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2017年  第45卷  第5期

煤田地质 矿井地质
贵州小牛井田煤的地球化学特征及古海平面变化
沈明联, 杨瑞东, 程伟, 孔祥贵, 曹正端
2017, 45(5): 1-5,12. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.001
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摘要:
基于贵州水城小牛井田晚二叠世煤样的全硫分、微量元素、常量元素等测试数据,探讨了煤中元素富集特征及其与陆源碎屑的关系,重点是全硫分、微量元素对古海平面变化的反演。结果表明,小牛井田煤中常量元素Si、Ca、Mg、Ti、K含量高于中国煤均值,Al、Fe、Na含量低于中国煤均值;与地壳克拉克值相比,煤中微量元素只有B和Mo相对富集;煤中微量元素的富集在一定程度上受控于陆源碎屑,常量元素对陆源碎屑也有一定的继承性。煤中全硫分及微量元素B、Co、Cr、Cu、Ga、Ge、Mo、Ni、Pb、Sr、V、Zn的纵向变化规律可以用来反演古海平面变化,海退时形成的煤层全硫分及微量元素含量较低,海侵时形成的煤层全硫分及微量元素含量较高。
中国特高挥发分特高油产率煤的分布及其特征
孙晔伟, 唐跃刚, 李正越, 魏强
2017, 45(5): 6-12. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.002
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摘要:
基于全国煤炭资源潜力评价和全国特殊及稀缺煤炭资源调查项目成果,结合前人的研究,采用保有储量加权平均法,分析我国不同省份、不同成煤时代煤炭资源的挥发分产率和焦油产率以及特高挥发分、特高油产率煤的分布和成因。结果显示:我国煤炭资源的挥发分产率储量加权平均值为30.27%,以中高-高挥发分煤为主,焦油产率储量加权平均值为7.66%,以富-含油煤为主;我国特高挥发分、特高油产率煤的保有资源储量约占全国煤炭保有资源储量的0.9%,主要为褐煤、长焰煤、气煤和气肥煤;含有腐泥煤和腐植腐泥煤夹层的煤和残植煤因富含壳质组分具有较高的挥发分产率和焦油产率;对于同一煤类,挥发分产率和焦油产率都与氢含量和氢碳原子比呈正相关关系。
基于地球化学的页岩层序地层划分——以浙江煤山地区长页1井上二叠统龙潭组页岩为例
王琼, 许浩, 汤达祯, 陶树
2017, 45(5): 13-18. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.003
浏览量:46 下载量:15
摘要:
为了更准确地划分地层层序,将有机地球化学和层序地层学方法进行了有机结合。将浙江煤山地区长页1井龙潭组页岩总有机碳含量(TOC)、碳优势指数(CPI)、奇偶优势指数(OEP)、氯仿沥青“A”含量、轻正构烷烃与重正构烷烃比((nC21+nC22)/(nC28+nC29))以及姥植比(Pr/Ph)等有机地球化学指标与传统的层序划分方式(测井曲线、岩性等)相结合,指出了现今长页1井龙潭组的层序划分所存在的问题,并进行了修正完善。研究表明,TOC、氯仿沥青“A”以及姥植比等指标对层序的划分具有重要指示作用,龙一段、龙二段、龙三段最大海泛面均位于本段TOC极大值位置。龙一段最大海泛面处TOC质量分数为2.46%,龙二段为1.57%,龙三段为4.84%。基于此结果对长页1井的最大海泛面的划分进行了调整。
基于图像识别的煤层井下宏观裂隙观测
孙月龙, 崔洪庆, 关金锋
2017, 45(5): 19-22. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.004
浏览量:94 下载量:5
摘要:
煤层裂隙影响煤的力学性能和渗透性,且对于一个煤矿的安全生产具有重要意义。针对现有裂隙测量方法较低效且易受自然环境条件影响的问题,通过对煤壁裂隙拍照,结合数字图像处理技术,批量处理拍摄的照片,提取图片中的裂隙参数,得到煤壁上裂隙的倾角;然后根据采面、运输巷和回风巷之间的空间关系建立几何模型,可以求出裂隙的产状,为煤层裂隙系统的快速统计提供了一种新方法。经过实例验证,该方法高效准确且具有一定的实用性。
