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煤构造地球化学研究

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山西太原
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作者刘和武,姜波

出版社中国矿业大学出版社有限责任公司

ISBN9787564648978

出版时间2020-06

装帧精装

开本16开

定价96元

货号11468355

上书时间2024-12-19

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商品描述
目录
前言1

 1绪论1

 1.1研究依据及意义1

 1.2国内外研究现状及存在问题2

 1.3研究内容及技术路线12

 2区域及矿区地质概况15

 2.1区域地层及含煤地层15

 2.2区域构造特征及演化17

 2.3矿区地质概况21

 3煤高温高压变形实验26

 3.1实验系统与步骤26

 3.2实验样品变形条件与宏观力学表现28

 3.3实验变形煤宏、微观变形特征34

 3.4实验变形煤中有机质与矿物变化规律41

 3.5实验变形煤中元素分布规律60

 ……

内容摘要
1绪 论

1.1研究依据及意义

煤炭是我国最重要的能源，生产消费数量大、比重高（江泽民，2008），以煤炭为主导的能源结构仍难以改变（谢和平等，20191袁亮，2020）。中国工程院预测，至2050年煤景在我国一次能源消费中占比还将保持在50%左右（曹新，2005）。在国家有效监管下，煤矿生产的年死亡人数与百万吨死亡率逐年降低（韩军等，2010，谭冬伟等，2016：目江伟等，2013），最新统计数据显示，2019年全国煤矿共发生死亡事故170起，死亡316人，同比分别下降24.1%和5.1%：百万吨死亡率为0.083，同比下降10.8%，达到世界中等发达产煤国家水平（田心，2020）。然而由于复杂的煤炭开采地质条件及日益增加的开采深度，我国煤炭安全开采工作仍面临重大挑战（刘曦东，2020）。在诸多影响煤炭安全开采的因素中，煤矿瓦斯灾害是主要的安全威胁之一（聂百胜等，2003：刘明举等，2006：姜波等，2016）。矿井瓦斯突出预测不仅是矿井瓦斯地质灾害预报与防治的关键工作内容，同时也是国际性的关键科学问题与技术难题（姜波等，2015），煤与瓦斯突出预测与评价能够为采取合理有效的防突措施提供科学依据，减少防突工程量与时间，保证采掘生产的正常进行以及保障井下生命财产的安全，对于提高矿井安全生产具有重要的社会效益和经济效益（聂百胜等，2003）。

研究表明，矿井煤与瓦斯突出往往发生在强变形构造煤的发育区域，构造煤是煤与瓦斯突出的必要条件之一（Cao et al.，2000；张玉贵，2006：屈争辉等，2012:部强等，2010:姜波等，2016）。在应力作用下，煤的物理结构、光性特征以及化学结构均发生规律性变化（Bustin et al，1995a；Cao,2013:姜波等，1998a.1998b；侯泉林等，2014），从而形成不同类型的构造煤，煤体化学结构的变化包括有机质与无机物（主要包括矿物与矿物的组成元素）的变化，其中有机质在应力作用影响下的规律性变化业已被证明，而无机物的应力敏感性研究尚浅，亟待深入探讨揭示其规律特征（李云波，2014；李佩，2015；刘和平，2016；李云波等，2017，2015：程国玺等，2017），目前已在煤中发现86种元素，前期煤中元素的研究以洁净煤地质为基础将研究侧重点放在环境保护方面，强调原生沉积因素对元素赋存分布的影响（刘桂建等，2001.2002）。目前，相关研究初步证明了煤中元素的应力敏感性，因此本书期望通过研究煤中矿物与元素的应力敏感性进一步建立煤与瓦斯突出的地球化学预测指标，实现构造-地球化学理论与方法在矿井瓦斯突出预测领域的新突破（李云波，2014；姜波等，2015).

本书以国家自然科学基金面上项目“构造应力敏感元素迁移聚集规律及构造动力学机制（41672147）”与重点项目“矿井瓦斯运移与富集的动力学过程及地球物理探测基础（41430317）”为依托，以发育典型构造煤序列的宿县矿区为研究区，基于构造煤中有机质与矿物的变形、变质特征研究，结合构造煤宏、微观变形特征与形成的应力-应变环境分析，揭示构造煤中元素的迁移变化规律，并筛选出应力敏感元素，进一步结合煤高温高压变形实验与分子模拟研究，深刻揭示构造煤中不同赋存状态应力敏感元素的迁移变化机理，开拓构造-地球化学研究的新领域及煤与瓦斯突出预测的新途径。

1.2国内外研究现状及存在问题

构造煤作为煤与瓦斯突出的必要条件之一，在煤矿安全生产中有着重要意义，国内外学者均围绕构造煤开展了广泛而深入的研究。

1.2.1构造煤分类及其形成的应力-应变环境

构造应力作用下形成的构造煤又被称之为变形煤、软煤、破坏煤及突出煤等（Liet al.，2003a：陈善庆，1989：姜波等，2004：屈争辉，2010）。由于研究领域与研究目的不同，不同学者提出了诸多的构造煤分类方案（据宜文等，2004：李明，2013），科学合理的构造煤分类方法能较好地体现其结构-成因-构造以及物理力学性质等多层次涵义（王恩营等，2009）。构造煤的宏、微观及超微观变形特征与其所处的构造应力变形环境密不可分，是划分构造煤的重要依据之一（Ju etal.，2009；姜波等，1999a，1999b：侯泉林等，2014），

1.2.1.1构造煤的分类

自二十世纪五六十年代以来，随着人们对构造煤认识的不断深入，构造煤的划分方案大致经历了以“宏观-结构”与“结构成因”为依据的两个阶段（据宜文等，

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