西北地区侏罗纪煤的煤岩学特征

《西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研究》篇一摘要随着煤炭开采的不断深入，采空区自然发火问题日益突出，尤其是在西北地区侏罗纪煤层中。

本文通过数值模拟的方法，对采空区自然发火规律进行了系统研究，分析了煤层采空区的温度场变化、氧气浓度分布及火源的生成与发展规律，为预防和控制采空区自然发火提供了理论依据和指导建议。

一、引言随着西北地区煤炭资源的开采不断深入，采空区自然发火问题逐渐成为制约煤矿安全生产的重要因素。

侏罗纪煤层因其特殊的物理和化学性质，在采空后易发生自然发火现象。

因此，研究侏罗纪煤层采空区自然发火的规律，对于预防和控制火灾、保障煤矿安全具有重要意义。

二、研究区域概况与煤层特征西北地区地质构造复杂，以侏罗纪煤层为主。

该煤层具有高挥发分、低硫、中高灰分等特点，但同时易氧化、易自燃。

在采煤过程中，随着煤层的暴露和空气的渗透，易形成采空区，为自然发火提供了条件。

三、数值模拟方法与模型建立本研究采用数值模拟的方法，建立了采空区自然发火的物理模型和数学模型。

通过对采空区的温度场、氧气浓度场等关键参数进行计算和模拟，分析了采空区自然发火的规律。

模型中考虑了煤层特性、环境条件、通风状况等多重因素对自然发火的影响。

四、模拟结果与分析1. 温度场变化规律：模拟结果显示，采空区温度随时间逐渐升高，高温区域逐渐扩大。

在特定条件下，温度可达到煤的着火点，引发自然发火。

2. 氧气浓度分布：采空区内氧气浓度随通风状况的变化而变化。

高氧气浓度区域易促进煤的氧化过程，增加自然发火的风险。

3. 火源生成与发展：模拟结果表明，火源多在采空区的高温、高氧区域生成。

火源的发展受温度、氧气浓度、煤的物理化学性质等多重因素影响。

五、预防与控制措施建议基于模拟结果，提出以下预防与控制采空区自然发火的措施建议：1. 加强通风管理：合理布置通风系统，控制采空区氧气浓度，降低自然发火风险。

2. 定期检测与监控：建立完善的温度、氧气浓度监测系统，及时发现异常情况，采取相应措施。

《西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研究》篇一摘要随着煤炭开采的持续深入，采空区自然发火问题日益突出，尤其是西北地区侏罗纪煤层采空区的自然发火现象。

本文通过数值模拟方法，对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律进行了深入研究。

首先，对研究区域的地质背景和煤层特性进行了分析；其次，建立了数值模型，并运用相关软件进行了模拟计算；最后，对模拟结果进行了详细的分析和讨论，以期为预防和控制采空区自然发火提供理论依据。

一、引言西北地区是我国主要的煤炭产区之一，其侏罗纪煤层具有独特的开采特点和地质条件。

然而，在煤炭开采过程中，采空区的自然发火问题一直困扰着煤炭行业。

采空区自然发火不仅影响煤炭的开采安全，还会造成严重的环境污染和资源浪费。

因此，研究采空区自然发火的规律，对于预防和控制其发生具有重要意义。

二、研究区域地质背景及煤层特性分析西北地区地质条件复杂，侏罗纪煤层分布广泛。

该地区的煤层具有低灰分、低硫分、高挥发分等特点，同时煤层内部含有较多的黄铁矿等易氧化物质。

这些因素都为采空区自然发火提供了条件。

此外，该地区的气候干燥、风力较大，也加剧了采空区的氧化过程。

三、数值模拟方法及模型建立针对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律研究，本文采用数值模拟方法。