正则化薄板样条函数拟合地层界面
王宝龙, 李青元, 贾会玲, 董前林, 魏竹斌, 李青
2017, 45(5): 23-27,32. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.005
浏览量:82 下载量:3
摘要:
地层界面几何形态形成的力学机理与数学上广泛应用的薄板样条形成的力学机理十分相似,都遵循板状体受力弯曲变形的力学机理。通过分析讨论曲面拟合的常用方法,以及这些方法对于稀疏不均匀离散地层界面的采样数据应用中的不足,提出用薄板样条曲面拟合构建地层界面的方法。介绍了薄板样条函数的基本原理,并引入正则化方法来解决因原始采样点分布不均匀而导致曲面拟合中发生“过冲”现象(在数据贫乏区域,产生陡坡的现象)以及原始采样点存在噪声的问题。最后以某页岩气勘探区水平钻井数据为例,用具有最优几何形态的等边三角形网格加密数据点的方式构建地层界面,采用正则化的薄板样条函数确定这些加密点,通过调节正则化参数的值,使拟合的地质界面在可视化效果和精度上都能满足要求。
热模拟实验中低变质煤的突出参数变化特征
何俊, 郑则用, 陈亮
2017, 45(5): 28-32. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.006
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摘要:
为了研究瓦斯突出煤体的演化过程,采用煤化变质热模拟实验装置对煤样进行热模拟实验,分析不同实验温度条件下煤样的产气量、气体组分及加热前后煤体结构性能参数的变化规律。结果显示:在较高的实验温度下(450℃)产生的气体总量比较低温度(200℃)下大得多,前者的产气量几乎是后者的10倍,且相应的煤挥发分、坚固性系数和瓦斯放散初速度变化了5~7倍;350℃左右是低变质煤热解大量产生CH4和焦油的临界温度,且在此温度时,低变质煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度值已经超过突出煤层鉴定指标。由此认为,温度能改变煤体化学结构并产生瓦斯气体,且大量瓦斯气体的生成改变了煤的物理结构,其综合作用表现为煤体更易破碎,其突出危险性增加。
煤层气 页岩气
煤层气井水力压裂液分析与展望
陈海汇, 范洪富, 郭建平, 何煦蔚
2017, 45(5): 33-40. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.007
浏览量:346 下载量:26
摘要:
对目前煤层气常用的压裂液体系进行了分析,对比各自的优缺点及其适用性,并重点分析了泡沫压裂液与清洁压裂液的性能,通过实验室数据与实际应用效果得出,泡沫压裂液体系应优选N2为其气相;清洁压裂液需要降低合成条件与成本,并研究清洁压裂液内部破胶技术,以减少破胶剂的使用,保护环境。目前煤层气压裂液存在的主要问题有:传统压裂液对地层伤害大,先进的技术难以推广应用,新型压裂液成本高,工艺复杂等;针对存在的问题提出相应的对策:传统压裂液应针对不同敏感性地层条件研制出合适的破胶体系,优化工艺,加强配套工艺技术的研究等。最后指出高效、低伤害、低成本是今后煤层气压裂液的发展方向,开展疏水缔合聚合物-黏弹性表面活性剂清洁压裂液体系、纳米技术的研究,也是今后煤层气压裂、提高煤层气产量的重要手段。
陆相页岩热演化过程中孔隙分形特征
马明, 陈国俊, 徐勇, 胡士骏, 吕成福, 薛莲花
2017, 45(5): 41-47. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.008
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摘要:
分形维数可定量表征储层孔隙结构的复杂性,为页岩储层评价提供思路。以热模拟获得的不同热演化阶段的鄂尔多斯盆地长7段页岩为研究对象,应用场发射扫描电镜观察了各演化阶段孔隙变化特征,并通过低温液氮吸附实验,研究各个演化阶段页岩孔隙分形特征,运用FHH模型计算页岩孔隙分形维数,探讨了分形维数与有机碳、矿物成分、孔隙结构参数的关系。研究结果表明:低成熟阶段页岩中纳米级有机质孔发育有限,随着成熟度的增加,在有机质内部开始逐渐发育孔隙,同时黏土矿物颗粒间的有机质也开始分解,出现纳米级层间孔,主要发育墨水瓶状孔和少部分的平行板状孔;孔径峰值主要在2~4 nm和40~50 nm,随着成熟度增加,上述2个孔径段的孔隙相对数量增加,分形维数依次增大,分形维数为2.592~2.717,孔隙非均质性增强。分形维数随着有机碳含量的减少而增加,而与石英、黏土矿物含量相关性不明显;随着成熟度增加,微孔和中孔比例增加,平均孔径减小,孔隙表面越复杂,比表面积和分形维数增加;分形维数与总孔隙体积、微孔体积、中孔体积具有很好的正相关性,而与大孔体积相关性较差。
延川南区块深层煤层气井产能主控因素
付玉通, 马健强, 李永臣, 许祖伟
2017, 45(5): 48-53. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.009
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摘要:
深层煤层气井产能高低及影响因素认识不清,制约了其商业化开发进程。对延川南万宝山构造带煤层气生产特征及产能情况进行了总结,从煤层气资源条件、煤层气解吸难易程度和渗流条件3个方面对产能影响因素进行了研究。结果表明,渗透率与含气量是影响产能的主要因素:渗透率大于0.3×10-3μm2和含气量高于15 m3/t是稳定产气量大于1 000 m3/d的前提条件。含气量主要受埋深和水动力条件影响,埋深越大,水动力条件越弱,含气量越高;渗透率主要受地应力、形变和裂缝发育情况控制,低地应力区和局部构造高点附近渗透率较高。根据渗透率与含气量将构造带划分为高渗高含气、高渗低含气、低渗高含气、低渗低含气4个区。其中,高渗高含气区产液量中等,产气能力高;高渗低含气区以异常高产液、低产气井为主;其他两区产液量和产气能力较低。
乌鲁木齐-大黄山地区八道湾组煤层气有利区块优选
贾秉义, 晋香兰, 刘钰辉, 王相业
2017, 45(5): 54-57,65. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.010
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摘要:
煤层气有利区块优选是煤层气勘探开发的重要研究工作之一。乌鲁木齐-大黄山地区煤层气地质条件复杂,煤层含气量、渗透性等储层条件差异明显。将研究区划分为5个区块,选取构造复杂程度、煤层厚度、含气量、煤层倾角、含气面积、渗透率和含气饱和度等7个指标,运用层次分析法和模糊数学相结合的方法进行区块优选,优选出水磨河-四工河区块、甘河子河-大黄山区块为有利区,四工河-甘河子河区块为较有利区、乌鲁木齐河西区块和乌鲁木齐河-水磨河区块为远景区。
鄂尔多斯盆地东缘煤储层孔隙结构特征差异及影响因素
吴见, 汤达祯, 李松, 任鹏飞
2017, 45(5): 58-65. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.011
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摘要:
以鄂尔多斯盆地东缘煤储层为研究对象,通过镜质体最大反射率(Rmax)测试、压汞和低温液氮吸附实验等手段,探讨分析了煤储层孔隙结构发育特征及影响因素。结果表明:研究区煤储层视孔隙度偏低,且自北向南呈明显降低趋势,煤储层的孔隙发育情况以小孔、微孔为主,煤储层的BET比表面积平均为1.26 m2/g,其中北部煤储层比表面积较大,煤储层BJH总孔容平均为0.003 41 mL/g;受惰质组相对含量、压缩程度及次生孔隙影响,随着煤变质程度的增加,煤岩的孔隙度、BJH总孔体积和BET比表面积呈现“大—小—大”的变化规律,当Rmax值为1.5%左右时,为最小值;煤储层随着所受应力的增强,微孔趋于闭合,其他各类孔数量均减小,整体上为小孔含量相对增加,煤中吸附孔隙类型由封闭型孔变为开放型孔,应力作用对煤岩的渗流孔隙的发育具有较强的控制作用,主要体现在煤岩中大孔对煤层气的贡献要优于其他孔隙。
黔西松河井田多层叠置独立含煤层气系统
周培明, 金军, 罗开艳, 高为, 陈捷
