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《煤田地质与勘探》 CSCD 北大核心

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《煤田地质与勘探》1973年创刊，由中国煤炭科工集团有限公司主管，中煤科工西安研究院（集团）有限公司主办，是煤炭地质领域创办时间最长、最有影响力的综合性科技期刊，面向国内外公开发行。 办刊宗旨...查看详情>>
  • 主办单位中煤科工西安研究院（集团）有限公司
  • 国际标准连续出版物号1001-1986
  • 国内统一连续出版物号61-1155/P
  • 出版周期月刊
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煤层气储层地震预测与评价技术发展现状及趋势
1
作者 吴海波 张平松 +6 位作者 许时昂 黄亚平 董守华 程彦 李东会 张生 张敏 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期233-245,共13页
【背景】煤层气储层地震预测与评价技术经历了三十多年的快速发展,在煤层气勘探中扮演着不可或缺的角色。【方法】回顾了煤层气储层地震预测与评价技术体系内煤层气储层地震岩石物理测试、建模与反演,煤层气储层地震波场模拟,煤层气地震... 【背景】煤层气储层地震预测与评价技术经历了三十多年的快速发展,在煤层气勘探中扮演着不可或缺的角色。【方法】回顾了煤层气储层地震预测与评价技术体系内煤层气储层地震岩石物理测试、建模与反演,煤层气储层地震波场模拟,煤层气地震AVO反演与地震属性反演,以及煤层气储层资源与工程“甜点区”综合地震预测等多项核心技术方向的发展历程及现状。剖析了煤层气储层吸附气、双重孔裂隙系统、黏弹性和薄层等特性对该型储层地震预测与评价技术精度及分辨率的影响与限制。从煤层气储层开发目标的转变、地震勘探关键环节的技术迭代两个视角,展望了煤层气储层地震预测与评价技术的发展趋势与方向。【展望】未来,煤层气地震预测与评价技术将紧跟深部煤层气开发与煤系多气一体化共采的发展方向,在储层岩石物理精细刻画、数值建模与模拟、高精度探测数据采集、目标导向型精细化处理、多参数高精度智能反演以及“甜点区”综合识别等多项技术方向上形成突破,助推实现煤层气勘探领域新的跨越式发展。 展开更多
关键词 煤层气 超声波测试 岩石物理建模 地震波场数值模拟 地震反演
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彬长矿区高家堡煤矿洛河组沉积环境及微观控水规律
2
作者 李晓龙 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期120-134,共15页
【目的和方法】针对黄陇侏罗纪煤田顶板洛河组砂岩含水层沉积环境认识不统一、富水岩性不明的难题,以陕西高家堡煤矿洛河组砂岩为研究对象,选取洛河组不同岩性岩心试样,在综合分析颜色、岩性及其组合、石英颗粒表面形貌特征、矿物成分... 【目的和方法】针对黄陇侏罗纪煤田顶板洛河组砂岩含水层沉积环境认识不统一、富水岩性不明的难题,以陕西高家堡煤矿洛河组砂岩为研究对象,选取洛河组不同岩性岩心试样,在综合分析颜色、岩性及其组合、石英颗粒表面形貌特征、矿物成分、沉积构造、沉积结构等基础上,结合粒度参数综合分析沉积环境;采用气测法、饱和水称重法测试洛河组全段不同岩性、不同沉积环境砂岩的渗透率、孔隙率和饱和含水率;基于NMR和CT技术研究洛河组含砾砂岩、粗砂岩等6类砂岩的微观孔隙结构;结合洛河组沉积环境与孔渗特征成果,综合分析洛河组垂向各层段微观控水规律。