煤田地质与勘探

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李恒乐, 曹运兴, 秦勇, 全吉华, 李大华, 王再清

2015, 43(2): 1-7,12. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.001

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摘要:
突出了大区域构造背景下的瓦斯赋存分布特征及其控制因素研究。重庆煤矿区古今构造应力场具有继承性,煤系应力长期得不到松弛,形成含煤岩系的长期应力集中,十分利于瓦斯富集,致使煤与瓦斯突出主要发生在地质构造变动比较剧烈的应力集中区。含煤岩系沉积环境及构造应力场是控制重庆煤矿区瓦斯赋存的两大地质因素。龙潭组海湾-潮坪-沼泽/泥炭相沉积环境具有良好的封盖能力,瓦斯含量普遍较高;须家河组河流冲积平原、湖滨-三角洲沉积体系对瓦斯的封盖能力较弱,瓦斯含量普遍较低。厘定出南桐高突瓦斯带、华蓥山高突瓦斯带、永荣高瓦斯带、渝东南瓦斯带、渝东瓦斯带和大巴山高瓦斯带6个区域性瓦斯地质带。

开滦矿区低级烟煤大分子结构演化特征及CO成因

肖藏岩, 韦重韬, 郭立稳, 邹明俊

2015, 43(2): 8-12. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.002

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摘要:
针对开滦矿区CO超标现象,进行了煤分子结构演化特征及CO成因研究。通过对22个煤样的工业指标、元素组成、镜质组最大反射率(R_max)、红外光谱和扫描电镜分析,结果发现:煤样的H/C先随R_max增加,在R_max达到0.8%后又迅速减少;煤样中富含C=O、C-O、-O-等含氧基团,通过对芳碳率(f_a)、环缩合度指数(2(R-1)/C)与R_max的关联,发现随着R_max的增加,f_a先增加后减少,2(R-1)/C先减少后增加,拐点均在R_max为0.8%处;煤样孔隙结构为粒间孔。研究认为,开滦矿区煤层赋存CO的成因是,变质作用过程中(R_max为0.8%时),煤分子侧链因构造应力作用断裂、脱落产生大量自由基,进而结合生成CO,并赋存在煤层中保留下来。

鄂尔多斯盆地西缘断褶带南部二叠系山西组沉积特征及煤炭资源勘查潜力

马永辉

2015, 43(2): 13-17. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.003

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摘要:
研究区位于鄂尔多斯盆地西缘断褶带南部的平凉市安国-峡门-小湾子一带。通过对该区二叠系山西组沉积特征研究,对赋煤地质条件和煤炭资源勘查前景进行了评价。本区二叠系山西组含煤沉积、成煤条件受古隆起及其决定的古地理环境的影响,沉积物源供给区主要为研究区南部,沉积环境为曲流河及三角洲,沉积期后构造作用导致了已沉积地层的剥蚀、变形等,致使二叠系山西组煤层在研究区分布面积小、结构复杂、稳定性差、原煤灰分高。本区山西组含煤地层由于受多种因素的影响和控制,区内未能形成并保留规模较大的煤田,找煤工作应选在安国-峡门-小湾子向斜及周边进行。

平顶山矿区瓦斯赋存的构造逐级控制特征

闫江伟, 张玉柱, 王蔚

2015, 43(2): 18-23. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.004

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摘要:
通过研究平顶山矿区17对生产矿井的瓦斯地质特征,分析各矿井瓦斯含量、瓦斯压力和涌出量实测数据,总结了平顶山矿区瓦斯赋存分布规律。运用瓦斯赋存构造逐级控制理论厘清了区域构造演化、矿区和矿井构造对平顶山矿区瓦斯赋存分布的控制,提出了平顶山矿区瓦斯赋存的构造逐级控制特征:区域板块构造运动及演化奠定了平顶山矿区高瓦斯的基调;矿区构造李口向斜确定了矿区瓦斯东高西低、呈轴对称分布的总体规律;矿井构造主导矿井各煤层瓦斯赋存和矿井区域瓦斯赋存的差异性。研究成果为准确预测瓦斯赋存分布和预防煤与瓦斯突出提供了依据。