2017, 45(5): 66-69. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.012
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摘要:
从研究区含煤岩系地质、沉积构造和水文等方面入手,探讨了松河井田龙潭组含煤层气系统垂向上的分布规律。结果表明:该区煤层硫分与灰分总体上呈上、下高,中间低的规律;煤层含气量由顶部至底部总体呈现“上升-下降-上升”的趋势;煤层埋深-压力系数关系揭示煤层垂向上至少可划分为2套压力系统。龙潭组3个二级层序与3个岩性分段的地层界限较为一致,奠定了独立含煤层气系统的物质基础;每套系统之间缺乏水力联系,富水性呈“弱-中等-弱”的变化规律,构成了独立含煤层气系统的水文地质基础。龙潭组多层叠置独立含煤层气系统,是沉积-水文-构造条件耦合控气作用的产物,划分为3个独立含煤层气系统。研究结果为松河井田煤层气勘探开发提供地质依据。
煤层气井压后返排工艺
张壮
2017, 45(5): 70-74. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.013
浏览量:49 下载量:7
摘要:
煤层气井压后返排,是关井待压力扩散一段时间后放喷,还是及时放喷,一直未能形成统一的认识。从压裂液、压力、关井时间等3个方面进行分析,认为煤层气井压裂后应及时放喷返排,建议时间控制在30 min内。同时根据煤层气井压裂后支撑剂立即沉降、颗粒之间出现胶结的特点,建立了压裂液返排模型。计算结果表明:压后返排时先用小油嘴控制放喷,然后逐步更换较大的油嘴放喷或者敞喷,及时返排压裂液,缩短返排时间。在煤层气井压后返排设计时,为定量选择放喷油嘴直径提供了重要的理论依据。
不同煤级煤的微孔介孔演化特征及其成因
侯锦秀, 王宝俊, 张玉贵, 张进春
2017, 45(5): 75-81. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.014
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摘要:
为了探讨煤的微孔介孔演化特征及其成因,在华北二叠纪煤盆地,采取7个不同煤化程度的煤样,分别采用低压CO2吸附法和液氮吸附法对各煤样的纳米孔隙进行表征;基于密度泛函理论、DA(Dubinin—Astakhov)、DR(Dubinin—Radushkevich)、BET、BJH等方程计算孔隙表面参数;分析煤的微孔(孔径<2 nm)和介孔(孔径2~50 nm)的孔径分布、孔容和比表面积随煤级变化的规律;并探讨微孔形成的主控因素及介孔的形成机制。研究结果表明:微孔孔容和比表面积与煤的镜质体反射率高度正相关,微孔在吸附中占绝对支配性主导地位;微孔孔径分布曲线呈双峰分布,不同煤级煤样的曲线形态相似,极微孔随煤级增加最快;介孔比表面积和孔容随煤级增加逐渐下降,介孔孔径分布呈单峰分布,随着煤级的增加,煤的BET比表面积先减少后增加,呈U形分布;微孔的形成应主要受控于煤的类微晶参数和芳香层片间的堆垛结构,而介孔的形成应主要受控于煤侧链的变化和煤的基本结构单元间隙。
水文地质工程地质
封闭不良天然气孔突水过程的水文地球化学特征
杨建, 梁向阳, 刘基
2017, 45(5): 82-86,93. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.015
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摘要:
为了查清封闭不良天然气孔突水过程中充水水源的变化规律,开展了气孔出水水文地球化学特征研究。结果表明:“大53”天然气孔突水过程中TDS浓度逐渐降低,初期为SO4·Cl—Na型水,位于Piper三线图右端部,来自直罗组;中期TDS浓度降至500多mg/L,属于HCO3·SO4·Cl—Na型水,位于Piper三线图右端偏下,来自白垩系;期间煤层底部涌出高TDS的SO4·Cl—Na型水,该水样点位于三线图右端偏上。气孔处理过程中,水样中γ(Ca)/γ(Na)系数均远大于其他水样,且HCO3- 未检出,为煤层顶板直罗组水化学特征,表明阻隔了2-1煤层与白垩系含水层和2煤—6煤含水层的水力联系。取距离阈值20,分层聚类分析可以将水样分为白垩系水和侏罗系水,距离阈值5又可将侏罗系含水层水细分为直罗组2段、直罗组1段和2煤—6煤含水层水,实现了对气孔突水过程中充水水源变化规律的准确判别。