首先，根据研究区域的地质条件和煤层特性，建立了相应的数值模型。

模型中考虑了煤层的厚度、倾角、内部结构以及外部环境因素等。

其次，运用相关软件进行模拟计算，通过设定不同的温度、风速、氧气浓度等参数，观察采空区内部的温度场、氧气浓度场以及可能出现的自然发火区域。

四、模拟结果分析模拟结果显示，在西北地区侏罗纪煤层采空区内，由于煤层内部黄铁矿等易氧化物质的氧化作用以及外部环境因素的影响，采空区内温度逐渐升高。

当温度达到一定阈值时，便可能引发自然发火。

同时，风速和氧气浓度的变化也会对采空区的自然发火产生影响。

高风速和低氧气浓度有助于降低采空区的温度和氧气浓度，从而抑制自然发火的发生；而低风速和高氧气浓度则可能加剧采空区的氧化过程，增加自然发火的风险。

《西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采利用，采空区自然发火问题逐渐成为煤炭工业安全生产的重大隐患之一。

西北地区因其独特的地质条件和气候环境，其侏罗纪煤层采空区自然发火问题尤为突出。

本文旨在通过数值模拟的方法，对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律进行研究，以期为煤炭安全生产提供理论依据和指导建议。

二、研究背景及意义西北地区是我国重要的煤炭资源区之一，其煤炭资源丰富，但开采条件复杂。

由于地质构造、气候条件等因素的影响，采空区自然发火问题频繁发生，不仅影响矿井的正常生产，还可能造成人员伤亡和巨大的经济损失。

因此，研究采空区自然发火规律，对于预防和控制采空区火灾具有重要意义。

三、研究方法与模型构建本研究采用数值模拟的方法，通过建立煤层采空区的物理模型和数学模型，运用计算机软件进行模拟计算。

在模型构建过程中，充分考虑了西北地区的地质条件、气候环境、煤层特性等因素。

同时，结合实际生产过程中的开采工艺和通风条件，对模型进行修正和优化。

四、模拟结果与分析1. 温度场分布规律通过模拟计算，得出采空区内的温度场分布情况。

结果表明，采空区内温度分布不均，高温区域主要集中在采空区深处。

随着时间推移，高温区域范围逐渐扩大，温度逐渐升高。

2. 氧气浓度变化规律模拟结果显示，采空区内氧气浓度随着时间逐渐降低。

由于煤炭的氧化放热作用，氧气消耗速度加快，导致采空区内氧气浓度下降。

同时，通风条件对氧气浓度的影响也十分显著。

3. 自然发火风险评估根据模拟结果，可以对采空区的自然发火风险进行评估。

通过对温度场和氧气浓度的综合分析，可以确定采空区内的高风险区域，为制定防范措施提供依据。

五、讨论与建议1. 完善监测系统建议在采空区设置温度和氧气浓度监测点，实时监测采空区的温度和氧气浓度变化，及时发现高风险区域，采取相应措施。

2. 加强通风管理通风条件对采空区内氧气浓度和温度场分布具有重要影响。

《西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采利用，采空区自然发火问题逐渐成为煤炭工业安全生产的重大隐患之一。

西北地区因其独特的地质条件和气候环境，其侏罗纪煤层采空区自然发火现象尤为突出。

因此，开展针对该地区采空区自然发火规律的数值模拟研究，不仅有助于深入了解煤层自燃机理，也能为煤矿安全生产提供科学依据。

二、研究背景及意义西北地区由于其特殊的地理环境和气候条件，煤炭资源开采过程中容易发生采空区自然发火现象。

采空区自然发火不仅影响矿井安全生产，还可能造成严重的环境污染和资源浪费。

因此，对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的研究具有重要价值。

通过对采空区自然发火规律的数值模拟研究，可以预测并控制采空区自燃，进而减少火灾事故的发生，提高煤炭资源开采的安全性。

三、研究内容与方法1. 研究内容本研究主要针对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律进行数值模拟研究。

