煤田地质与勘探

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李莹, 张功成, 吕大炜, 王东东, 刘海燕

2011, 39(1): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.001

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摘要:
基于琼东南盆地各凹陷含煤地层岩心、测井等资料，以及崖城组岩石学、煤岩学及煤质学资料，研究了该盆地主要含煤地层崖城组的沉积、聚煤特点及成煤环境。结果显示：崖城组主要由含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、泥岩、碳质泥岩和煤组成，属于断陷盆地晚期的沉积；琼东南盆地以浅海周缘扇三角洲和滨海带为主要成煤环境及聚煤模式，成煤环境基本上与我国南方古近纪近海型成煤环境类似。

煤相参数在煤层层序划分中的应用——以新疆准东煤田帐南西矿区为例

毛婉慧, 庄新国, 周继兵, 阮传明, 雷国明

2011, 39(1): 6-10. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.002

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摘要:
运用层序地层学原理和方法，利用钻探和测井资料以及煤的显微组分和煤相参数分析，对新疆准东煤田西山窑组的层序单元进行了划分，特别对煤层中的准层序进行了确定。研究结果表明：西山窑组为 1个三级层序，并由低位、湖扩和高位体系域构成；在煤层中确定了水进型、水退型 2种准层序类型以及缓慢水进型准层序组和相对快速水进型准层序组；湖扩体系域由水进型和水退型煤层构成，高位体系域由水退型煤层构成；煤层煤相总体为干燥森林沼泽。

鄂尔多斯盆地双山地区太原组砂岩次生孔隙形成机制

陈义林, 李壮福, 秦勇

2011, 39(1): 11-15. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.003

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摘要:
鄂尔多斯盆地双山地区太原组砂岩的储集空间存在多种类型的次生孔隙。为指导本区天然气的勘探开发，通过岩心观察和铸体薄片鉴定分析方法，探讨了该区太原组砂岩次生孔隙的形成机制。研究认为，双山地区太原组砂岩次生孔隙的形成机制主要受被溶蚀组分的物质基础、酸碱溶蚀性流体与被溶组分之间的溶解反应、溶蚀后自生矿物的充填以及构造压裂缝4个因素的影响。其中，酸性溶蚀方式及自生矿物的充填对次生孔隙的发育起到主导作用。

郑庄区块煤层气赋存特征及控气地质因素

曹新款, 朱炎铭, 王道华, 赵雯

2011, 39(1): 16-19,23. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.004

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摘要:
沁水盆地南部郑庄区块煤层气资源条件良好，勘探开发潜力大。通过对郑庄区块煤层气地质条件和储层条件的深入分析，认为本区煤层气赋存条件良好，含气量较高，储层吸附/解吸能力较好，但储层渗透率相对较低；郑庄区块煤层气藏主要受3类地质因素控制：构造对煤层气含量和赋存规律具有明显的控制作用；水文地质条件对煤层气具明显的水力封闭作用，该区地下水径流较弱，为典型的等势面扇状缓流型，有利于区块内煤层气的富集；燕山晚期岩浆活动和高异常地热场对煤层热演化和煤层气生成有显著的控制作用。

煤层气解吸的温度效应

马东民, 张遂安, 王鹏刚, 蔺亚兵, 王晨

2011, 39(1): 20-23. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.005

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摘要:
为了探索温度对煤层气解吸效果的影响，通过对沁水南部寺河煤矿3号煤的吸附/解吸实验，经过数学分析，获得该煤层气吸附/解吸的数学式与等量吸附热表达式。分析认为：随着储层温度升高，饱和吸附量减小；解吸过程滞后于吸附作用的原因主要是非物理吸附常数 c值作用，随着储层温度增高，c值增大；降压解吸伴随吸热(温降)，同时阻碍了持续解吸过程。通过提高储层温度来促进解吸过程，在理论上可行，工程中应该受到重视。

煤层气井有杆排采系统悬点动载荷计算

牛文杰, 刘新福, 綦耀光, 李延祥, 杨磊

2011, 39(1): 24-27. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.006

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摘要:
有杆泵排采设备悬点动载荷是正确设计和选择抽油机和抽油杆以及确定电动机功率的重要影响因素。在分析杆柱和液柱受力状态的基础上，建立了惯性载荷的数学模型，基于弹性体振动理论，建立了振动载荷的计算模型，并给出悬点动载荷的计算方法和变化规律。结果表明，煤层气井悬点载荷的计算需同时考虑惯性载荷和振动载荷，且开采初期，动载荷所占比重较大；随着开采的进行，动载荷所占比重迅速减小，稳定生产时，影响已较小；杆管总变形量明显小于油田，且动变形量相对较小。该算法首次较为精确地计算出煤层气井有杆排采系统的悬点载荷并给出示功图，为有杆排采的设计计算提供了依据。

