《煤田地质与勘探》2023年高被引作者（Scopus 数据库）

来源：煤田地质与勘探

3月27日爱思唯尔2023“中国高被引学者”榜单正式发布，爱思唯尔“中国高被引学者”榜单以全球权威的引文与索引数据库Scopus作为中国学者科研成果的统计来源。2023“中国高被引学者”上榜共计5801人，来自496所高校、企业及科研机构，覆盖了教育部10个学科领域、84个一级学科。现整理出我刊入选作者/通信作者近年在《煤田地质与勘探》刊发的成果，供大家参考学习。

行业视野: 煤田地质与勘探
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专家; 21篇
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TBM 施工岩巷掘探一体化技术研究进展与思考

作者(Author)：袁亮, 张平松

摘要：煤矿岩巷全断面掘进机(TBM) 施工，是满足集约化、现代化、智能化大型矿井深部高强度开发采掘平衡与高效建设生产的重要方法之一。但是，TBM 掘进对于不良地质条件适应性较差，尤其是破碎带、断层、软弱岩层及富水区等复杂地质条件会造成坍塌、卡机、卡盾、涌水等问题，从而限制了其发展。为充分发挥 TBM 快速掘进效率，将超前探测仪器与 TBM 机械进行一体化设计，开展随掘探测是煤矿岩巷 TBM 掘进发展亟需突破的关键技术。从 TBM 施工岩巷的掘探一体化技术研究出发，回顾了近年来隧道、煤矿岩巷随掘探测技术新进展，介绍了包括随掘地震、随掘电法、随掘瞬变电磁等掘探一体化技术；围绕提高随掘超前探测精度，实现高精度异常体成像，论述了岩巷 TBM 掘探一体化技术的发展方向，包括超前探测数据采集系统、信号处理方法、巷道界面成像新方法新技术等。认为掘探一体化设备要向自动化、信息化、智能化方向发展，要形成以智能化控制系统为核心的掘进、探测、预报集成化管理平台，实现掘进参数的智能选取、超前探测数据的实时处理与叠加成像，形成掘探一体智能控制与地质条件融合判识系统，为深部煤炭资源的精准开发利用与煤矿智能化建设提供透明地质条件支撑。

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煤田地质与勘探

2023年第01期

227

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鄂尔多斯盆地神木–佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力

作者(Author)：李国永, 姚艳斌, 王辉, 孟令箭, 李珮杰, 张永超, 王建伟, 马立民

摘要：我国深部(以下均指埋深大于2 000 m)煤层气资源丰富，勘探开发潜力巨大。与中浅部相比，深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性，急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部，目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段，深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等，系统分析煤储层基础地质特征，总结煤层气富集主控因素与富集规律，类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%，大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰，区域上煤层净煤厚度高达7~8 m，煤层发育稳定，构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好，为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件，其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比，研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%)，煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制，而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制，两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区，以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明，神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力，预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外，大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤，而神木–佳县深部为中煤阶煤，因此，该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论，对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。

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煤田地质与勘探

2024年第02期

77

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煤层CO2 地质封存的微观机理研究

作者(Author)：姚艳斌, 孙晓晓, 万磊

摘要：煤层CO2地质封存可实现CO2减排和增产煤层气双重目标，是一种极具发展前景的碳封存技术。相对于其他封存地质体而言，煤的微孔极其发育，煤层CO2封存机制与煤中气、水微观作用关系密切，其内在影响机理尚不清楚。以2个烟煤样品的系统煤岩学分析测试为基础，构建了煤的大分子结构及板状孔隙空间模型，进一步采用分子动力学方法模拟了不同温、压条件下、不同煤基质类型表面的CO2和水的润湿行为，揭示煤层CO2注入后引起的水润湿性变化规律，初步阐明煤层CO2封存的可注性、封存潜力、封存有效性等影响因素及微观作用机理。结果表明：(1) 影响煤润湿性的主要因素是煤中极性含氧官能团，其含量越高煤的润湿性越强；(2) 煤中注入CO2后，CO2通过溶解作用穿透水分子层与水分子发生竞争吸附，从而减小水在煤表面润湿性；(3) 随注入压力增大和温度降低，煤表面CO2吸附量增多，对氢键破坏作用增强，润湿性减弱越明显；(4) 亲水性煤层CO2的可注性及封存潜力均相对较差，然而其封存安全性相对较好；(5) 影响煤层CO2封存潜力主要是吸附封存和毛管封存，而影响封存有效性、安全性的主要是毛管封存和构造封存；(6)煤中CO2封存以吸附封存为主，需同时考虑含水条件下毛管封存；相对于低煤阶煤，高阶煤封存潜力较高，但封存注入时需要克服“水锁”效应。进一步开展原位条件下深部煤层中气水作用与CO2地质封存机理研究，这对于CO2-ECBM技术发展具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2023年第02期