具体包括：分析采空区煤层自燃的物理化学过程，建立数学模型；运用数值模拟软件对采空区自燃过程进行模拟；根据模拟结果分析采空区自燃的规律及影响因素。

2. 研究方法（1）文献综述：收集并整理国内外关于采空区自然发火的研究成果和经验，分析现有研究的不足和局限性。

（2）数学建模：基于采空区煤层自燃的物理化学过程，建立相应的数学模型。

（3）数值模拟：运用专业的数值模拟软件，对建立的数学模型进行求解和模拟。

（4）结果分析：根据模拟结果，分析采空区自燃的规律及影响因素，提出相应的控制措施和建议。

四、数值模拟结果与分析1. 模拟结果通过数值模拟，得到了西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的温度场、氧气浓度场等关键参数的分布情况。

模拟结果显示，采空区内温度分布不均，局部高温区域容易发生煤层自燃；氧气浓度在采空区内部呈现梯度分布，为煤层自燃提供了条件。

2. 规律分析根据模拟结果，分析得出以下规律：采空区内温度和氧气浓度是影响煤层自燃的关键因素；煤层自燃主要发生在采空区的局部高温区域；随着时间推移，自燃范围逐渐扩大；地质条件和气候环境对采空区自燃也有一定影响。

2020.30科学技术创新作者简介：韩其言（1991-），男，陕西西安人，2017年7月毕业于西安石油大学矿物学、岩石学、矿床学专业，助理工程师，现在从事煤层气地质工作。

陕北侏罗纪煤田小壕兔地区煤层发育特征韩其言（陕西煤田地质化验测试有限公司，陕西西安710054）小壕兔地区地处陕西与内蒙古自治区两省交界部位，位于陕西省神木县西南、榆林市西北，设置矿业权主要包含探矿权小壕兔一号井田及小壕兔二号井田[1]。

区域位于鄂尔多斯盆地内部平缓断块的东胜～靖边单斜区，地层由老到新主要发育中生界三叠系（T ）、侏罗系（J ）、白垩系（K ）、及新生界新近系（N ）、第四系沉积（Q ），本次研究主要为侏罗系延安组J 2y 。

1煤层发育特征根据施工钻孔信息及以往地质资料，区内含煤地层为侏罗系中统延安组含煤地层，主要发育的可采煤层有1-2、2-2、3-1、4-2、4-3、5-2和5-2下7层，分述如下：（1）1-2煤：分布于延五段上部，平均厚度3.35m 。

（2）2-2煤：分布于延四段上部，平均厚度1.05m 。

（3）3-1煤：分布于延三段顶部，平均厚度2.33m ，煤层由西北向东南呈逐渐变薄趋势，煤层结构简单，本次施工钻孔含1层夹矸。

（4）4-2煤：分布于延二段中部，平均厚度1.43m ，煤层厚度变化小。

（5）4-3煤：分布于延二段中部，平均厚度0.81m 。

（6）5-2煤：分布于延一段顶部，平均厚度3.4m ，煤层由东北向西南呈逐渐变薄，本次施工钻孔含2层夹矸。

（7）5-2下煤：分布于延一段上部，平均厚度2.58m ，煤层由东北向西南呈逐渐变薄，本次施工钻孔含2层夹矸。

a.1-2煤 b.5-2煤（上部）及5-2下煤（下部）图1部分钻孔煤层岩芯照片2煤质特征依据该区域钻孔化验资料，区域整体煤质特征如下：（1）工业分析：①浮煤：挥发分Vdaf 31.47%~49.43%，平均37.75%，灰分Ad 1.9%~27.75%，平均6.3%，水分Mad 0.66%~5.8%，平均2.67%，固定碳FCad 40.23%~64.43%，平均56.86%；②原煤：挥发分Vdaf 30.01%~45.54%，平均36.76%，灰分Ad 2.11%~29.59%，平均7.42%，水分Mad 3.08%~10.18%，平均6.67%，固定碳FCad 39.67%~64.49%，平均54.73%；（2）硫：原煤全硫0.17~2.8%，平均0.65%，浮煤全硫0.2~1.5%，平均0.38%；整体以特低硫、低硫煤为主[2]，占86.7%；（3）粘结指数：GR.I 0~10，平均2.86。

