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2014年  第42卷  第4期

煤田地质 矿井地质
二龙山含煤盆地中新世富锦组沉积相及层序地层特征
野兆瑞, 曲延林, 邵龙义, 马立军, 胡一鸿, 李柱
2014, 42(4): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.001
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摘要:
黑龙江东部二龙山盆地是一新生代陆相聚煤盆地,中新世富锦组是其含煤地层。通过对富锦组沉积相、层序地层和聚煤作用特征的研究,可以看出:富锦组主要由凝灰质粉砂岩及中细砂岩、凝灰质砾岩及褐煤组成,发育滨浅湖相、深-半深湖相、冲积扇扇根相、扇中相及沼泽相,分别属于湖泊沉积体系和冲积扇沉积体系;富锦组是一个以区域不整合面为上下界的三级层序,其低位体系域对应底部砾岩段,湖侵体系域对应下部砂岩段和中部含煤段,高位体系域对应上部砂岩段;研究区煤层形成于湖侵体系域末期,且以盆地中部煤层厚度最大,向西北和西南方向煤层均变薄;聚煤作用明显受基底沉降作用影响,在湖侵体系域末期基底稳定沉降阶段,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡,从而形成了区内巨厚煤层。
不同变质程度煤的发热量与水分和灰分的多元线性回归分析
张贝贝, 薛彦东, 黄成玉
2014, 42(4): 8-10,15. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.002
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摘要:
发热量是煤质评价和热工计算的重要指标。通过收集内蒙、山西等矿区煤的水分、灰分、挥发分及发热量数据,根据挥发分高低对煤变质程度进行分级,并在此基础上,建立煤的发热量与水分、灰分的多元线性回归分析模型。研究结果表明,研究区煤的发热量与水分、灰分呈反比关系,且随着煤变质程度的降低,水分对发热量的影响逐渐增大,而灰分的影响逐渐降低。运用多元线性回归模型对其他矿区煤的发热量进行预测,并将预测值与实测值进行对比来验证模型的正确性,结果显示,该模型在不同矿区煤的发热量的预测中具有适用性。
徐州地区深部不可采煤层CO2地质处置潜力分析
宋革, 朱炎铭, 王阳, 丁毅
2014, 42(4): 11-15. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.003
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摘要:
地下储存是降低大气中CO2含量以缓解温室效应的有效措施之一。在我国,深部不可开采煤层处置CO2显示出巨大的潜力。选择了徐州马庄煤矿的气煤做煤样,并对其进行等温吸附实验。结果表明,在相同条件(压力、温度、煤阶等)下煤对CO2的吸附量明显高于对CH4的吸附量,两者比值在2.68~3.26;吸附过程中,随着压力的升高,CO2/CH4的吸附量比值逐渐降低;CO2在含煤水中的离子反应所达到平衡的时间约为120 d。从而认为,徐州地区煤层在深度和位置适宜的情况下可以作为CO2地质处置的有利场所。
顺煤层剪切带煤与瓦斯突出机理分析
徐刚, 李树刚, 马瑞峰
2014, 42(4): 16-20. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.004
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摘要:
为了确定顺煤层剪切带的煤与瓦斯突出机理,在对顺煤层剪切带的受力状态进行分析的基础上,应用Mohr-Coulomb理论研究了顺煤层剪切带的形成机制,并探讨了顺煤层剪切带内的煤层变化特征、瓦斯含量和瓦斯压力特征及地应力对煤与瓦斯突出的影响。结果表明:当煤层倾角接近剪切滑动的临界角时,易产生薄煤区,而远离临界角时,煤层厚度增加,煤层厚度剧烈变化部位为应力集中区并具有较高的应力梯度;顺煤层剪切带内的压应力、煤层的面理化结构和煤层厚度的剧烈变化使其在宏观上形成了高瓦斯含量和高瓦斯压力特征,微观上糜棱煤细颈瓶型的孔隙形态为发生煤与瓦斯突出提供了必要的介质条件;在紧闭褶皱区,煤与瓦斯突出类型以突出为主,在宽缓褶皱区和伸展型顺煤层剪切带内,煤与瓦斯突出类型以压出和倾出为主。顺煤层剪切带内的高地应力、高瓦斯压力和发育的构造煤等3个因素是煤与瓦斯突出发生的主要原因。
煤层气
受载含瓦斯原煤解吸规律实验研究
贾彦楠, 温志辉, 姚邦华