利用瓦斯抽采钻孔资料和Matlab预测隐伏小断层

崔洪庆, 丁志伟

2015, 43(2): 24-27. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.005

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摘要:
煤层隐伏小断层的精细探测和准确预测,对预防煤矿地质灾害性事故至关重要。基于煤矿现行施工的穿层瓦斯抽采钻孔资料,利用Matlab数值计算和图形处理功能,通过编程计算煤层(顶)底板控制点三维坐标,绘制高精度煤层等高线图、等厚线图和三维立体图,进而实现定量预测煤层隐伏小断层位置、产状和性质。煤矿实例模型计算验证了利用瓦斯抽采钻孔资料预测煤层隐伏小断层的有效性和可行性。

鄂尔多斯盆地东缘煤层气有利区块优选

李贵红

2015, 43(2): 28-32. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.006

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摘要:
鄂尔多斯盆地东缘经过20 a的勘探开发,煤层气仍然没有实现产业化。随着勘探资料的不断丰富,有必要对该区进行煤层气有利区块的优选和重新认识。在前人研究基础上,首先将鄂尔多斯盆地东缘埋深1 500 m区域分为6个区块,选取煤层厚度、含气量、构造条件、水文条件、煤体结构、含气饱和度、储层压力梯度、渗透率和临界解吸压力与储层压力比9个参数作为区块优选指标,结合国内外及研究区实际情况制定了相应的评价临界值。将上述参数作为评价指标集合,以评价单元作为对象集,以有利、较有利和不利作为评级等级集合,然后运用模糊数学综合评判方法得到各评价单元的不同评价参数对评价等级的隶属度,并运用层次分析法确定了各指标的相对权重,最后得到了评价单元对评价等级的隶属度。根据最大隶属度原则,吴堡-柳林属于有利区,大宁-吉县和韩城属于较有利区,准格尔、府谷、河曲-临县属于不利区,吴堡-柳林的煤层气可采性好于大宁-吉县和韩城。因此,建议将吴堡-柳林、大宁-吉县和韩城定为研究区煤层气优先开发区块。

低煤级煤储层游离气含量计算——以准噶尔盆地东南缘为例

贾秉义, 晋香兰, 李建武, 吴信波, 徐建军

2015, 43(2): 33-36,43. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.007

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摘要:
我国低煤级煤层气资源量大,约占煤层气资源总量的43.5%。由于对低煤级煤层气赋存特征的认识程度有限,影响了低煤级煤层气的勘探开发。通过对准噶尔盆地南缘低煤级煤储层孔隙与裂隙、吸附特征、含气性等方面的分析,认为该区煤的吸附性能较好,煤中宏观裂隙与显微裂隙发育。相对于中、高煤级煤,该区煤储层大、中孔所占比例较高,为游离气赋存提供了场所。运用气体方程估算了准噶尔盆地东南缘西山窑组B煤组主力煤层中的游离气含量,得出煤层总含气量为2.85~8.94 m³/t,平均为6.12 m³/t。其中游离气占总含气量的2.89%~5.14%,平均3.90%。游离气含量的估算为研究区更加科学合理的进行煤层气勘探开发提供了依据。

黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏条件及有利区评价

郭曼, 李贤庆, 张明扬, 张吉振, 董泽亮, 刘洋, 牛海岩, 蔡月琪

2015, 43(2): 37-43. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.008

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摘要:
为评估黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气资源潜力,根据井下岩心和露头岩样的地球化学实验分析结果,对黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏条件进行了研究,并评价了该区页岩气成藏的有利区。研究表明:黔北地区牛蹄塘组页岩主要形成于深水陆棚相沉积,页岩埋深适中(<3 000 m),富有机质页岩厚度较大(30~110 m),有机碳含量高(平均TOC>3.0%),有机质类型主要为Ⅰ型,热演化程度高(R_o>2.0%,为过成熟),页岩储层物性为低孔渗,发育大量的微米-纳米级孔裂隙,富含石英等脆性矿物(平均含量>40%),页岩含气量较高(平均1.5 m³/t),具备良好的页岩气成藏条件。在上述基础上,提出东南部的石阡-余庆-施秉一带为黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏有利区。