主成分分析与Bayes判别法在突水水源判别中的应用
张好, 姚多喜, 鲁海峰, 朱宁宁, 薛凉
2017, 45(5): 87-93. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.016
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摘要:
准确有效地判别突水水源是解决矿井水害的前提条件。基于淮北袁店二矿各含水层共59个水样水质化验资料,利用主成分分析法,计算各水样的因子得分,并进行系统聚类,剔除错误样本。利用剩余水样作为学习样本,检验Bayes判别函数的判定准确性,得出准确率为92.5%,并进行交叉验证。利用该判别函数对某工作面底板下一富水区水样进行判别,结果与实际情况吻合。结果指示基于主成分分析与Bayes判别法较单一Bayes判别法更加准确,能够消除样本变量之间的相互影响,实现对突水水源的快速有效判别。
含煤地层岩石吸水性分析——以陕北杭来湾煤矿为例
董震雨, 王双明, 申涛
2017, 45(5): 94-99. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.017
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摘要:
为了查明影响含煤地层岩石吸水性的主要影响因子及其对于岩石吸水性的影响关系,在陕北杭来湾煤矿含煤地层取岩样,根据岩样的水理性质测试及X射线衍射试验数据,通过灰色关联分析及逐步回归分析对岩石吸水性的影响因子进行对比分析,结果表明:孔隙度及伊利石、高岭石、钾长石、绿泥石、斜长石的矿物含量为岩石吸水性的主要影响因子;利用逐步回归分析方法建立了岩石吸水性的回归方程,精度较高,可以较好地反映该矿区含煤地层岩石的吸水性与其主要影响因子之间的量化关系。
济三煤矿煤层顶板砂岩含水层富水性预测
石守桥, 魏久传, 尹会永, 谢道雷, 杨建华
2017, 45(5): 100-104. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.018
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摘要:
针对济三煤矿七采区水文地质勘探程度不高,抽(放)水试验钻孔数量有限的实际情况,从岩性结构和构造发育特征出发,综合考虑砂岩厚度、砂-泥组合层数、岩心采取率以及砂岩含量等因素,构建岩性结构指数模型,同时,采用断层分维值来定量表述断层构造特征,通过信息复合建立多因素富水性指数综合评价模型,对煤层顶板含水层进行富水性分区,通过有限的实测单位涌水量数据对评价结果进行验证,取得了较好的应用效果。
基于超声检测的软岩单轴流变损伤试验
吴春, 郭棋武, 洪涛, 陈沅江
2017, 45(5): 105-111,120. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.019
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摘要:
采用软岩相似材料进行了2种不同流变加载方式下的单轴流变损伤破坏试验,并通过超声检测技术获得了软岩在各级流变阶段的超声信号。试验结果表明:软岩相似材料具有强烈的黏、弹、塑性变形特征,选用西原模型对软岩各级流变过程进行模拟较为合适;当应力达到或超过软岩试件单轴抗压强度的80%时,纵波波速曲线才会在流变过程中持续下降,出现可检测损伤迹象,而首波振幅曲线波动大,检测结果不准确;以波速定义损伤变量,得到了软岩流变过程损伤演化曲线。试验结果能为软岩工程长期流变下的结构稳定性提供依据。
厚黄土与煤炭采空区地质灾害易发性评价
谭新平, 徐张建, 王小秋, 卫一华, 董鹏伟
2017, 45(5): 112-120. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.020