195

164
煤层气储层可改造性评价——以郑庄区块为例

作者(Author)：姚艳斌, 王辉, 杨延辉, 刘大锰, 鲁秀芹, 曹路通

摘要：我国煤层气资源探明率与动用率“双低”，导致煤层气增产显著放缓，已经成为制约我国煤层气产业发展的瓶颈问题。常规煤储层评价较少考虑煤储层的可改造性潜力，导致发现的优质储量偏少，已发现的储量动用率偏低，因此，迫切需要开展煤储层可改造性评价研究。以沁水盆地南部郑庄区块为例，系统开展了岩心与大样物理模拟实验、测井与地震反演分析等；通过对比分析典型井储层地质特征与微地震水力压裂裂缝监测结果，指出影响煤储层可改造性的关键地质因素为煤体结构、宏观煤岩类型、煤层构造变形、煤层地应力、煤层与顶底板的抗拉强度之差，建立了煤储层可改造性综合定量评价模型；并对郑庄区块煤储层可改造性进行了评价分区，其结果得到了区内千余口产气井的验证。研究成果可用于指导尚未动用储量区的煤层气建产和已动用储量区的开发方案优化调整，根据不同区块储层地质特点选择适应性的工程技术与改造方案，以实现地质工程一体化，是我国煤层气“增储上产”的关键。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

472

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准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层可动流体及孔径分布特征

作者(Author)：郑司建, 姚艳斌, 蔡益栋, 刘永

摘要：为分析准噶尔盆地南缘(简称准南)低煤阶煤储层可动流体、束缚流体以及孔径分布特征,对准南6个矿区6个煤样进行了高速离心和低场核磁共振实验。实验结果表明:准南低煤阶煤以吸附孔发育最优,其次为渗流孔和裂隙。建立束缚水状态的最佳离心力为1.380 MPa;结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T2谱,得到可动流体孔隙度为0.45%~1.89%,平均1.29%;束缚流体孔隙度为1.03%~7.45%,平均4.18%,可动流体孔隙度与渗透率呈幂指数关系(R2=0.935 8)。根据“离心–T2C法”得到准南低阶煤孔隙半径主要分布在0.01~1μm,平均孔隙半径为1.771μm。

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煤田地质与勘探

2018年第01期

669

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深部煤层气水赋存机制、环境及动态演化

作者(Author)：李勇, 徐立富, 刘宇, 王子炜, 高爽, 任慈

摘要：准确认识深部条件下气体和水分的赋存状态、相对含量及分布特征，对煤层气高效勘探开发具有重要指导意义。基于理论模型、分子模拟和气水演变分析，明确了煤层中气、水的赋存状态，揭示了气、水动态运聚界限和动态演化过程。考虑煤−水界面作用、水的可动性及赋存状态，煤中水可分为可动水(重力水和毛细水)、束缚水(吸附水、沸石水、结晶水和层间水)、结构水，其中毛细水、重力水和吸附水由孔隙主导，沸石水、结构水、结晶水和层间水由矿物主导。分子模拟结果显示，水分子在0.7 nm孔隙中可以饱和充填，吸附和解吸路径一致，在更大孔隙中出现弱吸附层和自由态。水分子吸附过程表现为单分子含氧基团吸附、单层强吸附、多层弱吸附、水团簇形成和充填孔隙等阶段。甲烷分子在1.5 nm孔隙可存在3层稳定充填吸附，在较大孔隙中(>1.5 nm)即以单层吸附和游离态共存，游离态在介孔及更大孔隙中普遍存在。结合上述吸附−游离气存在界限，改进了游离气和吸附气理论计算公式，为含气量计算提供新思路。深部热成因煤层气是煤大规模生排烃之后的残余气，在排烃过程中发生气驱水和水分蒸发扩散，残余水分为束缚水和结构水，后期无法改变。假定静水压力20 MPa，在0、5、10、15和20 MPa储层压力下，外来水分可入侵最大孔径为7、9、13、27 nm和不侵入。受差异保存条件控制，煤成气除了形成超压和欠压等差异含气系统外，还可能在煤系形成多类型含气模式。上述研究明确了煤层气、水微观赋存机制及形成演化模式，对深部煤层气富集特征及高效开发设计具有指导意义。