陕北侏罗纪煤田水文地质特征研究作者：高亚飞张建军来源：《城市建设理论研究》2013年第36期摘要：本文主要对陕北侏罗纪煤田的水文地质特征进行研究分析，提出了矿井开采过程中防治水建议，希望能够为矿区相关工作人员提供一定的借鉴和帮助。

关键词：陕北侏罗纪煤田；水文地质；含水层；隔水层；防治水中图分类号：F407.1文献标识码：A陕北侏罗纪煤田水文地质概况矿区地处陕北黄土高原北部、鄂尔多斯高原毛乌素沙漠的东南缘，地形西北高东南低，海拔一般1100～1850米，其地貌形态中部为黄土梁峁丘陵区，沟壑纵横，南部和北部为风沙地，沙丘连绵，地形波状起伏。

矿区因地形地貌条件不同，其水文地质条件各地差异甚大，风沙区有许多大泉出露，梁茆区水泉小，水量小。

矿区属典型的半干旱、半沙漠的高原大陆性气候，冬季严寒干旱，夏季炎热多暴雨。

雨季集中在7～9月份，年降雨量为400mm左右，多年平均降雨量368.2m，蒸发量1319mm，年均气温为6.2～8.5℃，无霜期为179天。

矿区内主要河流为乌兰木伦河，发源于东胜梁南侧的丘陵沟壑地区，全长22.8km，全年均水流量4.52～12.2m3/s，流量以7～9月较大，12～ 1月较小。

雨季时地下水集中补给河水，枯季河流补给地下水。

地下水分为两大类，分别是新生界的松散型岩类中裂隙空隙间潜水和中生界的碎屑岩类中裂隙空隙间潜水、岩层间的承压水。

地下水含水层和隔水层特征（一）含水层第四系全新统孔隙潜水含水层第四系全新统风积沙层(Q4eol)地表广泛分布，以固定沙丘和半固定沙丘的形式覆盖于其他地层之上。

厚度不大，一般0～ 2.70m，平均 2.40m。

岩性以细、粉沙为主，孔隙度大，透水性好，有利于降水入渗，由于其分布零星，属透水不含水层组。

第四系全新统冲积层( Q4al) : 分布于北部活鸡兔沟、南部朱盖沟及其支沟纳林沟、石拉沟、苗家沟中的河漫滩及河谷阶地。

上部为沙土层，中、下部为沙砾石层，厚度0～22.00m，平均10.00m。

《西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采利用，采空区自然发火问题成为煤矿安全生产的重要难题之一。

西北地区由于特殊的地理环境和气候条件，其侏罗纪煤层采空区自然发火现象尤为突出。

为掌握该地区采空区自然发火规律，减少安全隐患，本文利用数值模拟方法进行研究。

本文将通过对该地区煤层特性的分析，以及采空区火源和传热机理的研究，旨在提出合理的防火策略与预防措施。

二、地质与煤层特性分析西北地区侏罗纪煤层具有独特的形成环境和地质条件。

煤层中含硫量较高，水分含量较低，且具有较高的挥发分和较低的灰分。

这些特性使得煤层在开采过程中容易发生氧化反应，进而导致采空区自然发火。

因此，在研究自然发火规律时，必须考虑这些煤层特性对采空区安全的影响。

三、采空区自然发火机理研究采空区自然发火的机理主要涉及煤的氧化过程和热量传递过程。

在采空区内，由于通风不畅，氧气浓度逐渐升高，煤体表面开始发生缓慢氧化反应，产生热量。

当热量无法及时散失时，温度逐渐升高，加剧了氧化反应的速度和强度，最终导致自燃。

此外，传热过程也是影响采空区自然发火的重要因素，包括热传导、热对流和热辐射等。

四、数值模拟方法与模型建立为研究西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律，本文采用数值模拟方法。

