煤田地质与勘探

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吴颖, 尹锦涛, 于波

2015, 43(3): 1-5,10. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.001

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摘要:
为促进子长-延川矿权区石油、煤炭等资源的合理勘探和综合开发利用,在分析矿区煤层分布特征及聚煤规律研究成果的基础上,分别采用地质块段法和层次分析结合权重分析法,对区内三叠系延长组五段(长1油层组)的煤炭资源量及其开发潜力进行了预测与评价。结果表明:矿区内2个煤组(3煤组和5煤组)的原地煤炭资源量为44.87×10⁸ t,可采资源量33.89×10⁸ t;区内煤炭资源开发潜力优度为78.32分,属于资源富集有利区,加上区内煤层赋存条件良好,构造较简单,且开采条件较好,因此本区煤炭资源开发前景好。

唐山矿西南区构造复杂程度的熵函数评价

李家宏, 朱炎铭, 唐鑫, 刘宇

2015, 43(3): 6-10. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.002

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摘要:
唐山矿隶属于开平煤田,位于开平向斜的北西翼,构造极为复杂。本文应用熵函数定量的对唐山矿西南区9号煤层的构造复杂程度进行了评价,所得的熵值越大,构造越简单;熵值越小,构造越复杂。评价结果与分形分维对比表明:由于对不同类型的断层分别统计和计算,以及添加了褶曲这一重要构造类型,熵函数评价结果更加科学,即西南区9号煤层的西部、北部和东部边界为构造复杂区,而在岭子背斜两侧构造则比较简单。

构造综合分析法判定瓦乌斯矿区电法推断的断层

曹大文

2015, 43(3): 11-14. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.003

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摘要:
瓦乌斯矿区(盆地)是一个NW走向、南北均为断层边界的断陷含煤盆地,通过电法工作,发现该矿区煤层露头附近视电阻率等值线密集,推断存在走向断层DF2,但该断层究竟存在与否?产状如何?争议很大。文章基于岩体变形破坏的摩尔强度原理,应用节理应力场分析、赤平投影和断裂共生组合的构造分析方法,判断DF2断层是矿区断裂共生组合中第2序次断裂中的一支,并确定了该断层的产状,结合DF2附近的岩层厚度及变形等特征综合判定了DF2断层的存在。该研究结果对中新生代断陷含煤盆地的构造分析和该矿区煤炭普查工作有积极的指导意义。

基于地质单元的邹庄矿瓦斯异常区划分

雷东记, 李钰魁, 张玉贵, 郭晓洁, 孟慧

2015, 43(3): 15-21. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.004

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摘要:
为了实现瓦斯治理分级分类管理,运用瓦斯地质理论与方法,结合安徽邹庄矿生产实际和井田内地质构造分布形态,将其划分为3个地质单元。通过研究各地质单元内的地质构造、瓦斯赋存特征、构造煤发育情况和已采区揭露的瓦斯地质信息,建立了预测瓦斯地质异常区的数学模型,并利用工作面效检指标验证模型的有效性;以实际采掘过程中发生动力现象点为临界点,对其相应指标赋临界值,最终形成了以瓦斯含量(7 m³/t)、相对瓦斯涌出量(6.3 m³/t)和构造煤厚度(1.5 m)为核心的瓦斯预测体系。

贵州龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律

易同生, 高弟

2015, 43(3): 22-27,32. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.005

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摘要:
为了评价贵州省志留系下统龙马溪组页岩气资源开发潜力,开展了野外地质调查及页岩气井勘探工作,研究了龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律。研究表明:贵州龙马溪组地层主要分布于遵义-余庆一线以北,页岩干酪根类型以I型和II₁型为主,有机碳质量分数普遍小于2%,R_o值为1.5%~3.39%,且下部有机质成熟度明显高于上部;页岩矿物组成以碎屑矿物及黏土矿物为主,表现出较强脆性;页岩孔隙相对发育,以孔隙型、孔隙-裂缝型储集空间为主,主缝、微缝、粘土矿物层间孔缝形成理想的解吸-渗流通道;页岩抗压、抗张强度差异较大,但水介质对页岩强度的影响不大;页岩含气量范围0.63~2.81 m³/t,表现出随深度增加而增大的趋势;扬子地台所历经的多期次构造活动对区域页岩气保存产生了重要影响,正安-务川-沿河以北是贵州龙马溪组页岩气保存的有利区。