【结果和结论】洛河组地层上段为紫红色或棕红色,夹杂灰白色含砾砂岩,中段为紫红色或棕红色,也夹杂白色含砾砂岩,下段为棕红色,下段底部局部夹杂薄层灰白色含砾砂岩;砂岩碎屑颗粒发育碟形撞击坑,大型板状交错层理发育,体现出风成沉积环境;砂岩矿物以石英、长石、方解石和黏土矿物为主;在研究区洛河组底部发现棕红色泥岩含大量方沸石矿物,厘定洛河组下段为典型的湖泊相沉积,全段为风水交替叠置沉积体;砂岩饱和含水率为2.87%~11.84%,孔隙率为6.87%~23.91%,有效孔隙率为2.32%~12.79%;砂岩孔径总体大孔占比较高,中孔次之,细粒及其以上粒度砂岩含微裂隙,孔径主要分布区间为34.57~180.00μm;主要富水岩性为巨粒−细砂岩,粉砂岩富水性弱,水成含砾砂岩富水性最弱;上段含砾砂岩占比小于中段,主要岩性为巨粒−细砂岩,基本不含粉砂岩和泥岩,上段富水性较强;上段和中段标志层为厚层冲积相,孔隙率、有效孔隙率和饱和含水率最低,且中段以中、细砂岩沉积为主,水成中砂岩孔隙率和有效孔隙率较低,泥岩和粉砂岩占比显著增加,中段富水性较上段弱;下段岩性以厚层泥岩为主,夹粉砂岩,其富水性弱。研究成果为判识洛河组砂岩富水性提供理论依据,也可指导矿井防治水工作。 展开更多
关键词 洛河组 粒度参数 沉积环境 孔隙率 渗透率 含水率 控水规律 彬长矿区
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青海木里矿区四号井生态地质修复与效果 被引量：1
3
作者 赵欣 王佟 +4 位作者 王伟超 李聪聪 李飞 蒋志坤 李津 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期119-127,共9页
【目的】青海木里矿区地处祁连山腹地,为黄河重要支流大通河源头,属高原高寒冻土地带,生态环境敏感、脆弱。本世纪初,矿区煤炭无序开采对生态环境造成了破坏,其中四号井开采后面临高陡不稳定渣山边坡、大量采坑积水、冻土挖毁破坏、渣... 【目的】青海木里矿区地处祁连山腹地,为黄河重要支流大通河源头,属高原高寒冻土地带,生态环境敏感、脆弱。本世纪初,矿区煤炭无序开采对生态环境造成了破坏,其中四号井开采后面临高陡不稳定渣山边坡、大量采坑积水、冻土挖毁破坏、渣石占地与草甸破坏4类生态环境修复难题。【方法】从地质修复的角度,模拟原始地层结构和属性,对不同地质体进行生态地质层构建和再造修复。通过对南渣山滑坡后缘中部进行削顶减载,渣山表层构建坚硬的土壤基底层,采坑坑壁边坡清理、整治形成台阶或平台状,东侧坑底回填和冻土层修复,采坑积水整治形成高原湖泊,渣山采坑边坡人造土壤层和种草覆绿等多种生态地质修复措施,重新塑造四号井开采后的地形地貌形态。【结果和结论】本次治理范围总面积达1 670.31万m^(2),累计完成回填渣土916.03万m^(3),种草覆绿面积296.8万m^(2)。经历3年的生态恢复,木里矿区四号井的渣山山体整体稳定,用渣土成功构建出的人造土壤,自然生长的草种长势旺盛,地表水质良好,已实现地形地貌、生态环境与周边环境整体自然融合的高原新景观。研究方法和效果为高原高寒地区的生态屏障保护和其他地区生态修复提供了成功经验和借鉴。 展开更多
关键词 生态环境修复 生态地质层 高原高寒地区 不稳定边坡 冻土层构建 土壤重构
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融入非平稳随机场正则化的可控源音频大地电磁法约束反演方法
4
作者 戴前伟 郭泸遥 +5 位作者 武赟 熊哲贤 段旦 包中林 吴鸿飞 郝风云 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期246-258,共13页
【目的】可控源音频大地电磁法反演的计算效率和分辨率问题始终是该领域的关键议题。为解决可控源音频大地电磁法反演中计算效率和分辨率不足的问题,特别是传统正则化方法对复杂地质结构估计的过度平滑现象,提出了一种改进的正则化反演... 【目的】可控源音频大地电磁法反演的计算效率和分辨率问题始终是该领域的关键议题。为解决可控源音频大地电磁法反演中计算效率和分辨率不足的问题,特别是传统正则化方法对复杂地质结构估计的过度平滑现象,提出了一种改进的正则化反演方法,旨在更真实地反映地下物性参数的空间分布特性。【方法】采用基于Matérn函数随机偏微分方程的构建法,通过引入矢量场及变程“椭圆”的形状参数,充分考虑地层的倾斜变化和物性分布的非平稳性,构建出满足非平稳假设的模型协方差矩阵,并以此作为正则化约束条件进行反演。