首先建立三维模型，包括煤层、采空区、周围岩体等要素。

其次，设定合适的初始条件和边界条件，如初始温度、氧气浓度、通风量等。

最后，通过数学方程描述煤的氧化过程和热量传递过程，运用计算机软件进行模拟计算。

五、模拟结果与分析根据数值模拟结果，我们得到了采空区内温度场、氧气浓度场以及热量传递的动态变化过程。

分析结果表明，采空区内温度升高与煤的氧化程度密切相关，而氧气浓度的变化则直接影响着氧化反应的速度和强度。

此外，我们还发现采空区的通风状况对自然发火具有重要影响，合理的通风量可以有效降低采空区内的氧气浓度和温度。

六、防火策略与预防措施根据模拟结果，我们提出以下防火策略与预防措施：一是加强采空区的通风管理，合理调整通风量；二是采取有效的防火技术措施，如注浆、喷洒阻燃剂等；三是加强煤层开采过程中的安全管理，及时发现和处理潜在的火源；四是建立健全火灾应急预案，提高应急处置能力。

西北地区侏罗纪煤的煤岩学特征黄文辉;B.Finkelman;唐书恒;唐修义;陈萍;赵志根;万欢;敖卫华;肖秀玲;柳佳期【摘要】我国西北侏罗纪煤储量巨大,煤质优良,多低灰、低硫,被称为"优质煤".在总结前人研究成果基础上,对其煤岩学特征及其地质控制因素进行了探讨.研究认为,不同地质背景下形成的煤其煤岩学特征表现各异,如新疆的艾维尔沟、阜康等矿区的煤可用于炼焦,神华煤可直接液化,吐哈盆地的煤具有成油潜力.西北中侏罗世煤普遍富含惰质组,贫矿物质最为显著,与我国东部石炭-二叠纪煤以及国外"冈瓦纳煤"均存在较大差异,西北侏罗纪煤煤岩类型独特,是大型内陆型盆地演化的产物,多属低变质烟煤,局部也有中、高变质烟煤和无烟煤,还出现一个褐煤矿点.在煤地质学与煤岩学、煤化学等方面的深入研究,对今后洁净、高效、合理地利用西北侏罗纪优质煤资源十分重要.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2010(038)004【总页数】6页(P1-6)【关键词】侏罗纪;煤岩学;西北地区;研究意义【作者】黄文辉;B.Finkelman;唐书恒;唐修义;陈萍;赵志根;万欢;敖卫华;肖秀玲;柳佳期【作者单位】中国地质大学能源学院,北京,100083;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京,100083;The University of Texas atDallas,Richardson,TX 75083-0688;中国地质大学能源学院,北京,100083;安徽理工大学,安徽,淮南,232001;安徽理工大学,安徽,淮南,232001;安徽理工大学,安徽,淮南,232001;中国地质大学能源学院,北京,100083;中国地质大学能源学院,北京,100083;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京,100083;中国地质大学能源学院,北京,100083;中国地质大学能源学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】P618.11据第3次全国煤田预测资料，西北地区侏罗纪的煤炭资源量占我国各成煤时代煤炭资源总量的39.6%[1]，且煤质优良，我国低灰、低硫、低磷的“优质煤”资源量的90%来自西北地区侏罗纪煤[2]。

新疆煤田地质局综合地质勘查队姜金夺［摘要］由于准噶尔盆地四周山区的风化剥蚀作用的结果，给予盆地之沉积物提供了大量的物质来源，沉积了三叠纪早期-上仓房沟群、晚、中三叠世-小泉沟群、侏罗纪、白垩纪-吐谷鲁群东沟群、第三纪和第四纪地层。

沉积了侏罗系下统含煤地层。

［关键词］盆地煤层煤质一、前言新疆境内侏罗系含煤岩系沉积广泛，含煤面积达307070平方千米，占新疆总面积之 19%，而每天预测面积（2000米深）为 88545平方千米，占总面积5.4%，随着地质工作的进一步深入开展将会发现新的更多的煤田，而含煤面积和预测储量将得到进一步扩大和增加。

