煤田地质与勘探

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王卫东, 李艳平

2014, 42(5): 1-3,60. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.001

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摘要:
地质块段法是煤炭资源/储量估算中最常用和最重要的方法。块段的具体划分方法在相关规范和规定中并无明确的具体规定，而块段的划分方法不同，估算的资源/储量结果亦不同。结合生产实际，通过实例应用，定量分析了地质块段不同划分方法所产生的误差，并对地质块段不同划分方法进行了定量评价。经过分析和确定误差的影响因素，提出了最佳块段划分的具体原则与方法，对提高煤田勘查中资源/储量估算的准确度具有现实意义。

韩城矿区构造煤纳米级孔隙结构的分形特征

张晓辉, 要惠芳, 李伟, 王秀娟, 阎纪伟

2014, 42(5): 4-8. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.002

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摘要:
构造变形可以引起煤纳米级孔隙结构的变化，变形机制的不同对孔隙结构的影响程度也不同。煤的孔隙非均质性极强，传统实验方法难以准确地描述孔隙结构的复杂性，而分形理论提供了描述这一复杂性的量化方法。基于渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的低温氮吸附实验，采用分形FHH方法，定量表征了构造变形对煤纳米级孔隙结构的影响程度。结果表明：韧性变形煤比脆性变形煤的孔隙分形维数高，孔隙结构复杂，非均质性增强，导致毛细凝聚效应增强，吸附滞后突出；构造煤分形维数随着平均孔径的降低和中孔含量的升高而增大，说明构造变形程度越大，平均孔径越小，孔隙结构越复杂。研究认为，分形维数定量反映了煤构造变形的强弱，可以指示煤中纳米级孔隙结构的变形程度。

新疆中生代煤中半镜质组特征及其研究意义

范章群, 宋孝忠

2014, 42(5): 9-12. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.003

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摘要:
通过分析显微图像的光学性质和测定煤的反射率等方法，研究了新疆中生代煤中半镜质组特征。结果表明：新疆中生代煤中含有一定量的半镜质组；均质半镜质体占总体(均质镜质体与均质半镜质体之和)的49%~64%，均质半镜质体的最大反射率(R_max)比均质镜质体的高0.08%~0.13%；均质半镜质体的R_max介于均质镜质体和结构镜质体之间，结构半镜质体的R_max比结构镜质体的高0.28%~0.34%。由此可以得出：在三大组分划分方案中，应将均质半镜质体归入镜质组的均质体中，同时认为，按显微组分三大组分划分方案中，将结构半镜质体归入惰质组的半丝质体中更合理；在测定煤的反射率时，不能将均质半镜质体作为反射率的测定对象。本项研究结果对于指导本地区煤炭的炼焦配煤、煤炭液化和深加工利用等具有重要意义。

基于力能分析的平煤五矿己四采区煤与瓦斯突出危险性预测

张明杰, 付帅, 田加加

2014, 42(5): 13-16,24. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.004

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摘要:
根据实测平煤五矿己₁₅煤层瓦斯含量和压力结果，从力能角度分析了地应力、瓦斯和煤强度对煤与瓦斯突出的影响，发现己四采区己₁₅煤层受地应力作用，煤体弹性潜能远大于瓦斯膨胀能，即以构造应力为主的地应力为其突出最主要的影响因素；结合己四采区地质因素和己₁₅煤层瓦斯可解吸量，确定该采区煤与瓦斯突出危险区的下限指标为原煤瓦斯含量达到5.4 m³/t，绝对瓦斯压力为0.79 MPa，该下限指标对应的煤层底板标高为–600 m。因此预测–600 m标高以浅为无突出危险区，–600 m以深为突出危险区。

鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化

晋香兰, 张泓

2014, 42(5): 17-24. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.005

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摘要:
低煤阶煤层气作为一种非常规天然气资源，具有良好的勘探开发前景。我国低煤阶煤层气资源丰富，进行低煤阶煤层气系统演化分析，对其富集成藏及开发具有重要的理论意义。鄂尔多斯盆地煤层甲烷的碳同位素δ¹³C₁为–33.1‰~–80.0‰，氢同位素δ_CH₄为–235‰~–268‰。该盆地侏罗系煤层气藏主要有次生生物气与热成因气构成的混合型煤层气藏和热成因气藏两种类型。据构造热事件、煤层气组分及成因，结合不同阶段的煤层埋深、变质程度和生气特征等，将鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化划分为4个阶段：煤系浅埋–原生生物气阶段﹑煤系深埋–热成因气阶段﹑煤系抬升–吸附气逃逸散失阶段﹑煤系局部沉降–次生生物气补充阶段。其中，煤系深埋–热成因气阶段和局部沉降–次生生物气阶段是低煤阶煤层气资源的主要形成阶段。次生生物气的补充是鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气成功开发的重要气源。鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气藏应属于单斜式富气成藏模式。

青藏高原天然气水合物遥感探测研究

万余庆, 吕俊娥, 谭富荣, 刘卓, 乔军伟

2014, 42(5): 25-29. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.006

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摘要:
介绍了天然气水合物的遥感探测方法，即：首先选择适当的ETM+、ASTER以及Quickbird等遥感图像，分析可见光、短波红外、热红外波段的影像特征，反演地表温度；然后结合野外调查和前人资料，寻找天然气水合物的直接和间接遥感解译标志，进行遥感解译。研究结果表明，青藏高原天然气远景区出现的几种遥感解译标志包括：地表上空高温异常(尤其是水体上空)、泥火山、沼泽地水体中大量气泡和棕黄色沉淀物，以及碳酸盐化、粘土化等指示信息。本研究为进一步开展大规模天然气水合物遥感调查和圈定靶区提供了基础方法。

张家口宣东矿辉绿岩床对煤层气赋存的影响

王香会, 方宝文

2014, 42(5): 30-37. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.007

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摘要:
张家口宣东矿是一个高瓦斯矿井。为了查明矿井煤层气赋存规律及其变化原因，通过大量勘查钻孔及井巷揭露资料，深入研究了辉绿岩体侵入时代、产状特征及空间分布，分析了煤层煤质及煤层气变化规律，探讨了辉绿岩对煤层气的影响。结果表明：宣东矿辉绿岩以岩床形式侵入到侏罗纪下花园煤系中，导致本区异常古地热力场的形成，促使煤层发生区域热变质作用；煤的热演化变质作用是其发生二次生烃演化的直接原因，而这种生烃作用是影响本区煤层含气性的关键因素，它促进了煤层气的形成，且本区煤类及煤层气的分布特征与辉绿岩床的赋存特征很吻合；辉绿岩床形成良好的盖层，封闭了煤层气的逃逸通道，对煤层气的后期保护和富集提供了条件。

煤层气井有杆泵排水采气设备示功图

刘春花, 刘新福, 周超, 綦耀光, 张守森

2014, 42(5): 38-43. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.008

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摘要:
煤层气井示功图直观表现了悬点载荷的变化规律，可为有杆泵设备设计计算提供重要依据。基于有杆排采设备的运动学和动力学分析，建立了计算悬点各载荷的数学模型，给出煤层气井不同开采过程的静力和动力示功图。实例分析结果表明，静力示功图接近于稳定生产后的示功图，代表了悬点载荷变化的基本规律，是分析实际示功图的基础；动力示功图在考虑动载荷的影响后，呈现出波动和偏斜的形状，考虑摩擦力的作用后，示功图的上缘向上平移，下缘则下移。煤层气井动载荷和摩擦力所占的比例分别达到15%和5%，这就加大了悬点载荷的变化幅度与不平衡性。随冲次的降低，示功图的下缘远离零线，上缘则逐渐远离下缘，而且惯性载荷和振动载荷影响的减小，使得上下缘的倾斜度逐渐降低，波动幅度不断变小。煤层气井杆管总变形量较小，与冲程的比值仅为10%左右，且随冲次的降低，总变形量和静变形量逐渐增大，而动变形量不断变小。