2014, 42(4): 21-24,30. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.005
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摘要:
依托自行研发的含瓦斯煤热–流–固–力耦合吸附/解吸实验系统,测定了不同围压和孔隙压力组合条件下,煤样加载破坏过程中不同加载阶段的瓦斯解吸量,并对实验数据进行了拟合,分析了轴压、围压和孔隙压力对含瓦斯原煤解吸规律的影响。结果表明:在煤样整个加载破坏过程中,受载原煤瓦斯解吸量呈现先减小后增加的“V”型变化趋势,且最小出现在屈服强度阶段,最大出现在脆性破坏阶段;受载原煤瓦斯解吸量随围压的增大而减小,随吸附平衡压力的增大而增大。
煤系页岩气的基本特点与聚集规律
曹代勇, 王崇敬, 李靖, 秦荣芳, 杨光, 周济
2014, 42(4): 25-30. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.006
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摘要:
煤系页岩气是页岩气的重要类型之一。从煤系岩性组合、煤系页岩气地化特征和盖层条件等方面入手,剖析了煤系页岩气的生、排烃能力及保存条件,总结了中国煤系泥页岩的分布特征与发育规律。研究表明:煤系干酪根以腐殖型(III型)为主,H/C较低,总有机碳TOC值高;生烃母质的性质导致煤系泥页岩以生气为主,且具有长期缓慢生烃、排气态烃困难、滞后,排烃效率低、残留烃量大等特点;煤系中的煤层既是良好的气源岩,又对下伏层位的页岩气起到封盖作用,因此,煤系泥页岩具备较好的聚集成藏潜力。
鄂尔多斯盆地黄陵北部延安组页岩气勘探潜力分析
李智学, 邵龙义, 李明培, 陈飞
2014, 42(4): 31-35. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.007
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摘要:
鄂尔多斯盆地中南部发育有侏罗系延安组第二段和第三段陆相暗色厚层泥岩层系,矿物成分以石英、黏土为主,石英43%~56%,黏土矿物29%~33%。总有机碳(TOC)1.63%~3.89%,有机质成熟度Ro为0.59%~0.60%,含气量(CH4)0.25~0.85 m3/t,等温吸附实验表明延安组泥岩的甲烷吸附能力与总有机碳含量呈正相关关系。泥岩处于生物成因气阶段,具备页岩气形成的基本地质条件,并可对比美国密歇根盆地Antrim页岩和伊利诺斯盆地的New Albany页岩的地质条件。为查清黄陵北部侏罗系延安组页岩气的勘探潜力,通过分析勘查和化验测试资料,对其页岩气勘探潜力进一步评价认为:黄陵北部延安组泥岩分布范围和厚度较大,已进入生物成因气和热催化生气的中间阶段,有机质丰度较高,具备形成页岩气的成藏条件,页岩气潜力巨大。
煤层气分压合排技术适应条件分析——以陕西吴堡矿区为例
汪万红, 郑玉柱
2014, 42(4): 36-38. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.008
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摘要:
在多煤层发育的地区,实施分层压裂、合层排采工艺技术是一项降低煤层气勘探开发成本、提高产气量的重要举措。吴堡矿区煤层气资源丰富,其主力煤层为S1、T1煤层。为探讨分压合排技术在吴堡矿区煤层气勘探开发中的适用性,通过分析吴堡矿区主力煤层(S1、T1)的煤层气分压合排影响因素,研究了煤层气分压合排技术适应条件和本区S1、T1煤层分压合排的可行性。结果表明:虽然吴堡矿区S1、T1煤层的压力梯度和渗透率差别不大,但其煤层顶底板岩石特征和水文地质条件有差异,分压合排过程中存在层间干扰。因此,在现有技术条件下,不适合对本区S1、T1煤层采用分压合排技术。现场勘探试验井的排采效果也验证了理论分析的可靠性。
煤层气钻采工作液对煤岩储层应力敏感性影响试验
康毅力, 陈德飞, 李相臣, 周来诚, 陈飞
2014, 42(4): 39-43. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.009
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摘要:
煤岩气藏钻井、完井和增产改造等环节,不同类型工作液与储层接触相互作用,必将对储层的应力敏感性产生影响。选取宁武盆地中煤阶煤岩,系统开展了不同类型工作液作用人造裂缝煤样的应力敏感性试验。试验结果表明,人造裂缝煤样应力敏感系数为0.73,工作液作用后应力敏感系数为0.79~0.94。通过应力敏感系数对比分析表明,工作液作用下煤岩的应力敏感性强于致密砂岩和页岩。结合岩石力学试验结果可知,煤岩裂隙发育有利于工作液的侵入,工作液作用后煤岩强度降低使裂缝更容易闭合,强化了煤岩储层的应力敏感性。研究成果可为煤层气井钻完井、增产改造和开采过程中煤层气储层保护提供基础参数。
水文地质工程地质
改进的灰色系统理论预测矿井涌水量
朱愿福, 王长申, 李彦周, 潘扎荣, 张亚平
2014, 42(4): 44-49,54. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.010
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摘要:
基于我国东部许多大水矿区煤炭资源日渐枯竭,衰老矿井涌水量变化巨大的现状,以灰色系统理论为基础,提出了一种新的矿井涌水量预测组合模型——GM (1,1)–Markov–新陈代谢组合模型以及用于预测结果综合评价的指数Z。模型验证结果表明,该组合模型的预测结果优于其他模型,减小了序列数据波动性大、新旧信息更替差异所造成的误差,能够较好地解决时间跨度下采空区残留涌水、意外突水等不确定因素对衰老矿井涌水量预测精度和可靠性的影响。将该组合模型及其他模型应用于开滦集团荆各庄衰老矿井涌水量的预测,结果显示:GM (1,1)–Markov–新陈代谢组合模型的综合评价指数最高,达到0.475;荆各庄矿2011—2015年的矿井涌水量将分别为13.055 m3/min、12.730 m3/min、12.579 m3/min、12.493 m3/min和12.503 m3/min。
焦作矿区煤层底板注浆加固工作面突水原因与防治
许延春, 李江华, 刘白宙
2014, 42(4): 50-54. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.011
浏览量:58 下载量:10
摘要:
焦作矿区水文地质条件极为复杂,煤层底板受到承压水的严重威胁,为此对工作面煤层底板进行了注浆加固改造。但近几年底板注浆加固工作面仍发生突水事故,严重影响了矿井的正常生产,并构成了安全隐患。通过对焦作矿区近年来8起底板注浆加固工作面突水事故进行调研,详细分析了突水工作面主要充水水源、注浆加固改造情况、突水情况及原因,总结归纳了注浆加固工作面突水影响因素,利用实例计算验证了易突水位置,并进一步提出了水害防治措施。
基于突变理论的小煤窑采空区失稳判据及应用
刘小平
2014, 42(4): 55-58. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.012
浏览量:67 下载量:4
摘要:
小煤窑采空区突发性垮塌灾害是榆神府矿区重大地质灾害问题之一。采用工程地质分析及数理推导的方法,分析了小煤窑采空区成灾条件及致灾机理,构建了顶板–残留煤柱岩石力学系统,推导了基于尖点突变模型的采空区系统失稳力学判据。以枣稍沟小煤窑为例进行分析,结果表明,该方法简便实用,计算结果可靠,为小煤窑采空区稳定性定量评价提供了一种新途径。
煤层底板超前注浆加固定向孔注浆工艺技术
李长青, 方俊, 李泉新, 姜文浩, 张洪健
2014, 42(4): 59-63. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.013
浏览量:65 下载量:28
摘要:
煤层底板突水是矿山建设与生产过程中的主要灾害之一。底板注浆加固技术是目前我国防治底板突水的重要措施和方法。利用定向孔进行煤层底板超前注浆加固,对注浆的层位与注浆材料选取、注浆工艺制定、注浆方法和浆液配置进行了系统研究;针对定向孔的特点对注浆效果检查与评价进行了完善,并通过赵固一矿11151工作面现场进行了验证。试验表明,所采取的注浆工艺技术很好的保障了注浆和钻进施工,注浆加固效果明显,实现了工作面超前区域注浆加固的目的。
新疆大南湖北露天煤矿首采区Ⅲ火烧区地下水资源的数值模拟
孙德全, 鲁孟胜, 张兆民
2014, 42(4): 64-68. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.014
浏览量:58 下载量:3
摘要:
大南湖北露天煤矿首采区东南部需要揭露Ⅲ火烧岩区一部分,这使得烧变岩水成为露天煤矿矿井充水的主要水源。资源勘探阶段的水文地质资料表明,烧变岩区赋水空间发育、透水能力强,储存量非常可观,但由于受资源勘探阶段水文地质勘探工程量制约,水文地质条件未能详细查明,现有水文地质成果尚不能满足首采区对烧变岩水疏排设计的要求。对烧变岩地下水资源进行模拟开采性抽水试验,获取Ⅲ火烧区的水文地质参数,利用数值模拟的方法,运用MODFLOW软件建立了III火烧区地下水数值模型,并模拟计算出了Ⅲ火烧区地下水储存量。经验证,本次模拟所取得成果与煤矿实际情况相符,能够作为首采区矿坑疏排水设计依据。