通过从反演结果、残差值、视电阻率相对残差及不确定度这4个维度,对比分析了传统最平滑约束方法、基于平稳假设的协方差约束方法以及非平稳协方差约束方法的效果。此外,为验证方法的实际应用效果,将其应用于新疆哈巴河县也尔克曼−金坝金矿勘探的实测数据处理中。【结果】理论模型结果表明,非平稳假设约束下4组试验的残差值介于20.47%~21.29%,优于平稳假设约束(残差值分别为21.25%及22.83%),优于传统最平滑约束方法(残差值为32.46%),且能更真实地反映地质构造特征,以及更清晰地识别地质边界。实测数据结果表明,非平稳假设约束方法在成像效果方面明显优于传统Occam平滑约束方法,数据拟合残差提升达51.47%,显著增强对复杂地质结构的分辨能力,并在一定程度上降低深部区域反演的不确定性,从而有效提升了整体反演结果的可靠性。【结论】基于非平稳假设的Matérn函数正则化反演方法为解决可控源音频大地电磁法反演中的计算效率和分辨率问题提供了一种新的技术手段,对推动地球物理反演技术的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 可控源音频大地电磁法 非平稳假设 Matérn协方差函数 随机偏微分方程 矢量场
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承压积水作用下临空损伤煤柱宏观破坏特征与渗流规律
5
作者 刘伟韬 陈东祺 +2 位作者 刘玉本 杜衍辉 赵吉园 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期140-153,共14页
【背景】小煤柱护巷的方式在我国得到广泛应用,临空煤柱的稳定性影响着矿井的安全生产,受多种扰动作用影响的煤柱内往往会产生不同类型的损伤裂隙,积水采空区的承压水环境可能会造成临空损伤煤柱的失稳破坏。【方法】为研究损伤裂隙结... 【背景】小煤柱护巷的方式在我国得到广泛应用,临空煤柱的稳定性影响着矿井的安全生产,受多种扰动作用影响的煤柱内往往会产生不同类型的损伤裂隙,积水采空区的承压水环境可能会造成临空损伤煤柱的失稳破坏。【方法】为研究损伤裂隙结构对煤体稳定性的影响,引入相对稳定的初始损伤裂隙概念,基于损伤力学理论建立临空煤体的“流–应力–损伤”(HMD)耦合力学模型,采用COMSOL有限元分析临空损伤煤柱受单侧压力水影响下渗流破坏过程。【结果和结论】初始损伤裂隙的力学参数会显著影响煤体产生二次损伤的时间,两者之间存在临界阈值;损伤裂隙的存在会显著影响临空煤柱的稳定性,在单侧水压的作用下呈现出非对称的破坏形态,局部突水处的流速相比损伤前提高了2个数量级;裂隙结构会影响煤体失稳过程,随着裂隙角度从30°增加到60°,煤体的失稳时间从7.0 h缩减至4.1 h,而0°裂隙模型由于应力方向的特殊性失稳时间最短,仅为3.9 h;从损伤发育的宏观过程来看,不同模型均经历了从初始损伤裂隙尖端二次发育→损伤破坏贯通边界→大面积损伤区域扩展→边界局部突水通道形成的4个阶段;从模型损伤单元数量的演化特征来看,呈现损伤发育和快速扩展2个阶段,裂隙结构对发育速度的影响主要作用在损伤发育阶段,而不同模型快速扩展阶段的时间差异并不明显。研究结果可以为采空区隔水煤体的稳定性判断与失稳过程识别提供参考。 展开更多
关键词 临空煤柱 采空区积水 初始损伤裂隙 流–应力–损伤耦合模型 失稳前兆
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钻杆仿生技术研究进展与发展趋势
6
作者 王传留 居培 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期213-223,共11页
