置预测模型参数值。以淮南矿区现场实钻数据作为样本基础，建立煤岩可钻性预测模型。通过优化前后机器学习算法模型的预测对比结果表明，提出的预测方法对煤岩可钻性等级预测准确率达到97.5%，预测准确率相比传统方法更高。研究结果可以为煤矿井下钻进过程中的地层识别，实时优化钻机操控参数，实现自适应钻进控制提供理论依据。
中深层煤层气相关地质研究、成藏机理、储层物性等都取得了长足进展，但目前开发中仍沿用浅层气储层改造工艺，中深层煤层气配套储层改造工艺需求迫切。研究了左权西煤层气区块中深层煤层气勘探成果，针对中深层煤层气储层物性特征和地层条件，设计并应用了大规模压裂技术。研究认为，左权西区块中深层煤层气资源丰度大，资源潜力较大；统计了10口井27层（段）压裂情况，发现平均排量16～23.2 m~3/min，单煤层压入液量达到1 974～8 625 m~3，单层加砂量为210～892 m~3，最高施工压力达到64.5 MPa。各项参数上都达到或超过了“大规模压裂”的规模。通过分析压裂曲线，取得了良好的储层改造效果。
在断层区域范围内开采时，容易发生突水灾害事故严重威胁矿井安全。F_(14)断层是干河煤矿大角度高承压正断层区域，构造裂隙发育，含裂隙水且水压可达3～3.6 MPa，威胁矿井防水煤柱回收安全。考虑到断层影响深度大、范围广，根据涌水量分布情况，在平面和垂向上分成多个注浆段，实现从点到面全方位封堵。这样的注浆方式不仅降低注浆成本，同时能有效控制采区涌水量。完成注浆治理后，通过瞬变电磁探查和水化学特征分析，表明本次注浆有效的隔断了深部高承压含水层的水力联系，水样中TDS含量明显降低，脱硫酸作用减弱，加固了煤层底板，对于提高防水煤柱回收安全性，解放受水害影响的煤炭资源具有重要实践意义和经济价值。
以平煤八矿深部近距离煤层群开采为工程背景，通过理论计算、数值模拟以及现场实验研究，对深部煤层群开采条件下煤柱应力演化规律与优化设计方法进行了全面的分析和研究。建立了FLAC~(3D)数值模型，模拟了煤柱宽度为3～10 m时地层的应力场和位移场演化规律。结果表明，煤柱的宽度高于5 m后，煤柱的变形逐渐下降，抗变形能力增加，煤柱的宽度高于7 m后，煤柱内的煤体应力集中程度逐渐增加，巷道变形程度逐渐增大，并且在己_(16,17)近距离相邻煤层内会产生大范围的高应力集中现象，不利于巷道维护和己_(16,17)煤层的瓦斯治理。深部近距离煤层群开采条件下，煤柱的合理留设宽度在5～7 m。通过现场工业实验，有效验证了煤柱留设宽度为6m条件下的可靠性。
煤炭开采区地表形变具有大梯度、非线性等特点，单一的InSAR处理方法难以获取矿区连续且完整的地表形变结果。本研究对覆盖新密芦沟煤矿的2017年3月至2023年7月共计93景Sentinel-1A影像使用SBAS-InSAR和IPTA两种方法进行处理，同时利用Kriging插值对两种方法得到的形变结果进行集成，获取了矿区完整的地面形变信息。研究结果表明：芦沟煤矿开采导致地面沉降严重，2017年3月至2023年7月矿区内共形成6个沉降漏斗区，且有逐渐连成一片的趋势，SBAS-InSAR与IPTA得到的沉降区域在空间分布上基本一致，最大累计沉降量也基本相同；基于Kriging插值方法，集成IPTA和SBAS-InSAR两者的结果，可以在沉降漏斗边缘区域很好地保持了SBAS-InSAR的监测精度，并且有效地解决了SBAS-InSAR在沉降漏斗中心区由于失相干而无法获得形变信息的问题，进而可以得到完整的矿区地表变形信息，为矿区地面沉降控制及综合防灾减灾提供技术指导。
以内蒙古太西无烟煤为研究对象，采用HF-HNO_3法制备超纯煤，通过正交实验方法，分别分析了HF/HNO_3浓度、反应温度和反应时间等因素对超纯煤灰分的影响，获得了制备超纯煤的最佳实验条件，得到了灰分为0.03%的超纯煤；同时对HF酸的回收工艺进行改进，明显提升回收效果。
为了识别平阴县岩溶地下水中硝酸盐来源，以平阴县岩溶地下水为研究对象，综合利用水化学分析法和氮氧同位素示踪法判别了区内岩溶地下水中NO_3~-分布规律及来源。结果表明：研究区岩溶地下水为中性至弱碱性，Ca~(2+)为主要阳离子、HCO_3~-为主要阴离子，岩溶地下水水化学类型以HCO_3-Ca型为主，其次为HCO_3·SO_4-Ca型。岩溶地下水中硝酸盐平均浓度为64.22 mg/L,14个样品中硝酸盐含量超过III类地下水硝酸盐限量值，超标率56%；不同土地利用类型岩溶地下水中硝酸盐含量变化规律为城镇建设用地>旱地>林地。粪便和生活污水是研究区岩溶地下水中硝酸盐的主要来源，其次为农业活动中施用的化肥。建议以岩溶地下水为水源的高风险地区建立除硝酸盐系统，以确保饮用水安全。