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：谢志清 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
基于露头剖面与钻井资料，系统开展沁水盆地东北缘七元矿区石炭-二叠纪近海型含煤岩系层序-古地理演化与聚煤规律研究。根据岩性及岩相类型，识别出三角洲、潮坪-潟湖、碳酸盐台地等沉积体系类型，区内太原组15号煤形成于潮坪-潟湖环境，山西组3号煤层形成于由下三角洲平原分流间湾演化而来的泥炭沼泽环境。依据区域不整合面、海侵方向转换面、下切谷冲刷面等层序界面，将区内含煤岩系划分为3个三级层序，层序Ⅰ对应于本溪组以及太原组下部至15号煤层顶面，层序Ⅱ对应于太原组庙沟灰岩至山西组底部北岔沟砂岩底面层段，层序Ⅲ与区内山西组对应。根据钻孔剖面岩性资料绘制了地层厚度等值线图、石灰岩厚度等值线图、砂泥比等值线图和煤层厚度等值线图，恢复出各层序古地理。主要古地理单元有碳酸盐台地、潮汐砂坝、潟湖、潮坪及三角洲平原等，研究区主力海侵方向由层序Ⅰ的北东向，转变为层序Ⅱ、层序Ⅲ的南东向，海侵格局发生显著转换。层序Ⅰ主要为潮坪-潟湖、碳酸盐台地及潮汐砂坝沉积环境，煤层发育较好，是主要的聚煤时期，15号煤主要形成于潮坪环境；层序Ⅱ沉积环境主要由潮坪-潟湖向三角洲沉积转变，聚煤作用较强；层序Ⅲ发育局部可采煤层，沉积于三角洲平原环境。
为揭示宁南煤田王洼矿区西部石炭-二叠系太原组煤层的地球化学特征，以王洼矿区西部石炭-二叠系太原组煤层22~#煤、21~#煤、20~#煤、19~#煤及其顶底板为研究对象，通过工业分析、煤岩组分鉴定、X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、扫描电镜能谱（SEM-EDS）等多种测试手段，分析了王洼矿区西部石炭-二叠系太原组煤层样品的煤岩煤质、矿物学和元素地球化学特征。结果表明，王洼矿区西部太原组煤中显微组分以镜质组为主，惰质组次之，煤层整体煤质稳定，属于低水分、特低-低灰分、高挥发分煤。22~#煤矿物以伊利石为主，21~#煤、20~#煤和19~#煤均以高岭石为主；22~#煤顶底板以高岭石为主，21~#煤和20~#煤顶板石英含量较高，20~#煤和19~#煤底板方解石明显富集。王洼矿区西部太原组22~#煤、20~#煤和19~#煤中常量元素氧化物含量以SiO_2为主，21~#煤以Fe_2O_3为主。顶底板样品中SiO_2和Al_2O_3普遍较高，20~#煤和19~#煤底板CaO含量显著升高。与世界黏土均值相比，顶底板中W、Bi、Zr、Ba、Sr等元素富集，其中22~#煤顶底板Tl、Bi、W及19~#煤底板Sr、Ba富集程度较高。与世界煤、中国煤均值相比，煤层中W、Bi、Co、Cr、Zn、Sr、REY等表现出不同程度富集，21~#煤和20~#煤中Bi、W富集最为显著，部分达到高度富集或异常富集水平。本研究明确了王洼矿区西部太原组煤层煤质、矿物及地球化学分层差异特征，揭示了区内煤系关键金属的富集潜力，可为宁南煤田太原组煤系战略性矿产勘查评价、煤炭清洁高效利用、煤系关键金属资源潜力勘探与综合开发利用提供可靠的基础数据与科学理论支撑。
综合利用测井曲线、岩心特征和野外剖面等资料，对黔西北地区可乐向斜上二叠统进行沉积微相研究，划分出河流相、三角洲相和障壁海岸相3个沉积相类型及分流河道、分流间湾、水下分流河道等15个沉积微相。基于沉积相标志，在单井沉积微相划分的基础上，结合砂地比和层序地层理论对可乐向斜连井剖面的沉积相展布进行分析，发现分流河道、分流间湾，以及泥炭沼泽发育厚度大、分布范围广、出现频率高，是研究区的主要沉积微相类型，进而探讨其沉积模式。以可乐向斜ZK7井、ZK8井的实验数据为基础，探讨可乐向斜各勘探区煤系气共探共采的潜力，认为可乐向斜西部结构、辅助勘探区无煤系气勘探潜力，中部财神勘探区具有煤系气勘探潜力，东部青场勘探区具有较大的煤系气开发前景。