珲春盆地低煤阶煤层气富集规律

王有智

2015, 43(3): 28-32. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.006

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摘要:
珲春盆地煤层气取得工业突破对我国低煤阶含煤盆地的煤层气勘探具有重要意义。通过对珲春盆地低煤阶煤层气成藏条件的深入剖析,探讨了低煤阶煤层气富集的主控因素及其成藏模式。结果表明,珲春盆地具有煤阶低、煤层多、煤层薄的特点,构造作用、沉积特征和岩浆岩侵入是其富集成藏的主控因素。盆地西部的褶皱和断层伴生带不仅为生物气创造有利环境,而且为煤层气二次成藏提供场所,形成"连续褶皱"富气模式;沼泽和天然堤微相的垂向叠置,使得作为煤层直接顶底板的泥岩和致密砂岩对煤层气起到更好的封闭作用;局部辉绿岩侵入体促使煤层再次生气,同时大大改善了煤岩的物性。因此,珲春盆地西部是煤层气高产富集区,具有巨大勘探开发潜力。

多层次模糊数学法在湘西北页岩气有利区块优选中的应用

肖正辉, 宁博文, 杨荣丰, 黄俨然, 王朝晖, 邓翼

2015, 43(3): 33-37. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.007

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摘要:
湘西北下寒武统牛蹄塘组海相页岩热成熟度高,且经历了多期复杂构造运动,这种有机质高热演化程度及复杂构造条件下的页岩气有利区块优选面临挑战。本研究对影响页岩气勘探开发潜力的各种因素进行了综合研究,确定了页岩气勘探开发潜力评价的4个二级指标(生成条件、储集条件、保存条件和综合配套条件)及相应的三级指标。采用模糊数学方法对各级因素指标赋予了权重,建立了用于页岩气勘探开发潜力评价的多层次模糊数学评判模型。利用该模型,综合评价湘西北地区鹤峰复背斜、桑植复向斜、古丈隆起、沅麻盆地和洞庭坳陷5个Ⅲ级构造单元的页岩气资源勘探开发潜力。研究表明,桑植复向斜最具勘探开发潜力,其次是鹤峰复背斜,沅麻盆地、古丈隆起与洞庭坳陷则相对最差。建立的评价体系,可以作为有机质高热演化程度及复杂构造条件下的页岩气资源开发潜力评价的参考体系。

济阳坳陷石炭-二叠系煤系页岩气生烃潜力评价

王惠勇, 陈世悦, 李红梅, 谭明友, 张云银

2015, 43(3): 38-44. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.008

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摘要:
为了研究济阳坳陷石炭-二叠纪煤系泥页岩生烃潜力,应用地球化学、石油地质学及煤地质学等方法,从济阳坳陷石炭-二叠系残留地层分布、泥页岩有机地球化学特征和泥页岩生烃潜力对比等方面进行研究。研究结果表明:济阳坳陷石炭-二叠系残余地层厚度一般在200~800 m,最厚可达900 m;煤系泥页岩有机质丰度较好,为Ⅲ型干酪根,有利于生气,有机质成熟度达到成熟-较高成熟阶段;本溪组和太原组生烃潜力较好;山西组烃源岩各凹陷均可见中-好油气源岩,但范围局限,整体评价仍为中等。与我国其他地区对比发现,济阳坳陷石炭-二叠系煤系泥页岩生烃能力总体处于中等水平,具有一定的页岩气勘探潜力。

页岩中气体的超临界等温吸附研究

刘圣鑫, 钟建华, 马寅生, 尹成明, 刘成林, 李宗星, 李勇, 刘选, 毛毳, 刘晓光

2015, 43(3): 45-50. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.009

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摘要:
页岩气等温吸附实验多为临界温度以上的吸附实验,其得到的吸附量为过剩吸附量。为了研究页岩气超临界等温吸附机理,运用重力法,在临界温度以上,分别进行了甲烷和二氧化碳在页岩中的高压等温吸附实验。在分析经典型吸附和超临界吸附区别的基础上,通过修改的超临界等温吸附模型(Langmuir方程和微孔充填(Dubinin Radushkevich,D-R))对实验数据进行了拟合。结果表明:简单的Langmuir方程可近似拟合甲烷吸附实验数据,但精度不高,且无法拟合二氧化碳的吸附数据;将吸附相密度作为可优化参数,修改的微孔充填模型和Langmuir模型能很好地拟合甲烷和二氧化碳的吸附数据,其中修改的微孔充填模型拟合效果最好,且回归得到的超临界甲烷吸附相密度同文献报道的一致,表明吸附气可能以微孔充填的形式存在。