根据预测储量来看，新疆煤田预测占全国之冠，预测资料20000米深，储量达1.6万亿吨。

其中准噶尔含煤区预测储量5412亿吨，约占全自治区预测总储量1/3以上，预测含煤面积（2000 米深）为 39801平方千米，接近准噶尔盆地总面积1/4。

建国以来，在新疆境内进行了大量煤田地质勘探工作，对于煤田地质领域增加了许多宝贵资料，丰富了煤田地质学领域，兹将准噶尔盆地侏罗纪含煤系之主要特征初步总结，以求指正。

二、侏罗纪含煤主要特征新疆主要含煤岩系为侏罗系之含煤岩系，同样也是准噶尔盆地之主要含煤岩系，共有两个含煤组分为下侏罗统八道湾组及中侏罗统，其中为不含煤组三工河组。

现将准噶尔盆地分为准东、准西、准南三个煤田，准东煤田在盆地东北部卡拉美丽，包括老君庙、北山煤矿、帐篷沟、滴水泉一带。

准西煤田位于卡拉玛依乌尔禾一带，准南煤田包括吉木萨尔乌鲁木齐、玛纳斯、四棵树一带。

从上面来看含煤情况以准南煤田较好，其次为准东，而准西最差。

现将三个煤田、两个煤组情况分别介绍如下：1、准西煤田分布于克拉玛依、乌尔禾、官子街一带。

主要利用石油勘探资料，但由于石油勘探往往无岩芯钻进，而且测井解释煤层效果较差，故含煤情况介绍较简略。

（1）八道湾组主要岩性为灰色、灰白色、灰绿色砾岩、砂岩、灰黑色泥岩夹炭质泥岩及煤层以河流相、湖相、沼泽相沉积为主，仅有一层煤厚达 0.60米，无化验资料。

《西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律的数值模拟研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采利用，采空区自然发火问题逐渐成为煤炭工业安全生产的重大隐患之一。

西北地区因其独特的地质条件和气候环境，使得侏罗纪煤层采空区自然发火现象尤为突出。

因此，深入探讨和研究这一区域的煤层采空区自然发火规律，对预防和控制煤炭自燃、保障煤矿安全生产具有重要意义。

本文通过数值模拟方法，对西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火规律进行了系统研究。

二、研究区域及地质背景西北地区是中国煤炭资源的主要产区之一，侏罗纪煤层作为该地区的重要煤层，其采空区的自然发火问题备受关注。

该地区地质条件复杂，煤层赋存条件多变，加之干燥的气候条件，使得采空区自然发火的风险显著增加。

三、数值模拟方法及模型建立本研究采用数值模拟方法，通过建立三维地质模型和煤层采空区模型，运用流体动力学、热传导学等相关理论，对采空区自然发火过程进行模拟。

模型中考虑了煤层厚度、地质构造、气候条件等因素对自然发火的影响。

四、模拟结果与分析1. 温度场分布规律：模拟结果显示，采空区内温度分布不均，高温区域主要集中在采空区中心及周边煤壁附近。

随着时间推移，高温区域逐渐扩大，温度逐渐升高。

2. 氧气浓度变化规律：采空区内氧气浓度随着煤的氧化逐渐降低，中心区域氧气浓度最低。

氧气的消耗和扩散对煤的自燃过程起着重要作用。

3. 自燃风险评估：根据模拟结果，评估了不同时间和不同位置的煤层自燃风险。

结果表明，采空区中心及周边煤壁附近的自燃风险最高。

4. 影响因分析：地质条件、气候条件、煤层厚度等因素对采空区自然发火有着显著影响。

其中，地质构造复杂区域和厚煤层区域的自燃风险更高。

五、结论与建议本研究通过数值模拟方法，揭示了西北地区侏罗纪煤层采空区自然发火的规律和特点。

结果表明，采空区内温度分布不均，自燃风险主要集中在采空区中心及周边煤壁附近；地质条件、气候条件和煤层厚度等因素对自然发火有着重要影响。

为预防和控制采空区自然发火，提出以下建议：1. 加强采空区的监测与预警，及时发现高温区域和自燃风险点。