裂缝参数对考虑滑脱效应页岩气水平井产能的影响

梁冰, 代媛媛, 陈天宇, 孙维吉, 秦冰

2015, 43(2): 44-47. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.009

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摘要:
低渗透页岩气藏中,气体渗流时会受滑脱效应的影响。建立了考虑滑脱效应的气、水两相页岩气藏渗流数学模型,并建立了理想地质模型,采用数值模拟方法,研究了水力压裂的不同裂缝参数对水平井产能的影响。模拟结果表明:裂缝条数、长度和间距是影响页岩气井产能的重要参数,而裂缝宽度和渗透率对产能的影响相对较弱;页岩气井的产能随着裂缝条数和裂缝长度的增加而增大;水平井的水平段长度及裂缝条数一定时,可通过增大裂缝间距来减少裂缝间的相互干扰。

煤层气多分支水平井井眼轨道优化设计模型

李昌盛, 徐术国, 杨传书, 张强, 张成, 敬明旻

2015, 43(2): 48-52,57. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.010

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摘要:
煤储层具有低压低渗特征,致使煤层气开发困难,单井产量低;而多分支水平井能显著增﹑加井筒与煤层的接触面积,提高单井产量,缩短经济回收期。为此,提出了煤层气多分支水平井井眼轨道优化设计准则和主水平井方位的选择方法,建立了煤层侧钻水平井井眼轨道优化设计模型,并将该模型用于鄂尔多斯盆地2号和10号煤层的煤层气多分支水平井井眼轨道优化设计。结果表明,该模型实现了以较短的井眼轨道进入目标靶点,保证了分支井眼的平滑度,对煤层气钻井设计具有重要的指导意义。

骆驼山煤矿不同含水层水中荧光性DOM分布特征

王世东

2015, 43(2): 53-57. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.011

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摘要:
结合骆驼山煤矿不同含水层水文地质条件,通过检测分析各含水层水中天然有机质三维荧光光谱、总有机碳TOC和无机阴离子,研究了荧光性溶解有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)的分布特征,结果表明:TOC和有机物在254 mm波长紫外光下的吸光度UV₂₅₄整体上随着含水层层位加深而减少,奥灰水中TOC和UV₂₅₄比其他水体分别低2~3.3倍和2.4~4.7倍;有机物芳香度也逐渐降低,紫外吸光度SUVA值在地表水、第四系水、砂岩水和奥灰水中分别为3.28、2.27、2.24和1.96。地表水和第四系水的三维荧光光谱(3DEEM)图存在5个指纹区域,随着地层层位的加深,水中有机物总体上呈递减趋势,最深层的奥灰水中没有酪氨酸、疏水性有机酸和海洋性腐植酸,而色氨酸的荧光强度比其他水体都高,表明地下水中有机物会反应生成色氨酸类有机物。奥灰水中TOC随着地下水流向逐渐减少(从0.27 mg/L减少至0.22 mg/L);有机物反应生成色氨酸,导致色氨酸FI随着水流而逐渐增加;根据3DEEM光谱图,骆驼山煤矿区奥灰水中有机物比较稳定,能够明显区分出其作为突水水源的特征离子。