【意义】钻杆作为钻井工程中的核心工具,其性能对钻井效率和安全性具有重要影响。近年来,仿生技术在钻杆设计中的应用逐渐成为研究热点,借助对自然界中生物出色的结构、形态以及材料特性的模仿,为钻杆的创新性设计开辟了全新的思路与方... 【意义】钻杆作为钻井工程中的核心工具,其性能对钻井效率和安全性具有重要影响。近年来,仿生技术在钻杆设计中的应用逐渐成为研究热点,借助对自然界中生物出色的结构、形态以及材料特性的模仿,为钻杆的创新性设计开辟了全新的思路与方法。【进展】从结构仿生设计、形态仿生设计和材料仿生设计3个方面总结了钻杆仿生技术的研究进展。在结构仿生设计方面,通过模仿四足哺乳动物刚柔并济的脊柱结构特征,开发了具有防掉钻和柔性结构特征的高韧性仿生钻杆;在形态仿生设计方面,通过模拟蜣螂、贝壳等生物体表的非光滑表面形态,开发了具有凹凸不平表面特征的强耐磨仿生形态钻杆;在材料仿生设计方面,通过模拟毛蚶、甲壳等生物梯度复合材料特性以及竹子的生物纤维增强结构特性,开发了具有梯度和纤维材料特征的高强度、抗腐蚀、耐磨性能优异的仿生材料钻杆。【展望】指出当前研究存在的不足:理论与实践结合不足,多功能集成设计不足。同时提出仿生钻杆的未来发展趋势,未来钻杆仿生技术将朝着高强度和轻量化、耐磨、防腐、抗疲劳性能的集成化和结构与信息传输的智能化方向迈进,最终为未来钻杆技术的创新和发展提供依据和指导。 展开更多
关键词 钻杆 仿生技术 信息传输 发展趋势
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秦岭山前眉县低温地热水及伴生氦气成因机制 被引量：4
7
作者 韩元红 吕俊 +3 位作者 张育平 罗娜宁 李兵 申小龙 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期168-176,共9页
秦岭山前眉县地热水资源丰富,伴生气中氦气丰度较高,专门针对该区地热流体特征及成因的研究尚未开展。通过对地热流体的化学组分、同位素地球化学分析,结合区域构造断裂分析地热流体特征及成因机制。研究发现:地热水矿化度为638.96~1026... 秦岭山前眉县地热水资源丰富,伴生气中氦气丰度较高,专门针对该区地热流体特征及成因的研究尚未开展。通过对地热流体的化学组分、同位素地球化学分析,结合区域构造断裂分析地热流体特征及成因机制。研究发现:地热水矿化度为638.96~1026.83 mg/L,水化学类型为HCO_(3)-Na型;地热水变质程度低,属于未平衡或部分平衡水,溶质主要来自硅酸盐类岩石风化;地热水δD为-77.3‰~-70.8‰,δ^(18)O为-10.9‰~-9.8‰,均位于大气降水线附近;地热水平均补给高程约为1030 m,补给水源温度4.9~7.0℃,最大循环深度约为3200 m。地热水伴生气以氮气为主,烃类气体含量低,氦气丰度相对较高;地热水伴生气中甲烷δ^(13)C平均值为-52.8‰,δD平均值为-247‰,伴生气具有较小的R/Ra值和较大的^(4)He/^(20)Ne值。研究揭示:秦岭山区的大气降水通过大断裂及其次生断裂下渗并储存于断裂裂隙和砂岩孔隙中,经地温加热后形成地热水;地热水水源近且充足,封闭性差,循环速度快且深度浅,是秦岭山前眉县地热水低温量大的主要原因;地热水伴生气中的氦主要来自壳源,由地壳岩石中铀、钍元素放射性衰变形成。研究成果为开发利用秦岭山前眉县地区的地热资源提供了重要的地球化学证据。 展开更多
关键词 低温地热水 氦气 氢氧同位素 成因机制 秦岭山前
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鄂尔多斯盆地东缘临兴−神府区块深部煤层气富集规律与勘探对策 被引量：21
8
作者 徐长贵 季洪泉 +1 位作者 王存武 朱学申 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1-11,共11页
【目的】鄂尔多斯盆地东缘以大宁−吉县区块为代表的高煤阶深部煤层气富集成藏规律已取得一定认识,但位于东缘北段的临兴−神府区块中煤阶深部煤层气勘探才刚起步,富集成藏规律认识还不够准确清晰,需要总结其富集成藏规律有效指导深部煤... 【目的】鄂尔多斯盆地东缘以大宁−吉县区块为代表的高煤阶深部煤层气富集成藏规律已取得一定认识,但位于东缘北段的临兴−神府区块中煤阶深部煤层气勘探才刚起步,富集成藏规律认识还不够准确清晰,需要总结其富集成藏规律有效指导深部煤层气勘探开发。【方法】以临兴−神府区块太原组8+9号煤为研究对象,依据煤的烃源岩−储集层双重属性,开展了源储、生烃、富集和保存控制因素及其耦合关系研究。【结果和结论】结果表明:(1)研究区具有东西分带性,分为东部断阶带和西部平缓带,主体埋深超过1500 m。