采动影响下煤层覆岩渗透性变化规律及垂向分带特征

王皓, 乔伟, 柴蕊

2015, 43(3): 51-55. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.010

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摘要:
以孟加拉国Barapukuria煤矿X工作面为试验区,采用井下钻孔分段压水原位测试及相关理论计算方法,研究了工作面回采前后覆岩渗透性变化规律及垂向分带特征。研究结果表明,工作面回采前后,覆岩渗透性变化显著,采后覆岩渗透性具有明显的垂向分带特征。自覆岩导水裂缝带顶部至底部,渗透性呈阶梯状逐渐增大,可细分为弱渗透带、中渗透带和强渗透带。研究结果对煤矿区水文地质参数识别与涌水量预测工作具有指导意义。

基于内部结构概化的华北型煤田岩溶陷落柱分类

牛磊, 武强, 李博

2015, 43(3): 56-60. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.011

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摘要:
岩溶陷落柱是华北型煤田所具有的一种特殊地质构造,对煤矿安全生产造成巨大威胁。为了研究岩溶陷落柱的突水机理,确保煤矿采掘工程的安全,提出了岩溶陷落柱的内部结构概化模型,包括堆石段、泥石浆段、岩块碎屑段和柱壁裂隙段4个不同的部分,各部分之间既有相互联系,又显示出不同的力学和水力特征。基于此模型,对岩溶陷落柱按照内部结构的不同进行了分类,将岩溶陷落柱分为堆石型、堆石裂隙型、堆石泥石浆型等8种不同类型,并总结分析了不同类型岩溶陷落柱的结构特征和突水特征,且对不同类型岩溶陷落柱煤矿采掘工程提出了建议。

赵官井田10煤层底板突水危险性评价

邱梅, 施龙青, 滕超, 邢同菊, 于放

2015, 43(3): 61-65. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.012

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摘要:
从地质构造、含水层、隔水层、开采条件等方面详细分析了赵官井田10煤层底板突水的影响因素,确定了断层强度指数、褶皱分维值、"底板充水含水层组"水压、"底板充水含水层组"富水性、奥灰富水性、隔水层厚度、泥岩比率、底板破坏深度8个主控因素作为10煤层底板突水危险性评价的决策指标,并建立了各主控因素专题图;运用层次分析法(AHP)确定了各主控因素的权重系数,建立了基于"脆弱性指数法"的底板突水危险性评价模型,对10煤层底板突水危险性进行了定量评价,结果表明:在井田的南部煤层露头处脆弱性指数小,突水可能性较小;在井田的北部,特别是在井田东北部,脆弱性指数大,突水危险性较大。

煤系沉积岩应力-应变与应变-渗透率特征

季小凯, 郭建斌, 邢同菊, 谭希鹏

2015, 43(3): 66-71,76. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.013

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摘要:
通过对济宁三号煤矿岩样进行现场采取和室内试验分析,探究对开采有威胁的3煤层顶板砂岩和红层的渗透率特征。试验结果表明,中粗砂岩的渗透率最大,泥岩样的渗透率相对较小;应力对岩石的渗透率有很大的影响,主要体现在节理的法向闭合和剪胀效应,其中应力剪胀能显著地改变岩石节理的渗透性;岩石应变渗透率曲线,表现出渗透率峰值"滞后"的特点;在岩石处于弹塑性阶段时候,渗透率的变化剧烈且具有不可预测性,然而岩石渗透率与体积应变有很好的一致性。通过对实验结果的归纳总结,本文将岩石在全应力应变过程中渗透率变化划分成5个阶段:微裂隙压密闭合阶段、微裂隙随机扩展阶段、裂隙扩展贯通阶段、裂隙错动充分发育阶段和裂隙二次闭合阶段。

水平周期荷载作用下支盘桩受力性状的模型试验

高笑娟, 李跃辉, 吕冰, 钟国华

2015, 43(3): 72-76. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.014

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摘要:
为了研究桩在水平动荷载作用下的受力和变形规律,自制了一套能施加动荷载的加载装置,并对两根承力盘位置不同的模型桩进行了水平动荷载试验,研究了桩顶所加荷载幅值、加载频率、承力盘的位置等因素对支盘桩桩身弯矩和桩侧土压力的影响规律。结果表明:随着桩顶荷载幅值的增加,桩身上部正弯矩和弯矩的最大值均呈现增大趋势,桩侧土中压力亦逐渐增大;随着加载频率的增大,桩身上部弯矩先变大,后又减小,土中压力一直呈增大趋势;承力盘位置靠上的桩在同样条件下桩身正弯矩和最大弯矩值较小,桩侧土中的压力也较小。