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摘要:
陕西铜川市为厚黄土分布区,黄土被沟谷切割形成破碎残塬与沟壑,黄土滑坡与崩塌地质灾害极其发育;同时地处渭北煤田带,煤矿采空形成了大量地面开裂与塌陷地质灾害。二者的共同作用加剧了城市地质灾害的发生。通过铜川市幅1∶5万环境地质调查,基于信息量模型建立了影响厚黄土与煤炭采空分布区黄土滑坡、崩塌及采空区变形的评价指标体系。将复杂地区的地质灾害易发性评价指标总体分为地面指标、地下指标和环境因素指标,指标权重分别取0.3、0.3、0.4,经过GIS分析计算,尝试解决了地质灾害易发性评价中致灾因素复杂和不相容的问题。认为在厚黄土煤炭采空区,由于湿陷性黄土的存在,地表变形对开采深厚比参数指标敏感,规范变形特征取值明显偏小
基于熵权正态云模型的软岩等级评价
陈沅江, 吴婷婷
2017, 45(5): 121-126,134. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.021
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摘要:
软岩是地下工程施工中常见的复杂地质情况之一,科学准确的对其分类是进行安全施工的重要前提。针对软岩环境的复杂性和不确定性,选取单轴抗压强度σc、完整性系数Kv、黏聚力σn、软化系数Kf和软化指数fs 5项定量化指标建立软岩评价指标体系,采用熵权法确定各指标权重,结合云理论建立熵权-正态云模型,对软岩的类型进行分级评价。以4组软岩工程实例对所建立模型进行检验,并与未确知度法、模糊评价法和BQ法的判别结果进行对比。研究结果表明,熵权-正态云模型在软岩等级判别中具有良好的实用性和可靠性,可为软岩类型预测提供一种新思路。
我国矿区棕地综合治理及再利用
王滋贯, 赵丹, 王瑞雪
2017, 45(5): 127-134. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.022
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摘要:
矿区土地治理与再利用是一项紧迫的任务,由于多年的矿产开采,导致矿区的大面积土地破坏和废弃,土壤及地下水污染,从而形成了矿区棕地并造成大量的土地价值损失,加剧了矿区的人地矛盾。因此,研究棕地这一类特殊土地的再利用对于矿区的可持续发展具有重要的现实意义。通过分析国内外矿区棕地研究相关理论与方法,结合我国矿区棕地的现状,探讨了矿区棕地综合治理的方案和措施。建议我国矿区棕地治理和再利用方案框架可划分为调查评价、生态修复和土地复垦与景观再造3个阶段:调查评价阶段主要包括棕地土壤环境质量评价与可持续利用评价;生态修复阶段可选择适宜的技术方法进行污染土壤和地下水修复;土地复垦与景观再造阶段是根据矿区棕地类型及分布特点,因地制宜,进行棕地复垦和综合治理利用。同时讨论了每个阶段的主要工作内容和措施,比较了不同修复技术方法的优劣,给出了我国矿区棕地复垦和综合利用的模式建议。
基于能值理论的采煤沉陷区土地复垦行为分析
贺延伟
2017, 45(5): 135-139. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.023
浏览量:59 下载量:5
摘要:
利用能值分析方法揭示采煤沉陷区土地复垦行为特征,为采煤沉陷区土地复垦决策和土地利用导向提供科学依据。以徐州城北矿区复垦区为例,采用野外试验与能值理论分析相结合的方法,对采煤沉陷区土地复垦前后能值变化进行分析。结果表明:土地复垦是以人的价值行为为导向、自然资源为依托、生态系统流为骨架,来实现和提升采煤沉陷区生态经济系统功能;以恢复和提高区域生产力为价值导向的土地复垦行为可有效提高区域和产品服务功能,年净增加能值361.61×1016 sej;复垦后土地用途增加一定面积的鱼塘和储水区,在满足生产需求的同时,可提高区域水分涵养功能,年净增加能值4.6×1016 sej;土地复垦行为是通过调整采煤沉陷区土地利用结构、土地利用布局和土地利用行为,以实现生态经济系统能量流动与转换来增加区域生态经济系统能值。
煤田物探
对瞬变电磁测深几个问题的思考(四)——从不同角度看瞬变电磁场法的探测深度
陈明生, 石显新