太原组8+9号煤层厚度大,微孔和宏孔发育,热演化程度中等、含气量整体较高,深部煤层气成藏条件优越,具备较大的资源勘探潜力。(2)研究区泥坪与分流间湾沉积微相煤层厚度大、镜质组含量高、煤层结构简单,随着热演化程度的增高,煤层含气量变大、气体中甲烷含量的占比显著增加,8+9号煤层温−压条件耦合控制的临界吸附带在1750 m左右,泥岩良好的封盖性、稳定的构造环境和封闭的水动力条件是煤层气富集的重要保障。(3)针对研究区地质条件的差异性,平缓带的煤层气富集区应加快勘探节奏,围绕探明储量区扩大勘探,同时加强该区深部煤层可压性研究,推动规模建产;断阶带的煤层气富集区应开展试采评价,加强离石走滑断裂带的压扭、张扭过渡区研究,以期获得储量发现。研究成果系统总结了临兴−神府区块中煤阶深部煤层气富集成藏规律,指导了富集区的优选,对推动该区效益勘探与规模开发具有积极意义。 展开更多
关键词 深部煤层气 富集规律 勘探对策 临兴−神府区块
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基于磁-惯性黏菌算法的随钻地磁误差在线补偿 被引量：2
9
作者 杨金显 蔡纪鹏 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期169-178,共10页
针对随钻测量环境中,捷联在钻具上的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS)磁强计测量误差大引起钻具方位角严重失真的问题,提出基于磁-惯性黏菌算法(Magnetic Inertial Slime Mould Algorithm,MISMA)的随钻地磁误差在线补... 针对随钻测量环境中,捷联在钻具上的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS)磁强计测量误差大引起钻具方位角严重失真的问题,提出基于磁-惯性黏菌算法(Magnetic Inertial Slime Mould Algorithm,MISMA)的随钻地磁误差在线补偿方法。首先,通过对磁强计输出误差进行分析,建立钻具地磁测量误差补偿模型,并把磁强计误差参数整理为解向量。然后,根据随钻环境下磁-惯性传感器的输出特性,在黏菌算法的基础上,给出理想磁输出数据的目标函数、钻具径切向皮尔逊不等式和磁场模值约束条件,根据陀螺仪数据解耦的地磁数据重新定义上下界,并把目标函数看作为适应度函数,对当前误差参数解向量的适应度值和最佳适应度值分别作差的绝对值与绝对值之和的比值来设计自适应参数控制算法的有界全局搜索范围,以提高MISMA搜索能力和收敛速度,通过设计磁模比来自适应调整随机步长,解决黏菌算法(Slime Mould Algorithm,SMA)易陷入局部最优的问题,通过计算当前地磁误差参数解向量和最优解向量对应的适应度值,先作归一化处理再作差,同时结合自适应参数值得到地磁误差参数解的深入开发阈值,进一步提高地磁误差参数向量解的质量。最后,对磁强计进行误差补偿,达到提高钻具方位角精度的目的。模拟实验和实钻实验表明,MISMA和SMA相比,在相同迭代次数下适应度值更小,且下降的速度更快,收敛速度提高了37.99%,钻具方位角绝对误差的平均值可保持在2.37°以内。研究可提高煤矿井下捷联在钻具上的MEMS磁强计测量精度,是获得可靠钻具方位角的有效方法。 展开更多
关键词 微机电系统 磁强计 黏菌算法 磁模比 误差补偿 方位角 随钻测量
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基于复杂地质体精细刻画的隧洞涌水量动态预测方法 被引量：1
10
作者 杜亚军 李清波 +3 位作者 万伟锋 杨风威 李亚哲 钱会 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期65-73,共9页