基于GIS的“三图-双预测法”的应用

李坤, 曾一凡, 尚彦军, 武强, 何万通

2015, 43(2): 58-62. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.012

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摘要:
针对铁法集团大强煤矿1号煤可能存在的顶板涌(突)水危害问题,运用基于地理信息系统(GIS)的层次分析法(AHP)型"三图-双预测法",通过对含水层厚度、岩心采取率、单位涌水量、渗透系数、断层等5个主控因素的综合分析,在建立煤层顶板充水含水层富水性分区图的同时,对开采煤层的顶板安全性进行评价及分区。在以上研究的基础上运用GIS多源地学信息复合叠加原理,提出了1号煤顶板涌(突)水条件综合分区的划分方案。根据综合分区结果,运用Visual Modflow软件对即将开采的2-202工作面和三采区进行了涌水量预测。

唐山矿岳胥区奥灰水带压开采危险性评价

周泽, 朱炎铭

2015, 43(2): 63-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.013

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摘要:
基于唐山矿岳胥区奥灰岩发育特征和水文地质特征,结合安全水头、突水系数、安全隔水层厚度等3个不同指标,对研究区带压开采危险性进行了评价。结果显示:研究区奥陶纪灰岩埋深整体呈北深南浅,且存在一定范围的压煤带,井田内奥灰水水位呈北高南低的趋势,研究区内奥灰水位最高,水位标高-10~-9 m;掘进巷道安全水头值及安全隔水层厚度评价结果显示无带压开采危险,突水系数评价结果则显示研究区存在范围不等的带压开采危险区,突水危险区主要存在于研究区两侧扩大区,应注意开展奥灰水防治工作。

皖北刘桥矿采煤塌陷区生态环境动态监测

裴文明, 姚素平, 董少春, 胡奎, 段中稳, 王继华, 彭龙超

2015, 43(2): 67-72. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.014

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摘要:
基于多时相的遥感影像数据,采用遥感技术动态监测皖北刘桥矿区近20 a来土地覆盖变化、塌陷积水区水深及分布和水环境富营养化状态。监测结果表明:2012年矿区塌陷积水面积已达到研究区总面积的23.86%,最大积水水深超过4 m,积水区水质已达到轻度-中度富营养化状态。在此基础上,根据因地制宜、合理开发的原则,对塌陷水域进行划分,提出建立以生态农业为核心,集成景观湿地、休闲娱乐和调蓄功能的采煤塌陷区生态环境综合治理模式。

水泥-水玻璃双液注浆三阶段加固模型及其应用

张可能, 黄飞, 艾孝军, 刘强, 张云毅

2015, 43(2): 73-76,82. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.015

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摘要:
根据在郴州地区对残坡积土进行水泥-水玻璃双液注浆工程的实践,建立了水泥-水玻璃双液注浆加固残坡积土的三阶段模型,即初级加固阶段、径向压密加固阶段和成桩-顶升阶段,同时分析了适合这三个阶段的理论公式。阐述了水泥-水玻璃双液注浆加固土体的机理。根据双液注浆加固工程实例的监测数据分析注浆的过程,结果表明,注浆过程与本文建立的三阶段注浆模型基本吻合。

基于煤层巷道开挖卸荷效应的底板冲击孕育过程研究

徐学锋, 刘军, 张银亮

2015, 43(2): 77-82. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.016

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摘要:
采用相似模拟和数值模拟研究了河南义马煤田跃进矿采掘影响下巷道底板的应力及变形规律,揭示底板冲击矿压发生前的孕育过程。研究表明,巷道底板冲击受煤层埋深、顶板条件、巷道施工布置方式等多因素影响。在巨厚坚硬上覆砾岩影响下,工作面开采增加了相邻工作面的应力水平。在厚煤层中巷道沿顶板布置留底煤,巷道开挖后,一定范围的煤层底板中的水平应力升高,垂直应力降低,增加了煤层失稳破坏的可能性。巷道开挖卸荷过程中,底板由于没有支护,垂直位移增加,底板的塑性区范围大于两帮,并产生了明显的拉伸破坏,容易使底板成为冲击破坏突破口。