基于GIS的矿井水害防治辅助决策支持系统

马雷, 钱家忠, 赵卫东, 周小平

2014, 42(5): 44-49. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.009

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摘要:
为提高矿井水害防治数字化管理水平，辅助矿井防治水决策，从矿区集团公司及其所属煤矿两级防治水管理与决策角度，提出了矿井水害防治信息系统的设计原则，分析了系统信息流程，设计了系统数据库和功能模块，分析了系统的关键技术并给出了在系统中的实现方法，即矿井突水水源判别技术，顶板和底板突水危险性评价方法。系统C/S部分利用GIS组件开发，较好地实现了图件管理，信息提取与分析和模型计算，并通过B/S模式实现图件与数据的网络发布。

示踪试验在探查灰岩含水层突水通道中应用

刘满才, 许光泉, 刘丽红, 李之奋, 窦春远, 金修如

2014, 42(5): 50-54. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.010

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摘要:
为了查明新庄孜煤矿63301工作面1组煤层底板灰岩含水层的突水通道，分别从太原组灰岩、奥陶系灰岩含水层投放NaCl示踪剂，寒武系灰岩含水层观测孔投放KI示踪剂，在工作面突水点间隔采集样品。经测试分析其浓度随时间变化关系曲线发现：底板太原组灰岩含水层中存在多条小通道和一条大通道，奥陶系灰岩含水层中存在多条小通道，而寒武系灰岩含水层存在2条通道，在不同灰岩含水层通道中，水流速度存在较大差异性，反映了其岩溶裂隙发育非均匀性特点。此外，利用本次突水资料，计算灰岩含水层的参数。为工作面底板太原组灰岩水害治理提供依据。

模糊等价聚类分析在王村矿围岩稳定性分析中的应用

郑学召, 于远祥

2014, 42(5): 55-60. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.011

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摘要:
针对澄合矿区王村矿井部分巷道及硐室围岩变形破坏严重的现状，以围岩抗压强度、围岩泊松比、侧压力系数、围岩弹性模量、巷道埋深、巷道跨度、最大应力集中系数及围岩平均移动速率作为围岩稳定性因子，通过对8条典型巷道及硐室围岩稳定性因子的现场实测，并对所得数据进行模糊等价聚类分析的基础上，将围岩稳定性划分为极不稳定、不稳定、基本稳定、稳定及非常稳定等5类。在此基础上，将围岩稳定性影响因子分为最主要因素、主要因素及一般因素3大类，进而确定各监测巷道及硐室的围岩稳定性类别。结果表明，模糊等价聚类分析具有较强的工程适用性，是解决矿井围岩稳定性分析的一种有效方法，基于该方法得到的围岩稳定性影响因子分类和围岩类别可以为合理设计围岩支护方案及其参数提供理论依据。

三峡库区侏罗系不同类型结构面抗剪强度对比

王姣, 李长冬, 雍睿, 梁德明

2014, 42(5): 61-66. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.012

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摘要:
三峡库区侏罗系是典型的软硬相间地层，其软弱层具有亲水性强、透水性弱等特殊的工程地质特性，是库区常见的易滑地层。选取三峡库区秭归县马家沟滑坡所处地层岩体结构面为研究对象，采用室内岩体结构面直剪试验，对4种不同类型结构面的力学特性进行了研究。通过对试验数据的统计分析，绘制了各种结构面的剪应力–正应力关系曲线图及剪应力–剪切位移关系曲线图，从而获得了形成于同一地层中的4种不同结构面的抗剪强度参数，并对其剪切特性进行对比分析与研究。以结构面直剪试验结果为依据，初步分析了该地区某一典型边坡的稳定性及潜在滑动层面，为后期边坡的稳定性评价提供可靠性基础参数。