在隧洞涌水量预测数值模拟中,准确刻画倾斜断层、倾斜隧洞等不规则地质体和地下构筑物是一个难题,且预测时通常假定隧洞开挖瞬间完成,而未考虑施工进度。通过解决三维地质模型与三维地下水数值模型耦合过程中要求的非自相交性和密封性问... 在隧洞涌水量预测数值模拟中,准确刻画倾斜断层、倾斜隧洞等不规则地质体和地下构筑物是一个难题,且预测时通常假定隧洞开挖瞬间完成,而未考虑施工进度。通过解决三维地质模型与三维地下水数值模型耦合过程中要求的非自相交性和密封性问题,提出一套基于复杂地质体精细刻画的隧洞涌水量动态预测方法。首先在三维地质建模软件中构造倾斜隧洞、竖井、倾斜断层和不规则地质体的密封性边界面,其中倾斜隧洞和竖井需根据开挖进度分段构建,进而建立三维地质体模型。随后将三维地质模型数据以ml文件格式导入三维地下水模拟软件Feflow,利用Feflow的完全非结构化网格功能实现对复杂地质体的精细剖分。最后在Feflow精细剖分复杂地质体的基础上,将隧洞边界设置为第三类边界,通过设置交换系数与参考水头,实现考虑隧洞开挖进度和施工工艺(如注浆、衬砌等)的隧洞涌水量动态预测。将本方法应用于某地下工程倾斜隧洞与竖井的涌水量计算,实际效果较好。 展开更多
关键词 隧洞涌水量 倾斜断层 三维地质模型 完全非结构化网格 水量动态预测
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团聚型压裂液对煤粉运移的影响及作用机理 被引量：4
11
作者 宋金星 史俊可 刘建壮 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期48-54,共7页
排采过程中,煤粉随着运载流体在支撑裂缝中运移,容易导致裂隙堵塞,造成煤储层渗透率和支撑裂缝导流能力的降低,为探究团聚型压裂液性质对煤粉运移产生的影响及作用机理,选取准南煤田乌鲁木齐河东矿区煤样为研究对象,以蒸馏水、活性水压... 排采过程中,煤粉随着运载流体在支撑裂缝中运移,容易导致裂隙堵塞,造成煤储层渗透率和支撑裂缝导流能力的降低,为探究团聚型压裂液性质对煤粉运移产生的影响及作用机理,选取准南煤田乌鲁木齐河东矿区煤样为研究对象,以蒸馏水、活性水压裂液(1.5%KCl)、团聚型压裂液(1.5%KCl+0.05%AN)为运载流体,通过单相流驱替状态下煤粉产出物理模拟实验,获取驱替流速为100、200、300 mL/min时的煤粉产出量和支撑裂缝导流能力伤害率,结果表明:气体驱替流速为100 mL/min时3种运载流体煤粉累计产出量均呈现线性增长趋势,支撑裂缝的导流能力伤害率变化范围较小(0.6%~8.1%);气体驱替流速为200 mL/min时,随着支撑裂缝中煤粉沉积,运移通道缩小,各运载流体出粉量先达到最大值随后减少,团聚型压裂液裂缝导流能力伤害率较小,其导流能力伤害率累计值分别与蒸馏水和活性水压裂液导流能力伤害率相差分别达到24.4%和3.1%;气体驱替流速为300 mL/min时:煤粉出粉量达到最大值的时间提前,运载流体为团聚型压裂液支撑裂缝导流能力伤害率最小,其导流能力伤害率累计值与蒸馏水和活性水压裂液导流能力伤害率相差分别达到64.8%和14.9%。因此驱替流速较低时,煤粉产出量较少且导流能力伤害率较低。结合静置沉降实验和直剪实验,揭示了团聚型压裂液对煤粉运移的作用机理:煤粉运移过程中团聚型压裂液能够通过表面活性剂的亲水基和亲油基改变溶液与煤粉界面状态,增强煤粉润湿性,使煤粉颗粒在运移过程中聚集沉降;通过增加其液桥力使黏聚力增大,抑制沉降的煤粉发生相对移动,从而减少悬浮煤粉颗粒的数量,有效降低煤粉产出量和支撑裂缝导流能力伤害率,进而减少卡钻、修井的发生概率,实现对煤粉的有效防控。 展开更多
关键词 煤粉运移 团聚型压裂液 煤粉防控机理 单相水流阶段
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煤系固废基绿色充填材料制备及其性能研究 被引量：26
12
作者 董猛 李江山 +2 位作者 陈新 金佳旭 鲁龙钊 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期75-84,共10页