基于PCA-SVR的煤层底板突水量预测

刘北战, 梁冰

2011, 39(1): 28-30,35. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.007

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摘要:
提出了一种基于主成分分析支持向量机回归(PCA-SVR)的煤层底板突水预测方法，用主成分分析来解决输入变量的选择问题。主成分以较少的维数包含了高维变量所携带的大部分信息，这不仅避免了过多的输入导致训练速度慢，同时也保证了预测准确度。实例表明，所提方法可有效消除众多影响因素间的相关性，减少输入变量个数，提高预测效率和精度。

巨厚松散层下防水煤柱合理留设及其数值模拟

王睿, 孟召平, 谢晓彤, 贾立龙, 汪元有

2011, 39(1): 31-35. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.008

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摘要:
防水煤柱合理留设是巨厚松散层下煤炭开采设计的基本参数。通过对东欢坨矿第四系巨厚松散层地质特征分析，揭示了本区第四系巨厚松散层中的含、隔水层厚度及其结构分布特征和对煤炭开采充水的影响，建立了巨厚松散含水层下防水安全煤柱计算模型和理论，提出了在巨厚松散层下的防水煤柱留设的非线性计算方法，计算东欢坨矿8煤层防水煤岩柱的高度为65.62 m。根据流-固耦合理论，应用FLAC3D数值模拟计算软件，模拟了东欢坨矿 8煤层开采过程中上覆岩层变形破坏规律，揭示了煤层顶板岩体冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带的分布规律，获得了防水煤柱高度及相关工程技术参数，验证了巨厚松散层下防水煤柱留设的非线性设计方法和计算模型的可靠性，为巨厚松散层下防水煤柱合理留设探索了可行途径。

神北矿区环境承载力评价

秦鹏, 沈智慧, 白喜庆

2011, 39(1): 36-40. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.009

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摘要:
以神北矿区为例，从区域环境承载力的概念出发，结合3S技术，系统分析了神北矿区环境承载力的影响因素。并以此为基础，建立神北矿区环境承载力评价指标体系。运用环境承载力评价量化模型，对神北矿区环境承载力进行了分析和评价。分析结果表明：评价指标中土地沙漠化、矿山开发、水质环境容量环境承载力超载，分别为-17.8%、-2.6%、-9.8%；水资源量环境承载力可载，为30.8%；矿区综合环境承载力仅为14.1%，说明矿区综合环境容量几达承载极限。

声发射Kaiser效应在地应力测量中的应用现状

李利峰, 邹正盛, 张庆

2011, 39(1): 41-45,51. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.010

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摘要:
对近20年来岩石声发射测量地应力的研究现状进行了分析，介绍了声发射的原理和机理及试样的空间定位方法。利用弹性力学原理推导了声发射方法测定地应力的空间6向和4向的计算过程，对应有两种常用的取样方式。系统地阐述了影响声发射地应力测量的因素、Kaiser点的确定方法以及信噪处理技术，简单介绍了不同于传统利用声发射测量地应力的另外两种方法。对声发射测量地应力中存在的问题和研究趋势进行了分析。

基于统一强度理论朗肯土压力参数的正交试验

袁俊利

2011, 39(1): 46-51. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.011

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摘要:
经典朗肯土压力理论是土压力计算的重要理论之一，采用统一强度理论主应力型表达式和平面应变假设，首先将挡土墙土压力问题视为平面应变问题，通过广义虎克定律确定出中主应力，并根据朗肯土压力分析原理确定出另外一个主应力，最后结合统一强度理论主应力型表达式分别推导了朗肯主动土压力和被动土压力的计算公式。经典的朗肯土压力计算公式仅为该统一解的特例。最后通过算例采用正交试验设计对反映中主应力影响的中间主剪应力系数、粘聚力、内摩擦角、重度 4种因素进行了敏感性分析。结果表明，中主应力对朗肯土压力计算结果的影响是一个不可忽视的重要因素。

强震作用下多层土质边坡破坏规律与变形特征

张坤, 胡新丽, 李长冬

2011, 39(1): 52-56. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.012

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摘要:
通过对汶川地震受灾区北川县陈家坝地区的地质灾害调查，根据现场松散土质边坡破坏情况，由工程地质类比法选择了计算模型和地震波，采用岩土弹塑性理论和FLAC3D软件分析了多层土质边坡在动荷载作用下边坡单元的剪切拉伸破坏和剪切应变动力响应规律。研究表明，在水平和竖直地震波联合作用下，地震边坡单元首先在坡体内产生剪切破坏。随着震动时间的增加，剪切破坏单元向坡脚和坡肩处延伸，而在坡肩处主要产生拉破坏，一旦剪切破坏面和拉破坏面贯通，将导致边坡失稳。强震过后边坡坡脚鼓出，坡肩下凹，整个坡体呈弧形破坏。