2017, 45(5): 140-146. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.024
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摘要:
从几个方面阐述了瞬变电磁(TEM)场法的探测深度,引用“烟圈效应”的等效电流环向下扩散深度,推导平面波场极大值扩散深度,并通过时频(T-F)分析阐明时间域、频率域探测深度的联系与区别。TEM场的扩散深度主要取决于延迟时间,地面实际探测到同样深度的信息所需时间至少是单向扩散深度时间的2倍,即双程时;根据电磁感应、电磁波的反射、频率测深曲线的假极值现象以及拟地震转换波的慢度等几个方面论述了此结论。论述的TEM探测深度的理论可为其应用扩展思路。
山西某矿陷落柱三维地震成果可靠程度评价
查文锋
2017, 45(5): 147-151. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.025
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摘要:
三维地震勘探技术在全国大多数煤矿得到推广和普及,但是如何评价三维地震勘查成果,对其验证情况如何评判,一直没有统一的标准和做法。从定性解释准确与否、摆动误差及规模吻合程度等几个角度,利用公式计算及实际探采对比资料,对同一勘探区前后两次三维地震解释陷落柱的可靠程度进行综合打分及评价等级划分。研究认为,在矿区开展原始资料的二次精细处理解释工作,对提高陷落柱准确率有明显的效果,进一步证明此三维地震解释成果可靠程度的评价标准具有一定的合理性和可操作性。
矿井反射槽波包络叠加成像方法及其应用
王一
2017, 45(5): 152-154,160. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.026
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摘要:
槽波在遇到断层等不连续断面时,会产生反射并被与炮点位于同一条巷道内的检波器接收到,据此可以探测巷道侧帮地质异常发育情况。通常情况下反射槽波能量较弱,信噪比较低。为提升反射槽波信噪比,以山西阳泉煤业集团某矿201工作面为例,将包络叠加方法应用于反射槽波探测,并通过断层模型三维槽波数值模拟以及实际探测资料的验证,证实了包络叠加成像方法的有效性。
人工井液电阻率测井在煤田水文地质勘查中的应用
王海军
2017, 45(5): 155-160. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.027
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摘要:
为准确获取水文地质参数,进而为矿井防治水、矿井涌水量计算以及地下水评价等提供可靠的参数,以煤田地质勘探中实测的人工井液电阻率测井曲线为依据,结合岩心精细描述、抽水试验、常规地球物理测井等技术获得的资料进行综合分析。研究表明:人工井液电阻率测井技术在煤田水文地质勘探中不仅可以准确划分含隔水层的性质,确定其位置,分析含水层之间的补给关系,检查钻孔止水效果,计算各含水层钻孔截面流量,亦可研究地下水流体特征,评价地下水水质参数以及监测生产矿井导水裂隙带高度。因此,人工井液电阻率测井能够提高煤田水文地质勘探成果利用率,实现地质勘探信息的最大化利用,从而更好地为矿井设计、建设及矿井生产服务,保障矿井安全。
回线源瞬变电磁法一维反演算法
李刚, 潘和平, 王智, 吴爱平, 方思南
2017, 45(5): 161-166,172. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.028
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摘要:
由于传统的阻尼最小二乘法只适合于模型较少的简单模型,因此当介质的层数较多时,反演就会受到多解性的影响,有时甚至出现不收敛的情况,并且反演十分耗时。为此,使用正则化思想引入模型约束进行反演,且正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数自适应得到,使反演能够稳定地进行;引入拟牛顿法来更新雅可比矩阵,大大缩短反演所需要的时间,通过典型的3层与多层理论模型的反演试算,证明了拟牛顿法自适应正则化反演算法对初始模型的要求不高,拟合效果好,收敛速度快,适应性强,体现了良好的稳定性和可靠性。
探矿工程
基于离线编程的煤层智能定向钻进技术
杨明军, 文国军, 王玉丹, 许新建, 吕仲林
2017, 45(5): 167-172. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.029
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摘要:
定向钻进技术目前被广泛应用于煤层气的开采中。为了提高煤层气开采的质量和效率,必须提高煤层定向钻进过程的智能化水平。通过煤层定向钻进的三维离线编程系统,获取钻进轨迹的控制参数,并利用该系统自动生成的钻具控制程序,钻进过程中根据设计钻进轨迹与实际的钻进轨迹的偏差进行自动纠偏,从而实现煤层定向钻进的智能化。
高压水射流钻完井技术进展及发展思考
王敏生, 光新军
2017, 45(5): 173-179,185. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.030
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摘要:
利用有效的钻完井技术,缩短建井周期,提高单井产能,对于经济高效开发深层油气、致密油气、煤层气等油气资源具有重要意义。高压水射流钻完井技术是利用高能流体进行破岩的前沿技术,不仅能用于提高钻井机械钻速,还能用于割缝增产,国外在高压水射流钻完井技术方面开展了大量尝试性研究工作,通过不断创新和改进,已有部分技术实现了商业应用。在总结高压水射流钻完井技术进展的基础上,分析了商业应用存在的问题,针对国内高压水射流钻完井技术发展现状,提出了开展超高压双管连续管水射流钻井技术研究、开展超高压水射流割缝增产技术试验、开发专用的井下喷射和切削系统、深化脉冲水射流技术研究等发展建议。围绕这些关键技术进行攻关研究,通过室内和现场试验,尽快形成我国的高压水射流钻完井技术及配套装备。
栅格胎体孕镶金刚石钻头的破岩机理分析
韦文杰, 张绍和
2017, 45(5): 180-185. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.031
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摘要:
从岩石宏观裂纹变化出发,研究孕镶金刚石钻头在钻进过程中由于岩体裂纹的影响而造成的断裂问题。运用岩石断裂力学理论,结合钻头实际工作条件,简化应力、水力及裂纹条件,建立了简化的岩石断裂等效模型,从理论上分析了一种新型栅格胎体孕镶金刚石钻头的破岩机理。研究结果表明:与常规的钻头相比,新型钻头的特殊栅格结构能有效提高钻压,比压由原来的68.03 kgf/cm2增加到了113.33 kgf/cm2,提高了将近67 %,使钻头能更有效地压入岩体,产生破碎穴及裂纹;特殊的栅格结构有利于冲洗液的储存,改善了金刚石颗粒的冷却效果,从而以更加有利的拉裂破坏方式破碎岩石。
胶筒式液压卡盘存在问题及改进
魏欢欢, 殷新胜
2017, 45(5): 186-190. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.05.032
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摘要:
胶筒式液压卡盘因其结构紧凑、夹紧力大,成为全液压钻机的主流结构卡盘,在国内外全液压坑道钻机上广泛应用。但胶筒式液压卡盘的胶筒易于损坏,卡瓦更换不方便,极大地影响了该卡盘的使用效果。对胶筒式液压卡盘的适用条件、设计要点进行系统的分析,阐明被啃噬的机理,对卡盘的结构及组件进行优化,通过增加尼龙环减少胶筒被啃噬的概率;针对更换卡瓦不便的问题,设计卡瓦座与卡瓦可快速拆装的结构。该卡盘首次在ZDY5000RF型履带式全液压钻机上使用,在淮北祁南煤矿井下单月钻进累计超过4 000 m,胶筒无更换,取得了良好的应用效果。