宁夏石嘴山矿区构造复杂，是制约煤炭煤层气资源高效勘探开发的主控因素。基于三维地震资料，结合区域构造背景、煤田钻孔与煤层气钻井资料，厘清断层与煤层空间展布特征，分析控煤构造样式类型与分布特征，揭示构造演化及控煤作用。研究结果表明，石嘴山矿区前新生界属贺兰山推覆构造前锋带，主体是受F_1逆冲断层控制的褶皱冲断带，F_1断层具有上陡下缓、向下逐渐滑脱的几何学特征；上盘含煤地层强烈褶皱变形且次级断层相对发育，控煤构造样式主要是对冲式、背冲式、逆冲断夹块和逆冲褶皱，含煤性差，而下盘含煤地层以单斜为主，构造变形较弱，煤层保存较好；在晚石炭世—早二叠世为广泛聚煤期，局部发育正断层，中生代挤压作用下F_1逆冲断层形成并推覆运动，上盘含煤地层强烈褶皱变形并抬升剥蚀，下盘含煤地层变形弱，仅在斜坡边缘带有局部抬升。新生代矿区受区域右旋走滑活动影响，下盘中南部发育走滑花状构造，走滑断裂活动对煤层起剪切破碎作用。F_1断层逆冲活动分段性导致差异控煤作用，断层中段落差和水平位移量最大，煤层抬升幅度和垂向叠置范围最大，断层南段落差和水平推覆位移量最小，煤层抬升幅度和垂向叠置范围最小。研究认为F_1断层是控制矿区煤炭资源分布格局的核心要素，其逆冲推覆的分段性是该区“差异控煤”的根本机制。研究成果深化了对贺兰山构造带东北缘地质演化的认识。
二连盆地下白垩统赛汉塔拉组是重要的含煤岩系，但其内部聚煤规律及控制机理尚不明晰。聚焦于马尼特坳陷西缘的白音乌拉煤田，针对其南、北部聚煤条件差异显著的科学问题，综合运用钻孔、测井、地震及煤岩测试资料，在精细层序地层格架约束下，引入可容空间与沉积物供给比值（Accommodation/Sediment Supply,A/S）开展沉积动力学半定量化研究。研究将赛汉塔拉组划分为1个完整的三级层序，确认湖侵体系域为关键聚煤期。定量计算揭示：北部陡坡带属“可容空间主导型”，泥炭沼泽稳定，形成了高镜质组含量的巨厚煤层；南部缓坡属“沉积物供给过补偿型”，环境动荡，仅发育1～4 m的薄煤层；西南缓坡带则为过渡类型。本研究首次通过数据量化，实证了“北断南超”构造格局通过控制A/S值的空间分异，是导致聚煤差异的根本动力机制，建立了断陷盆地“构造控A/S、A/S控聚煤”的差异成煤模式，为二连盆地及类似盆地的深部煤炭资源勘探提供了新的理论依据与预测准则。
中国煤田地质背景复杂，聚煤期后多期构造叠加改造使得一些成煤条件好的矿区的煤层赋存状态发生深刻变化。以陕北侏罗纪煤田神府矿区沙梁煤矿为例，依托区内地质勘查、三维地震勘探成果，以及井巷揭露的地质资料，在分析矿井沉积构造演化的基础上，采用数理统计方法，对矿井断层及其组合特征、构造成因及发育规律等进行了研究。以安全、高产为目标，提出了与构造条件相适应的采煤方法。研究结果表明，Kimmeridgian-Tithonian期发生的燕山运动Ⅲ幕，鄂尔多斯陆块在北西西-南东东向水平构造应力持续作用下发生强烈挤压变形，北部蒙陕接壤处陆块脆性破裂形成清水-大昌汗伸展断层带和木瓜-大柳塔伸展断层带。沙梁煤矿位于清水-大昌汗伸展断层带中东部，由近百条正断层及其断夹块组成形态不对称的地堑系，四个世代断层是非共轴递进剪切变形的产物，构造控煤样式有垒-堑式和阶梯状。断层发育使盘区大巷掘岩率达51.5%～81.44%、顺槽掘岩率达39.2%～47.4%。同时，工作面挑顶割底过断层既增加了采煤机割岩量和灰分含量、顶板管理难度，降低煤质发热量，同时造成煤炭销量、售价下滑。因断层引起的地质构造复杂—极复杂矿区不宜建成大型或超大型矿井，井田划分与矿井设计前应开展三维地震勘探，建立矿井构造格架；开采水平和采区设计应结合高精度物探和井下揭露的地质信息深入剖析矿井构造成因，总结矿井构造发育规律，精准预测预报断层。建议沙梁煤矿综采工作面应布置在大致平行断层走向的断夹块内，尽可能不跨越断层。否则，采用短壁工作面综采机组，并超前增强支护。