充填技术是绿色开采的重要组成部分,研发成本低廉、性能可靠、低碳环保的充填材料,是发展充填技术的关键。采用煤矸石(CG)和煤系偏高岭土(MK)为原材料制备煤系固废基绿色充填材料,探讨配合比和碱激发剂对充填材料强度以及流动度的影响,... 充填技术是绿色开采的重要组成部分,研发成本低廉、性能可靠、低碳环保的充填材料,是发展充填技术的关键。采用煤矸石(CG)和煤系偏高岭土(MK)为原材料制备煤系固废基绿色充填材料,探讨配合比和碱激发剂对充填材料强度以及流动度的影响,并结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、热重分析(TG)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)等表征手段,揭示充填强度发展机理。综合强度、流动性和环境指标,优化充填材料配比。研究结果表明:绿色充填材料体系中,煤系偏高岭土通过碱激发水化反应起到胶凝作用,体系强度随偏高岭土的增加呈线性增长,磨细的煤矸石充当惰性填料,协同Na_(2)SiO_(3)改善流动性。该充填材料主要水化产物为N―A―S―H和沸石,Si―O―Si发生聚解,随即四面体Al―O键部分取代Si―O键,由(SiO_(4))^(4−)变成(AlO_(4))^(4−),进一步聚合形成Si―O―Al基团。当碱激发剂中Na_(2)SiO_(3)与NaOH比例为1∶1时,聚合程度最高。水化产物填充了煤矸石颗粒间孔隙,使基质致密,提高充填材料强度。综合指标评价推荐偏高岭土与煤矸石的配比为3∶7,此时不仅满足强度和流动性的要求,而且碳排放指数仅有0.257。本研究为开发成本低廉、性能可靠、低碳环保的充填材料提供新的思路,具有较好的实用性和经济性。 展开更多
关键词 煤矸石 煤系偏高岭土 碱激发 绿色充填材料 性能研究
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含结构面相似材料水力裂缝演化的实验研究 被引量：5
13
作者 李全贵 武晓斌 +3 位作者 胡千庭 刘乐 石佳林 宋明洋 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期45-53,共9页
结构面广泛赋存于煤系中,是影响煤岩水力压裂效果的关键因素之一。调节结构面制作时间和充填材料类型,制作不同结构面类型的煤岩试件,并开展水力压裂物理实验,探究结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的影响及作用机制。结果表明:当注... 结构面广泛赋存于煤系中,是影响煤岩水力压裂效果的关键因素之一。调节结构面制作时间和充填材料类型,制作不同结构面类型的煤岩试件,并开展水力压裂物理实验,探究结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的影响及作用机制。结果表明:当注入流量为50 mL/min时,纯样试件(无结构面)的破裂压力高于含结构面试件的破裂压力,延时结构面制备间隔时间对试件破裂压力的影响很弱,调整结构面的充填材料后试件破裂压力最大降低28.79%;随着注入流量的提高,充填材料为云母,水泥试件破裂压力、声发射振铃计数峰值增大,压力上升阶段的持续时间显著缩短,水力裂缝在结构面处的延伸模式由沿结构面延伸逐渐转向沿最大主应力方向延伸。结构面类型与注入流量对水力裂缝在结构面处延伸模式的影响,主要是由于改变了水力裂缝延伸至结构面时结构面上的应力状况,可以通过理论分析预测水力裂缝与结构面的交叉延伸模式,根据结构面上应力状况,通过调节注入流量调整水力裂缝的延伸方向。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝演化 结构面 类煤岩材料 注入流量
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基于透明地质的唐家会煤矿奥灰水防治技术 被引量：7
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作者 高耀全 高银贵 +1 位作者 陆自清 孔皖军 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期101-108,共8页