废弃煤矿废弃物地下灌注技术可行性探讨
冀前辉
2014, 42(4): 69-71,76. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.015
浏览量:41 下载量:6
摘要:
为了降低废弃物及废弃煤矿对环境的污染,提出了废弃煤矿废弃物灌注技术的可行性。分析了可灌注废弃物的种类,讨论了目标地层的选择原则。提出采用可控充填、低压充填以及高压灌注等3阶段液力充填方法对废弃煤矿进行废弃物灌注。为保证工程顺利施工,需要检测灌注压力、压裂裂缝、地面隆起等情况,并控制灌注混合物的特性。初步分析表明,对废弃煤矿进行废弃物灌注具有技术可行性。
煤田物探
煤矿井下地震勘探资料特殊处理方法及效果
金丹, 程建远, 覃思, 邹云超
2014, 42(4): 72-76. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.016
浏览量:58 下载量:3
摘要:
与地面地震勘探相比,煤矿井下地震勘探具有较高的分辨率,但也存在一些特殊问题,如炮间时差即为其一,需要采取特殊处理手段加以解决。针对矿用雷管引起的各炮间时差问题,采用单炮初至时间回归预测分析方法校正激发时间不一致所带来的延迟时,并引入了地表一致性振幅校正及地表一致性反褶积技术,使得煤矿井下地震信号振幅、波形不一致的问题得到了较大的改善。实际资料处理效果表明:经过以上处理后,煤矿井下地震叠加剖面效果得到明显改善,为构造解释和岩性解释创造了条件。
基于小波分析的MT静态效应识别及校正
张继锋, 冯兵, 商磊磊
2014, 42(4): 77-81. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.017
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摘要:
大地电磁测深中,观测结果常受静态效应的影响而发生畸变,增加了资料解释工作的难度。基于小波分析理论,提出使用Daubechies小波分解对有静态效应测点进行有效识别。建立含有静态体并镶嵌有高阻异常体的地垒模型,分别采用中值滤波方法、相位法和小波分析方法进行了静态效应的校正。结果表明:相位法校正结果不稳定,相对误差随频点起伏较大;中值滤波方法在高频段误差较大;基于多尺度小波分析校正方法比较稳定,误差基本不超过5%,能够有效的压制静态效应。采用小波分析方法对某区大地电磁(MT)实测数据进行了静态效应识别和校正,取得比较理想的效果。
黄土塬地区煤田地震勘探资料处理技术
白万山, 刘田田, 李红桃
2014, 42(4): 82-85. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.018
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摘要:
黄土塬地区地表高程变化剧烈、地表结构与表层岩性变化大、低速带厚度大且速度低,导致地震勘探资料的静校正问题突出,信噪比低,振幅与波形一致性差,是整个资料处理流程中的重点与难点。给出了能较好解决不同波长静校正问题的联合静校正技术,既能有效去除噪音又能使有效信号不被破坏的多步多域迭代去噪技术,实现振幅与子波特征一致性的处理技术。应用表明,这些技术能有效地改善地震剖面的质量。
防爆无缆遥测地震仪在煤矿槽波勘探中的应用
吴海
2014, 42(4): 86-89. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.019
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摘要:
透射槽波勘探是煤矿井下工作面内构造探测的首选技术,具有探测范围大、准确率高等优点。针对井下槽波勘探仪器笨重等原因,研制了矿用无缆遥测地震仪,具有无缆、无需主机和通讯电话线等独特优点,使得仪器便携,施工简单,并已取得防爆证和MA认证,具备了240道的施工能力。通过在煤矿井下多个槽波探测项目的工程实践,验证了仪器的优越性能,且取得了很好的地质效果。
近巷煤体高温区域红外成像探测与分析
秦汝祥, 陶远, 何宗礼, 陈凯
2014, 42(4): 90-92. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.020