基于突变理论的煤层不连续性检测技术

于鹏飞, 董守华, 杨小慧, 薛海飞, 程彦

2011, 39(1): 57-60. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.013

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摘要:
通过突变理论的尖点突变模型及分析，将地震信号转化为尖点突变的标准形式。在时间域、频域计算突跳势、突跳时间等突跳参数，分析突跳参数异常，较好的反映了煤层的不连续性；比较相干、突跳理论两种技术在反映煤层不连续性上的效果，分析了各种技术的优缺点。尝试将相干属性和突跳参数属性进行融合，得到新的属性切片，很好的反映了煤层断层和裂隙富集区的分布情况。研究表明，利用突变参数进行断层的检测是可行的，突变理论将为煤层不连续性检测提供一种新的方法。

USB存储式煤层气原位探测仪

路桂英, 乌效鸣, 王院生, 胡郁乐

2011, 39(1): 61-63. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.014

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摘要:
USB存储式煤层气原位探测仪用于原位检测煤层气的浓度、压力和温度。检测电路以ATmega8单片机为核心，电池供电，霍尔磁钢控制启动。橡胶座封后原位测得压力和温度数据系列，结合系列各点的测量时间，存于U盘；采用专用机械集气瓶收集煤层气，待实验室分析成分、浓度等参数。试验表明，仪器可稳定工作，基本满足工程要求。

工作面底板变形与破坏电阻率特征

张朋, 王一, 刘盛东, 汪志军

2011, 39(1): 64-67. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.015

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摘要:
通过建立回采过程中底板岩层变形破坏过程的地球物理数值模型，采用正演计算方法分析底板破坏带的电阻率变化特征，并在五矿8403工作面布置网络并行电法探测系统，进行现场观测。模拟数据和现场探测结果表明，煤层底板视电阻率值与工作面开采过程密切相关，在回采工作面后方电阻率剖面图出现明显高阻异常，其高阻异常位置与底板破坏位置相对应；在回采工作面前方出现相对低阻异常，其低阻分布位置与矿压引起的高应力区相当；随着工作面的推进，高、低阻异常同步变化。根据这种底板岩石的电阻率变化，结合矿井水文地质特征，可进行煤层底板破坏规律的动态勘探，有利于底板破坏突水的预测预报工作。

大安山煤矿井下瑞利波超前探测技术

王维维, 陈维新, 康宇

2011, 39(1): 68-70. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.016

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摘要:
煤层开采过程中的未知地质变化易造成安全生产事故。利用YTR(D)型瑞利波探测仪，对大安山煤矿开采煤层进行了超前探测。探测数据显示的12个异常区域经矿方揭露，有5处与地质变化异常相符，其他为岩性界面差异或层理面。探测结果可作为煤矿安全生产的依据。

防泥包钻头的优化设计与应用

孟庆鸿, 张恒春, 胡郁乐, 王稳石

2011, 39(1): 71-73. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.017

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摘要:
泥包钻头是钻探工程中常见的现象，主要受冲洗液流速影响。采用计算流体力学方法，借助流体模拟软件CFD(Computational Fluid Dynamics)，从优化钻头的水力结构参数上设计了一种防泥包钻头，使钻井液在泵量一定的情况下切削刃前和水槽内的流速尽量增大，适用于在易发生泥包的地层中钻进使用。在大庆松科一井应用表明，用这种模拟方式来优化钻头的水力结构设计是一种有效的手段，取得了很好的经济与应用效果。

双层水口超高胎体金刚石钻头孔底磨损过程分析

方俊, 鄢泰宁, 李田军

2011, 39(1): 74-77. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.018

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摘要:
双层水口超高胎体金刚石钻头在深孔硬岩绳索取心钻进中具有其优势。根据CUG-2钻探参数监测系统的检测数据，对双层水口超高胎体金刚石钻头的孔底磨损过程及其优缺点进行了分析。结果显示，该钻头的使用寿命比常规金刚石钻头高近 1倍，但其孔底磨损过程比孕镶金刚石钻头复杂，尤其在两层水口的过渡期，容易造成孔底排粉不畅，甚至出现钻头唇面的非正常磨损。建议在钻头第二层水口中增加挡水片；在两层水口过渡层采用较软的胎体；把第二层水口的下端形状设计为圆弧形。

ZDY1000G型全液压坑道钻机的设计

凡东, 殷新胜, 常江华, 王贺剑

2011, 39(1): 78-80. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2011.01.019

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摘要:
ZDY1000G型全液压坑道钻机是一款主要面向坑道勘探而设计的装备，可用于煤矿瓦斯抽放孔、探放水孔和其他工程钻孔的施工。介绍了该钻机的设计思路、机械系统和液压系统，并对具有复合缓冲张紧装置的双油缸链条倍速给进机构和具有减压钻进功能的双泵液压系统进行了详细描述。

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2011年第39卷第1期

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