PHC管桩在湿陷性黄土中的应用

赵平, 徐峰

2014, 42(5): 67-71. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.013

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摘要:
结合工程实例，对高强预应力混凝土管桩(PHC)在湿陷性黄土地区的应用进行了理论计算及试验研究。结果显示，在考虑土塞效应后，根据规范公式计算的单桩极限承载力值偏于保守。此外，根据单桩静载荷试验，验证了当Q-S曲线为缓变型时，采用多项式拟合法推测单桩竖向承载力标准值以及采用S-lgQ法确定单桩总极限侧阻力值的方法，与实际情况较为吻合。

深厚钙质黏土层冻结特征与冻结温度场数值模拟

杜猛, 陈亚妮, 陈孝文, 荣传新

2014, 42(5): 72-76. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.014

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摘要:
为了解决杨村煤矿井筒在深厚黏土层层位掘砌时遇到的冻结管断裂难题，分析了施工中产生的问题，并采用ANSYS有限元软件模拟出该黏土层段温度场分布规律，细化导热系数区间，使计算结果与测温孔数据接近。结果表明，强化冻结工艺和采用短段掘砌施工是解决深厚黏土层安全施工的有效措施，对日后井筒在该层位的施工具有一定参考价值。

含水量对晋西黄土抗剪强度影响的试验

曹晓毅, 李萍

2014, 42(5): 77-80,99. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.015

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摘要:
以晋西黄土为研究对象，采用常规直剪试验和不排水不固结三轴试验，对不同含水量下土样的抗剪强度参数进行了测定，得出晋西黄土抗剪强度随含水量变化的规律。试验表明：直剪试验条件下，随着含水量的增加，土的抗剪强度降低。当含水量小于12%左右时，随着含水量的增大，黏聚力c降低迅速；当含水量在12%~23%时，随含水量的增大，黏聚力降低缓慢，降低幅度较小，当含水量大于23%左右时，随含水量的增大，黏聚力降低趋势再次变陡；抗剪强度参数内摩擦角φ随着含水量的增大，变化趋势不明显，其取值大致在14°~32°。三轴不固结不排水剪切试验中，随着含水量的增加，抗剪强度参数c降低，在小于12%含水量时，降低趋势陡，大于12%含水量后，降低趋势变缓；内摩擦角φ随着含水量的增大呈线性降低，且相关性较好。

关于频率电磁测深几个问题的探讨(六)——频率电磁测深的电磁场分布与观测参量

陈明生

2014, 42(5): 81-86. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.016

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摘要:
分析了水平电偶源与垂直磁偶源的电磁场在半空间大地中的分布特点，指出观测各场分量的合适地面部位。为了定性解释，一般将场分量计算为单分量视电阻率或比值视电阻率；做定量解释时，可直接采用场强进行反演，以减小换算误差。基于当前电偶源与磁偶源的发射功率和电磁场衰减规律，在实际应用中，水平电偶源可探测更大深度(<3 000 m)，垂直磁偶源探测浅部(<500 m)。

叠前非局部平均滤波压制随机噪音

胡新海, 欧阳永林, 曾庆才, 王兴, 康敬程

2014, 42(5): 87-91. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.017

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摘要:
非局部平均滤波方法的去噪性能优异，但其在地震资料处理中的应用刚刚起步。该方法利用数据具有的结构冗余，以包含局部结构的小窗口或邻域为单元，利用局部结构相似性进行加权运算，增强有效信号，压制随机噪音。针对叠前地震资料数据量大、噪音背景强、局部结构简单；原始非局部平均算法对每一点滤波，需要对数据体内所有点计算权系数后进行加权计算，计算量大，对强噪音背景适用性差等不足，对原始非局部平均算法进行了改进，主要包括：基于速度谱的搜索窗口分割；基于梯度域奇异值分解的局部结构相似集选择方法；基于相似集大小的自适应滤波参数选择方法。试验结果表明，该方法改进后对于叠前地震数据的随机噪声具有较好的压制作用。