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摘要:
煤炭自燃高温点的检测与判定是矿井火灾防治的基础工作,也是矿井防灭火方案制定的前提。利用红外热像仪测试煤巷壁面煤体温度场分布,排查全断面高温点,找出近巷煤体高温点;依据巷道壁面与巷道风流的温度差,确定煤巷高温区域。探测显示,煤巷高温区域主要集中在断层带附近,由此可知巷道煤体破碎、漏风是导致煤炭自热的主要原因。在此基础上制定了向高温区域打钻压注MEA (一种商业高分子材料)封堵剂的治理措施,使得高温区域钻孔内CO浓度从100~160 ppm (0.004 5~0.007 1 mol/m3)降至10 ppm (0.000 45 mol/m3),有效地降低了煤巷温度,为矿井防灭火提供了依据。
探矿工程
ZDY4000LD (A)型履带式全液压定向钻机的设计
方鹏
2014, 42(4): 93-96. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.021
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摘要:
ZDY4000LD (A)型履带式全液压定向钻机是一款面向狭窄巷道而设计的装备,主要用于中深孔的瓦斯抽采、探放水及顶底板注浆等钻孔施工。介绍了该钻机的设计思路,包括总体方案、关键结构、液压系统和外观造型设计,详细描述了关键结构部件和液压系统。该钻机具有结构简单,操作方便,巷道适应性强的特点,通过结构设计的优化,提高了钻机机身的调角度范围及给进行程,改善了钻机的工艺适应性。
斜井钻井卡钻事故处理及钻井液混油后的录井
巫修平, 李普涛, 张群, 姜在炳
2014, 42(4): 97-99. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.022
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摘要:
卡钻作为一种比较严重的钻井事故,会造成钻井施工遇阻和经济损失。某斜井在钻井施工中发生泥浆粘附卡钻。根据钻井现场情况,着重对其中的卡点深度及泡油量进行计算,经计算卡点深度约667 m,泡油量为32.0 m3,卡钻发生约11 h后,解卡成功。在整个卡钻事故及钻井液混油后录井中进行了系统思考和总结,提出了相应的录井措施,气测基值变化结果表明此次混油后录井的成功。该井的钻井卡钻事故及钻井液混油后录井措施以期为类似斜井卡钻事故处理提供借鉴。
松软煤层水平对接井筛管完井工艺技术
赵永哲
2014, 42(4): 100-102. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.023
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摘要:
松软煤层中开发煤层气,由于地质条件复杂、井壁不稳定、产气通道易堵塞等,致使松软煤层中水平对接井的抽采效果较差。重点研究了松软煤层水平对接井筛管完井工艺技术,包括筛管选型、配套设备机具和下管工艺技术等。通过在晋城成庄区块现场应用,3口水平井煤层段下入筛管总长度达到1466 m,取得了良好的应用效果。
ZDY6000LD (B)履带式全液压坑道钻机
孙保山
2014, 42(4): 103-105. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.024
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摘要:
为满足煤矿对整体式钻机提出的更高要求,采用新技术和工业设计方法,研制出ZDY6000LD (B)履带式全液压坑道钻机。该钻机布局紧凑合理,结构新颖,机动性强,井下移动快捷方便,钻进效率高,工艺适应性强,可用于瓦斯抽采穿层钻孔、瓦斯抽采顺层钻孔和探放水以及底板注浆等钻孔施工。介绍了该钻机的主要技术参数、钻机结构、液压系统与型式试验。
煤矿区大口径井二开先导孔下导管钻进技术
莫海涛, 郝世俊, 叶根飞
2014, 42(4): 106-108. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.04.025
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摘要:
煤矿区大口径井施工过程中,基于钻井安全考虑须首先完成一开表土层钻进,但其固井用大口径钢管会造成二开先导孔排渣不利,影响钻进效率。为解决先导孔钻进循环问题,通过理论分析和现场对比试验,提出下导管钻进技术。实践表明,下导管钻进技术对于大口径井二开先导孔钻进具有重要的借鉴意义。