煤层下部地层地震成像研究

张宪旭, 杨光明, 蔡文芮, 孙永亮, 智敏

2015, 43(2): 83-85. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.017

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摘要:
以内蒙地区某煤田三维地震资料为例,对煤层下部地震成像效果不佳的原因进行分析。在资料处理环节,对影响煤层下部成像效果的面波和多次波,根据空间和频率等特性进行压制和衰减;在地表激发条件差、震源能量衰减迅速、煤层对下部反射有强烈屏蔽作用的情况下,对弱信号进行针对性的补偿和保护。实际资料处理,得到了较满意的成像效果。

关于薄层与单界面模型弹性反射透射系数的讨论

张川, 杨春, 王赟

2015, 43(2): 86-90. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.018

浏览量：48 下载量：2

摘要:
在均匀各向同性水平层状介质假设下,采用位移与位移位两种不同的平面波表示方式,推导了层状介质的传播矩阵;并对层状模型逐步简化,依次给出了薄层、单阻抗差界面纵波入射时的反射、透射系数公式,指出了位移与位移位函数这两种不同形式下各公式的异同和适用条件,对于薄层地震反演精度的提高具有一定的指导作用。

地震沉积学在川东北YB地区沉积相分析中的应用

单蕊, 李元杰, 王千遥

2015, 43(2): 91-95. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.019

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摘要:
将地震沉积学理论应用于川东北YB地区陆相须家河组二段沉积相分析。以低频层序界面为约束条件,采用三维地震相位展开技术建立高频层序地层格架;利用三维Wheeler变换技术自动拉平高分辨层序地层格架的地震同相轴,建立等时年代地层格架,将地震数据体转换为年代地层数据体;在此基础上,提取具有等时意义的年代地层切片进行沉积相分析。结果表明:该方法能直观地反映沉积体的几何形态、展布规律、纵向演化和平面变迁等特征,对后续的勘探开发具有指导意义。

电法测量接地电阻计算方法及影响因素仿真分析

刘志民, 刘希高, 杜毅博, 张金涛, 吴淼

2015, 43(2): 96-100.105. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.020

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摘要:
采用电法测量时,为提高观测精度和质量,增强电磁耦合抗干扰能力,须合理计算和减小接地电阻。接地电阻可根据电流场性质和导线电阻定义来计算。针对棒状电极,运用MATLAB软件仿真分析其接地电阻随电极半径、入土深度、电极表面附近土壤覆盖距离的变化规律,确定棒状电极的主要尺寸。由于电极尺寸一般相对固定,减小接地电阻主要通过减小电极附近的土壤电阻率和多根电极并联接地。通过仿真分析接地电阻随更换土壤覆盖半径及集合屏蔽效应系数随电极间隔变化规律,指出更换土壤覆盖半径一般取在100~150 cm范围内,电极间隔大于2倍入土深度,此时接地效果最佳。

定向长钻孔精确探放矿井老空水技术及其应用

方俊, 陆军, 张幼振, 宋红娟

2015, 43(2): 101-105. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.021

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摘要:
老空水害事故危害程度大。系统研究了定向长钻孔探放老空水的原理、钻进装备、钻孔设计和成孔工艺方法等关键技术,将随钻测量定向钻进与常规回转钻进技术结合施工定向长钻孔,实现了煤矿井下老空水的精确探查和疏放,形成了一套老空水探放技术与装备。在宁煤集团白芨沟煤矿现场应用情况表明,该技术方案先进可靠,老空水探放效果良好。

地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用

孙佃金, 孙蕾

2015, 43(2): 106-108. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.02.022

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摘要:
施工煤层气水平井时,运用地质录井资料、气测资料及伽马测量曲线等地质导向技术控制井眼轨迹在目标煤层中的延伸,能够保证煤层钻遇率符合设计要求。分析了地质导向技术在煤层气水平井水平段施工的导向措施,总结了地质录井、气测和伽马测量等方法的导向特点及作用。通过HCMS-2水平井应用实例,提出了综合运用地质导向技术施工煤层气水平井的具体方法和做好地质导向工作的认识。

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