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
国家对煤炭和铀矿等能源矿产资源需求持续增长，“煤铀兼探”模式对保障能源供应具有重要战略意义。基于中国北方聚煤盆地地质特征，系统分析煤与砂岩型铀矿空间分布规律及内在关联，构建了包含“钻探工程布设与放射性信息获取-放射性信息评价-物化探测量-钻探查证”的四阶段煤铀兼探方法体系。研究表明，煤与铀矿虽非共生关系，但在垂向呈“煤层-泥岩-含铀砂岩”分带、平面上铀矿多分布于盆地边缘构造斜坡带，氧化还原条件和构造活动是关键控矿因素。通过地面（航空）伽马测量、土壤氡气测量、分量化探测量以及重磁电震技术的协同应用，可有效识别铀矿体及控矿要素。二连盆地马尼特坳陷勘查中应用该方法体系成功发现多个大型铀矿产地。研究成果为北方沉积盆地煤铀资源协同勘探提供了科学范式。
二道岭煤田地处鄂尔多斯盆地西缘宁夏和内蒙古相邻的贺兰山汝箕沟一带，矿区内出露三叠系延长组，侏罗系延安组、直罗组和安定组。二道岭煤田延安组为区内含煤地层，赋存太西煤，恢复其沉积古环境，对研究煤田成煤机制、控煤条件及煤层赋存规律具有重要意义。通过岩相学、沉积构造、岩石化学及元素地球化学等方法，分析反演了研究区延安组沉积期的古环境。研究表明，二道岭煤田延安组形成于陆相河流-三角洲-浅湖环境；成煤期气候温暖潮湿，推算平均水温30.96℃；水深5～20 m，整体较浅；水体呈弱还原-还原环境。该结果为太西煤成煤机制及聚煤规律研究提供了基础地质依据。
松辽盆地下白垩统泉头组为油气勘探的重要目标层位。选取松辽盆地东南隆起区NGH2取心井中泉四段一期较为完整的河道相地层进行高密度采样，通过样品粒度测试，分析了沉积物垂向粒度变化特征，结合尤尔斯特隆图解量化河道垂向流速变化，从而深入认识单期次河道砂体沉积动力演化过程。结果表明:河道砂体粒度均值为0.66～3.24φ，整体标准偏差（σ_1）为0.25～0.70φ，偏度（S_K）为-0.41～0.21φ,各砂岩峰度在0.87～1.30φ，粒度频率曲线呈现双峰式、单峰式特征;不同类型砂岩概率累计曲线为典型的“二段式”，跳跃组分最为发育；在C-M图中样品点群呈牵引流特征；粉砂岩、细砂岩和中砂岩、粗砂岩的搬运流速分别集中在20.0 cm/s、20.0～22.0 cm/s、23.0～25.0 cm/s、36.0～38.0 cm/s；单期次沉积充填过程中伴随着河道挟沙能力自旋回衰减。
煤炭资源利用途径的适配性评价是提升能源利用效率与推进清洁化转型的关键环节。通过梳理前人研究成果和现行国家标准，明确了煤质评价的关键指标及其对煤炭资源利用途径的影响，提出了“采样测试-分质评价-分级评价”的煤炭利用适配性研究方法，并应用于榆树沟整合井田。研究对象煤质特征为低水分、低灰-特低灰、中高-高挥发分、低硫-特低硫、高-特高发热量、高热稳定性和中等-较难可磨性等。基于煤质适配性评价认为，B4、B5煤可作为一级固定床气化、二级水煤浆气流床气化、一级干煤粉气流床气化及一级动力用煤；B6煤层适用于二级固定床气化、二级水煤浆气流床气化、二级干煤粉气流床气化及二级动力用煤；B7煤适用于一级固定床气化、二级流化床气化、二级水煤浆气流床气化、一级干煤粉气流床气化及二级动力用煤。
榆横矿区煤岩、煤质特征较煤盆地其它矿区差异较大，影响煤炭资源的清洁高效利用。全面分析榆横矿区勘查资料的煤岩、煤质数据，发现：榆横矿区3煤以镜质组为主，煤质特征主要表现为特低-低灰分、高挥发分、中-中高硫，浮煤还具有低氯、低氟、低砷、低磷，是清洁潜势为好—较好清洁煤；焦油产率平均值达10%，是典型富油煤；950℃下对二氧化碳反应性α普遍低于60，哈氏可磨指数HGI平均为58，煤灰熔融软化温度（ST）平均为1 216.2℃，软化温度（FT）平均为1 257.4℃。榆横矿区3煤可作优质动力用煤、低温干馏富油煤、煤油共炼用煤、水煤浆气流床和干煤粉气流床气化用煤，部分作为直接液化用煤加以利用，不适宜作为流化床气化用煤。
天然氢作为零碳排放的清洁能源，其研究对推动能源转型和实现“碳中和”具有重大意义。对天然氢的成因机制、控制因素与分布规律进行了系统研究。结果表明：天然氢的成因机制复杂，主要包括无机成因（如水岩反应、深源地幔脱气、地壳水的辐射裂解）和有机成因（如有机质热解与裂解、微生物作用）。天然氢的富集受断裂带、克拉通盆地、岩石类型、地球化学特征等多因素协同控制，赋存形式多样，包括游离态、溶解态和吸附态；天然氢资源在全球范围内分布广泛，国内天然氢的富集区主要集中分布在阿尔金断裂带及两侧盆地区、三江构造带、龙门山断裂带及周缘盆地区、郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区。本研究厘清了天然氢的多成因机制与富集主控因素，为其勘探开发靶区优选提供了理论依据，对推动其在能源转型中的应用具有重要价值。