负摩阻力作用下锥形异型桩承载力研究

代先尧, 王亮清, 李长冬, 王凯, 张永权

2015, 43(3): 77-80. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.015

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摘要:
研制异型桩是降低负摩阻力的重要措施之一,对目前能降低负摩阻力的异型桩的种类和特征进行了系统分析与总结,并介绍了作者已授权的一项国家发明专利——一种端部螺纹X形变截面预制管桩及其施工方法。通过FLAC^3D软件分别模拟了圆形等截面桩和锥形异型桩在相同地面堆载的情况下桩身轴力的分布情况,结果表明锥形纵截面的设置可以有效降低负摩阻力的影响。阐述了端部螺纹X形变截面预制管桩能更显著降低负摩阻力的机制,研究成果可为端部螺纹X形变截面预制管桩的设计和推广应用提供一定的理论基础。

贵州潜在倾倒式崩塌的识别指标

胡玉凤, 陈筠, 赵国宣

2015, 43(3): 81-85. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.016

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摘要:
针对贵州省倾倒式崩塌的特点,选取对灾害发生具有控制性或影响较大的且易于在野外采集的因子(坡度、岩体结构、凹腔状态、主控结构面倾角、卸荷松弛、后缘裂缝贯通程度和基座软硬程度)作为识别指标。基于岩石工程系统RES方法,通过人工神经网络BP模型构建指标相互作用关系矩阵,研究指标间相互作用对潜在崩塌稳定性的影响,确定评价指标的权重,并就评价指标对整体稳定性的重要程度进行排序,旨在为潜在崩塌的野外简易识别奠定基础。研究发现,岩体结构、后缘裂缝贯通程度对潜在倾倒式崩塌的影响很强。

黄土坡体节理发育特征和空间分区与边坡稳定性

唐东旗, 姚秀芳, 彭建兵, 徐进, 高均昭

2015, 43(3): 86-90. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.017

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摘要:
通过现场调查分析了黄土坡体节理发育特征,节理走向与边坡倾向呈大角度斜交,节理走向受边坡倾向的控制。根据对斜坡不同区域受力分析,台塬区土体主要受到湿陷拉张作用,在斜坡地带土体主要受水平卸荷所产生的推力作用,把斜坡区节理发育分为湿陷节理发育区、拉张节理发育区、挤压节理发育区和开挖卸荷节理发育区。最后,对有无节理边坡进行了稳定性计算,计算结果和理论分析一致。

GPS授时地震仪走时误差校正

王云宏, 江浩, 王盼, 吴海

2015, 43(3): 91-94. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.018

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摘要:
受制造成本和工艺的限制,GPS授时地震仪中的守时晶振不可避免地会有频率误差,继而在数据采集过程中,随着采集时间的增加,各台站之间会出现采集不同步现象。介绍了Akima分段多项式插值重采样方法及其在GPS授时地震仪时间校正中的应用。通过对理论数据与实际数据的Akima插值重采样试验表明,Akima插值重采样方法可应用于GPS授时地震仪走时误差校正,是一种简便、高效、保形性好的插值重采样方法。

三维地震观测系统满覆盖边界的讨论

冯春龙, 贺建鹏, 查文锋, 卫红学

2015, 43(3): 95-98. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.019

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摘要:
针对采用综合平面图法设计的三维束状观测系统成果中满覆盖次数边界与绿山(MESA)软件设计结果存在差别的问题,从面元及覆盖次数的概念出发,将面元细分为纵向面元尺寸和横向面元尺寸,通过对纵向观测系统和横向观测系统具体分析,指出上述两种设计手段存在差别的原因,找出了对综合平面图法设计成果中满覆盖次数边界进行修正的方法。

煤层气井流体原位实时监测仪

李炯, 乌效鸣, 李瑞, 张峰

2015, 43(3): 99-101. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.020

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摘要:
煤层气生产过程中,需要随时了解和掌握煤层气井的产水、产气、液面高度等各项参数,以便根据生产阶段的需要及时调整生产参数,使煤层气井的生产处于最佳状态。目前国内煤层气抽采过程中仅能单独测量压力、温度、液位等参数,并不能检测每个层位的产气产水量,因此为了达到长期同时监测不同层位煤层的目的,设计了煤层气井流体原位实时监测仪。该监测仪不仅能测量温度、压力等参数,还可结合地面测得的气、水流量,分别得出不同层位煤层的产气产水量,为煤层气开采方法的确定提供科学依据,有利于提高煤层气抽采率。