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煤田地质与勘探

2024年第02期

95

4
煤层气排采非饱和流阶段煤粉–气泡耦合作用机理

作者(Author)：韩文龙, 李勇, 陈湘生, 卓启明, 王延斌

摘要：揭示煤层气排采储层非饱和流阶段煤粉与气体相互作用机理，对制定排采制度和提高产气量具有重要意义。通过气泡–煤粉微观作用实验装置，系统开展了不同直径大小的气泡对不同粒度和密度煤粉的作用实验，分析了气泡对煤粉运移轨迹和速度的影响及捕获煤粉特征。结果表明，气泡产出能够影响煤粉的运移轨迹，甚至能够捕获煤粉；煤粉通过气泡时会产生3种运动类型：沿着气泡表面运移到气泡底部最后被捕获、沿着气泡表面运移到气泡底部最后脱落及接近气泡时被排斥而轨迹发生偏转。煤粉若被气泡捕捉，则运动速度呈现出减小–增大–减小的变化特征；若未被气泡捕获，速度呈现出减小–增大–减小–增大的变化特征。不同条件下气泡对煤粉的捕获效率高达64.38%～86.64%；在气泡表面最高点附近发生碰撞煤粉被捕获的概率最大，并且随着偏离角度的增大，气泡捕获效率均呈现出逐渐减小的趋势；在相同的碰撞位置下，气泡对煤粉的捕获效率随着煤粉密度、煤粉粒径的增大而减小，随着气泡直径的增大而增大。煤层气产气初期应根据储层的实际导流能力合理控制降压速率，若储层导流能力较强，应加大排采速率，增大气体解吸对煤粉的扰动和捕获作用，促使大量煤粉随地下水或气泡产出；若储层导流能力较弱，应该适当降低排采速率，以防气体快速解吸而引起大量煤粉启动运移；同时，可应用大气泡携煤粉能力强的特性，促使近井地带的煤粉产出以增大储层导流能力。

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煤田地质与勘探

2023年第03期

122

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基于SAXS的不同变质程度煤纳米级孔隙结构特征研究

作者(Author)：张钰, 李勇, 王延斌, 王壮森, 赵石虎, 韩文龙

摘要：为揭示不同变质程度煤岩纳米级孔隙特征，运用小角X射线散射方法(SAXS)，采集镜质体反射率Rmax在0.31%~6.24%的15个样品，基于散射数据获取的煤岩孔隙率、孔径分布、比表面积和分形维数，讨论了煤化过程对煤岩纳米孔隙(0.3~100 nm)结构的影响，并用低温CO2和N2吸附DFT模型结果对孔径分布进行了验证。结果表明：在Rmax<0.5 %时，煤岩孔隙率和比表面积随着变质程度的增加而增加，微孔(<2 nm)含量增长较少，介孔(2~50 nm)和大孔(50~100 nm)含量大幅增加，煤岩表面逐渐光滑；在Rmax=0.5%~1.4%时，孔隙率和比表面积减小，各类孔隙含量均减少，煤岩表面逐渐光滑；在Rmax=1.4%~4.0%时，煤岩孔隙率和比表面积增大，微孔含量大幅增加，介孔和大孔含量近乎稳定，煤岩表面逐渐粗糙；在Rmax>4.0%后，煤岩孔隙率和比表面积缓慢增加，微孔增长幅度变缓，煤岩表面逐渐光滑。SAXS在0.3~100 nm孔径分布(本次实验范围)中用球形形状因子与低温CO2和N2吸附结果契合度较高，煤中纳米级孔隙率及比表面积主要由微孔贡献。

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煤田地质与勘探

2021年第06期

129

89