风化基岩水是神南矿区面临的主要水害威胁，深入研究其富水特征及影响因素对矿井安全生产意义重大。以神南矿区三个大型生产矿井风化基岩含水层为研究对象，基于研究区风化基岩的256个水文孔、1 293个地质钻孔、25个工作面1 006个探放水钻孔等数据，详细分析了风化基岩含水层富水性特征，并对影响富水性的主要因素进行了分析对比，在此基础上，确定了后续防治水重点区域及治理手段。风化基岩含水层富水性具有平面差异性、垂向分带性特征，风积沙地貌下古冲沟发育区域具有富水性强、可疏降性差特点，为防治水重点区域，可开展局部注浆改造或井上下超前疏放工作，为风化基岩水害防治提供了科学有效的方法。
针对平煤十一矿千米深井复合顶板大采高充填面临单轮超大充填空间稳定性控制及矸石固废处置效率低的技术难题，提出了综采架后矸石-膏体协同充填技术，设计了大流量两级泵送分段交替充填工艺及“膏体材灌注+矸石骨料抛投”序贯作业模式，开发了矸石-膏体协同充填液压支架及高强度机械化自移式隔离挡墙，优化了矸石-膏体协同充填材料配比，建立了矸石-膏体协同充填覆岩承载力学模型，得到了体积应变-级配-围压耦合方程，解析了矸石-膏体充填协同承载系统稳定性判据，研究了深井大采高矸石-膏体协同充填覆岩移动变形特征，揭示深部大采高矸石-膏体协同综采充填覆岩承载机理。研究表明：膏体基材煤矸石52%、粉煤灰20%、胶凝材料8%、水20%，复合体积30%级配指数n=0.5矸石的骨料，总矸石体积占比63%，混合充填体28 d强度达2.8 MPa；矸石-膏体协同充填体呈现线性快速变形、非线性缓变和压实稳定三阶段变形特征；矸石-膏体协同充填工作面覆岩应力呈现应力降低区、平缓区和增高区“三区动态演化”规律；协同充填顶板最大下沉139.5 mm，相比非协同充填降低了72%；现场实测结果表明矸石-膏体协同充填覆岩未出现显著离层扩展，地表移动变形量较小，矸石-膏体协同充填覆岩控制效果良好。
随着地面区域治理在煤矿底板灰岩水害防治中的广泛应用，注浆重点区域的刻画对指导地面工程实践、井下重点验证和安全生产尤显重要。注浆量分布规律作为地面区域治理最主要的技术参数，由于地质条件的复杂性，难以准确刻画其平面分布规律。论文基于高斯分布和裘布依公式，利用概率积分的方式，构建了注浆扩散模型，实现了注浆量平面和剖面可视化。工程实践表明，结合注浆分支孔水位、含水层水位、井下验证等信息，可识别治理区构造裂隙集中发育区，指导地面区域治理重点区施工，同时为井下验证和安全回采提供可靠依据。
通过在煤层顶板部署水平井，诱导垂向裂缝向下扩展以实现煤层改造已成为当前碎软低渗煤层煤层气开发的技术首选，而顶板岩层内水力压裂裂缝的起裂特性，是该技术实现的关键前提。基于有限容积法构建煤层顶板水平井水力压裂地质—工程模型，系统研究裂缝起裂规律，明确起裂时间与起裂压力的主控因素。研究结果表明，煤层顶板水力压裂裂缝的起裂时间与起裂压力均随顶板弹性模量增大而减小；随着射孔方位角增大，起裂时间和起裂压力增大，或先增大、后保持恒定；注液流速增大1倍，起裂压力基本不变，而起裂时间减半；射孔长度和直径对起裂时间和起裂压力基本没有影响；正断和走滑地应力模式下的起裂时间和起裂压力大于逆断模式。成果可为碎软低渗煤层水平井分段压裂层位布设和参数优化提供理论依据。
震源加载是地震数据正演模拟中的关键步骤之一，不同的震源加载方式将直接影响到地震波场传播特征。为探究不同震源加载方式对地震波场正演的影响，研究以均匀各向同性介质为基础，从波动方程出发推导了一阶速度-应力弹性波方程及其交错网格有限差分格式。采用完全匹配层吸收边界条件，并将震源加载位置设定在质点振动速度分量所在的网格点上。通过设置不同的震源加载方式来定义集中力源，从而观察和对比不同情况下的地震波场传播规律和特征。结果表明：震源加载在υ_x和υ_z速度分量上得到的地震波场正演结果具有明显差异，震源加载方式对地震波场传播具有直接影响；震源加载在速度分量上时，会同时产生纵波和横波，且纵横波场特征与震源所加载的速度分量有关；震源分别加载在υ_x和υ_z不同方向分量时，两种加载情况所得波场特征差异明显，但观测地震波场水平和垂直分量具有相似的传播特征；对比震源同时加载在υ_x和υ_z分量与单一速度分量情况，二者所得地震正演波场特征差异较大；试验说明了不同震源加载方式对地震波场传播特征具有直接影响，在地震正演模拟中应充分考虑实际震源情况进行合理加载。