为探究不同因素对煤层瓦斯有效抽采半径的影响，基于COMSOL数值模拟软件，构建了煤与瓦斯流固耦合模型，采用控制变量法研究了抽采时间、初始瓦斯压力、钻孔孔径、抽采负压、钻孔间距等主控因素对煤层瓦斯有效抽采半径的影响，并结合多元线性回归法量化各因素权重，分析了煤层瓦斯有效抽采半径主控因素的影响特性。结果表明：抽采时间和钻孔孔径对煤层瓦斯抽采效果的影响最为显著，其中抽采时间与有效抽采半径呈线性正相关，钻孔孔径增大可一定程度上扩展抽采范围；初始煤层瓦斯压力与有效抽采半径呈负相关，过高的初始煤层瓦斯压力会降低抽采效率；钻孔间距存在合理分布区间，超过该区间易出现抽采盲区；抽采负压对煤层瓦斯有效抽采半径的影响较小，盲目增大抽采负压可能引发漏气问题。通过研究发现，在煤矿井下实际抽采过程中可以优先调控抽采时间和钻孔孔径等占比高的权重因素，对于初始煤层瓦斯压力较高的煤层，可以配合增透等强化抽采措施，研究成果能够为瓦斯抽采工程实践提供一定的理论参考。
煤炭作为我国能源体系的支柱，长期以来支撑经济社会快速发展，但其在采选等阶段产生的碳排放问题日益凸显。科学量化并有效控制煤炭采选环节的碳排放，是我国实现“双碳”目标的关键制约因素。高瓦斯矿井因煤层气逸散性强、能源消耗集中，碳排放强度显著高于普通矿井。以恒源煤矿（高瓦斯矿井）为研究对象，构建涵盖采选阶段直接排放（化石燃料燃烧、CH_4和CO_2逃逸）与间接排放（净购入电力、热力隐含排放）的全过程核算模型。通过分析2020—2024年相关活动水平数据发现，甲烷逸散排放为最大碳排放源；购入电力、热力依次为第二、第三碳排放源。基于核算结果提出减排对策：选用倾斜长壁综采技术，结合高强度支护与矸石减排工艺，实现井工高瓦斯矿井安全高效开采与源头降碳；建立实时监测体系，对不同浓度瓦斯采用差异化利用方式，实现甲烷高效转化与减排；构建实时感知、智能决策的动态调控体系，实现按需通风，降低通风能耗和瓦斯排放；部署光伏发电、利用储能系统及回收低品位能源，替代传统供电，降低煤矿生产的间接碳排放。综上，减少煤炭采选阶段的甲烷逃逸排放和传统电热能消耗至关重要，研究结果可为华东地区井工高瓦斯煤矿的碳排放核算和减排方案设计提供科学指导。
以重庆DL煤矿区为研究对象，综合运用水化学分析、氢氧稳定同位素示踪与微生物群落高通量测序技术，系统解析了煤矿区上游背景水体、矿井水及下游受纳水体的环境演化特征与污染来源。水化学与同位素结果表明，矿井水具有高TDS、高SO_4~(2-)及偏负δ~(18)O与δ~2H值，证实其为经历长期水-岩相互作用的地下水，并显著影响了下游水体离子组成与同位素特征。微生物群落分析表明，相比上游背景水体，矿井水物种丰富度上升而均匀度下降，反映出高TDS、高SO_4~(2-)环境对微生物群落的筛选作用，促使变形菌门等耐性类群显著富集。下游水体具有最高的Alpha多样性，其群落结构在门、属水平均呈现出上游与矿井水的混合特征。中性群落模型分析表明，矿井水群落构建主要受环境选择控制，上游以随机过程为主，下游则为过渡状态，从生态过程层面证实矿井水排放对下游微生物群落构建的影响。功能预测显示代谢功能存在显著空间分异：上游以好氧化能异养为主；矿井水以硫氧化、暗氢氧化为核心的化能自养模式；下游则呈现混合与恢复特征。系统发育溯源进一步证实，下游水体中关键硫循环功能菌与矿井水菌株亲缘关系紧密，证明了矿井水微生物向下游的输送。本文构建了水化学-同位素-微生物多技术融合的溯源框架，为煤矿区水环境污染诊断与生态效应评估提供了科学依据。