槽波地震勘探在煤矿大型工作面的应用

任亚平

2015, 43(3): 102-104,109. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.021

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摘要:
以陕北某煤矿大型工作面槽波地震工程为例,开展了超大型工作面内断层的槽波地震探测技术研究。槽波探测采用全排列接收,最大限度地保障了槽波信息的获得。根据得到的槽波记录数据以及CT成像结果,解释了工作面内断层的发育情况,与后期巷道揭露情况基本吻合。槽波地震勘探在大型工作面的成功应用,可为矿井实现盘区勘探提供技术支持。

渤钻低密度固井水泥浆降低煤层气储层伤害的实验

王道宽, 史亚运, 乌效鸣, 吴川

2015, 43(3): 105-109. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.022

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摘要:
针对煤层气井传统的固井水泥密度较大,在固井过程中产生较大压差,影响半径较大,且滤液成分矿化度较高,持续对储层产生伤害的问题,通过对比渤海钻探所使用的低密度固井水泥浆(统称渤钻浆)和常规固井水泥浆的失水量、滤液性能和稠化时间,并通过分析其滤液成分、电导率、渗透率回复率和计算污染半径,评价了渤钻浆降低煤层气储层伤害的能力。结果表明:渤钻浆失水量比常规固井水泥浆小一半,并且滤液黏度高、矿化度低和电导率低,使渤钻浆污染的煤样渗透率降低为28.97%(常规水泥浆污染的煤样渗透率降低为65.87%),渗透率恢复率为89.81%(常规水泥浆渗透率恢复率为61.18%)。综合来看渤钻浆不仅密度低,形成压差小,保证煤层稳定,还减小污染半径,降低了对煤层气储层的伤害。

全液压钻机油路板试验台设计及应用

范伟, 姚宁平, 陈亮, 贠江剑

2015, 43(3): 110-114. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.023

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摘要:
为保证螺纹插装式油路板加工质量的可靠性,设计油路板试验台。试验台由数据采集控制系统和液压系统两部分组成。通过研究油路板单向阀泄漏量对压力损失和马达转速的影响规律,并对液控单向阀反向泄漏量分别进行自动和手动测试,验证了试验台测试结果的有效性和准确性,这为评估全液压钻机关键零部件加工质量、优化钻机液压系统设计提供了参考依据。

顺煤层瓦斯抽采钻孔封孔新工艺

李孜军, 陈艳丽, 朱壮观

2015, 43(3): 115-117,121. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.024

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摘要:
瓦斯抽采效果在很大程度上取决于封孔方法和封孔质量。针对祁南矿原有封孔工艺封孔深度不够和材料本身的弱点,对钻孔封孔原有的工艺进行了改进。通过增加封孔深度、采用新式封孔材料等,避免了短路风流,减轻封孔管路中负压的消耗,并使抽采瓦斯的体积浓度提高了25%~50%,提高了生产效益。

回转钻进随钻测斜仪的研制及应用

雷晓荣

2015, 43(3): 118-121. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.025

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摘要:
针对煤矿井下常规钻机回转钻进没有随钻轨迹测量装备的现状,研制了钻孔随钻测斜仪。该仪器主要由孔口显示控制器和轨迹记录探管两部分组成,可用于煤矿井下常规钻机回转钻进钻孔的轨迹测量,亦可测量钻孔的倾角、方位角和工具面向角等姿态参数,孔口显示控制器同步工作并记录钻孔的深度和测量时间。最终结果可通过数据处理软件计算和处理原始数据并在井下以数字和图形的方式显示出来,满足了煤矿井下常规钻机的回转钻进随钻测量需求。

SF₆气体示踪法测定低透气性高瓦斯煤层瓦斯抽放半径

郑雷

2015, 43(3): 122-124. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.03.026

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摘要:
针对目前应用较多的瓦斯抽放半径测定方法——相对瓦斯压力测定法与实际情况偏差较大问题,以神华乌海能源公司平沟煤矿16号低透气性高瓦斯煤层为研究对象,在井下1606工作面施工瓦斯抽放试验钻孔,采用SF₆气体示踪法测定工作面瓦斯的抽放半径,并比较了不同抽放半径的瓦斯抽放效果。实测结果表明,SF₆气体示踪法所测定的瓦斯抽放半径使瓦斯抽采效率显著提高,该方法为煤层预抽瓦斯钻孔间距的设计提供了依据,可以在低透气性高瓦斯煤层的瓦斯抽放半径测定中推广使用。

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