入射频率对煤系薄互层地震响应特征影响的物理模拟

薛诗桂, 郝守玲

2014, 42(5): 92-95. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.018

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摘要:
建立薄互层地震物理模型，分别从低频和高频入射时地震记录的振幅谱形态、振幅、频率特征、AVO特征等方面入手，分析了入射频率对煤系薄互层模型地震响应特征的影响。结果表明：入射频率对薄互层层数变化反映敏感，高频入射时振幅谱形态可分辨的厚度比较小，分辨率较高；振幅谱幅值以及主频值的变化与薄互层的总厚度和波长之比有关，并且随着厚度的增加其变化规律符合薄层的振幅调谐规律与频率调谐规律；入射频率不同时，AVO曲线特征也不相同，在进行薄互层资料的对比解释及AVO分析时，要充分考虑入射频率所引起的差异。

机械封孔式注浆器橡胶筒非线性有限元分析

范成洲, 黄华元, 刘振兴, 丁伯成, 王发林

2014, 42(5): 96-99. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.019

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摘要:
橡胶筒作为机械封孔式注浆器的关键元件，其在钻孔内的轴向压缩变形过程同时具有多重非线性特点。应用有限元软件分析表明：随着轴向压缩位移的增加，橡胶筒先与孔壁产生接触，后与内管外壁产生接触，最后会发生挤出变形。为达到较好的封堵效果及保证橡胶筒的回弹性能，压缩位移应控制在17.8~19.4 mm。现场应用显示：依此范围控制注浆器的压缩量，取得了较好的封堵效果，且有效延长了橡胶筒的使用寿命，提高了注浆器的可靠性。

松软煤层坑道钻机钻进参数测量系统设计

翁寅生, 殷新胜, 赵良

2014, 42(5): 100-103. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.020

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摘要:
针对松软煤层坑道钻机施工需要，设计了一种钻进参数测量系统。系统的硬件以车用可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心，以控制器局域网(CAN)总线为通信网络，针对煤矿使用要求重点对电路进行设计。采集器底层软件设计利用CoDeSys开发工具，上位机软件界面则基于LabVIEW。实际应用结果表明：该测量系统能准确获取松软煤层坑道钻机施工所需的钻进参数，具有实时性强、准确性和可靠性高，人机交互友好等优点。

螺纹插装阀在煤矿坑道钻机中的应用

宋海涛

2014, 42(5): 104-106. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.021

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摘要:
介绍了螺纹插装阀的技术特点及其在煤矿坑道钻机中的发展应用情况。煤矿坑道钻机应用螺纹插装阀技术不仅可以实现复杂的液压控制系统，还能简化管路，方便整机布局。通过几个典型实例展示了螺纹插装阀在煤矿坑道钻机中的具体应用情况，验证了螺纹插装阀技术在煤矿坑道钻机液压系统中的实用性和良好的应用前景。

煤矿顺煤层钻孔施工新工艺

陈爱和, 张昌虎, 刘延俊, 孙玉峰, 赵先凯

2014, 42(5): 107-108. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.022

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摘要:
皖北煤电集团卧龙湖煤矿8煤层为瓦斯突出煤层，为消除煤层瓦斯突出的危险性，有效地降低煤层瓦斯含量和压力，采取顺煤层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯措施。根据施工顺煤层钻孔的特殊要求，对顺煤层钻孔施工所需的设备、钻杆、钻具等进行了改进，并通过现场实验和试用，全面提升了顺煤层钻孔施工的工效，减少了钻孔在施工过程中喷孔、吸钻的次数，降低了钻探的投入。该技术及工艺在类似矿井中具有良好的推广前景。

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2014年第42卷第5期

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