唐家会煤矿6号煤开采面临导水断层多、隐伏导水构造发育,奥陶纪灰岩(简称奥灰)水害防治难度大的问题。经过不断的探索和实践,唐家会煤矿引进多种先进技术,获取大量地质、水文地质数据,构建智能地质保障系统,形成“物探钻探探查、井上下... 唐家会煤矿6号煤开采面临导水断层多、隐伏导水构造发育,奥陶纪灰岩(简称奥灰)水害防治难度大的问题。经过不断的探索和实践,唐家会煤矿引进多种先进技术,获取大量地质、水文地质数据,构建智能地质保障系统,形成“物探钻探探查、井上下联合注浆治理、孔中瞬变电磁精细探查、注浆效果孔间电阻率检测、煤层底板微震电法联合监测”的技术思路。通过融合各类静态数据、动态数据、实时数据,完成断层、破碎带、含水层、低阻异常区等充水因素的数字建模,使地质要素、钻探物探数据可视化、透明化,以此为依托,建立一套基于透明地质的奥灰水害全时空防治体系,实现带压开采条件下奥灰水害的精细探查、靶向治理、效果检测和回采监测,取得了良好的应用效果。 展开更多
关键词 奥灰水害 地质透明 全时空防治 效果检测 监测预警
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贵州织金地区煤层气合采开发实践与认识 被引量：13
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作者 李佳欣 陈贞龙 郭涛 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期163-170,共8页
贵州省是薄至中厚煤层群发育的典型地区,煤层数量多、厚度薄、渗透率低、地应力高、压力系统多层叠置等资源禀赋特征导致国内外主流煤层气开发工艺技术本土化困难,煤层气资源难以动用。多、薄煤层煤层气地质特征的特殊性决定了煤层气开... 贵州省是薄至中厚煤层群发育的典型地区,煤层数量多、厚度薄、渗透率低、地应力高、压力系统多层叠置等资源禀赋特征导致国内外主流煤层气开发工艺技术本土化困难,煤层气资源难以动用。多、薄煤层煤层气地质特征的特殊性决定了煤层气开发技术的明显选择性,多煤层合采成为该地区煤层气资源高效开发利用的必由之路。2009年至今,中石化华东油气分公司在贵州织金区块陆续完成23口合采煤层气井的部署工作,实现了单井最大日产气量达5000 m^(3)、试验井组(10口直井)单井平均日产气量超1000 m^(3)的突破。对此,基于织金区块多煤层煤层气的勘探开发实践,系统分析了该地区多、薄煤层煤层气成藏地质条件,归纳总结了开发关键工艺的地质适用性,从地质选层、开发模式及排采管控等方面取得以下认识:(1)建立了合采产层优化判别方法,明确了以珠藏次向斜Ⅲ煤组20、23、27、30号煤层为主的最优层位组合关系;(2)形成了定向井多层分压合采、水平井分段压裂体积改造相结合的特色开发模式;(3)制定了以“平衡排采、阶段降压”为理念、以“面积降压”为目的的精细化排采管控制度。研究成果有助于促进该区域的多煤层煤层气开发,对贵州省煤层气高效开发具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 织金地区 多、薄煤层 多层合采 地质选层 压裂方式 排采制度
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救援钻孔用双钻头扭矩自平衡钻进系统理论与实验 被引量：4
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作者 高科 张聪 +4 位作者 赵研 李旭 闻育民 吕晓姝 谢晓波 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期85-93,共9页
快速安全构建应急救援通道是在矿山事故发生后解救井下被困人员的有效方法,常规救援井钻进技术主要有潜孔锤冲击钻进技术和复合钻进技术,存在钻机结构庞大、钻进工艺复杂、对地层扰动大和中靶率低等不足,尤其在破碎地层易产生二次事故,... 快速安全构建应急救援通道是在矿山事故发生后解救井下被困人员的有效方法,常规救援井钻进技术主要有潜孔锤冲击钻进技术和复合钻进技术,存在钻机结构庞大、钻进工艺复杂、对地层扰动大和中靶率低等不足,尤其在破碎地层易产生二次事故,很难有效满足救援要求。为确保救援钻孔的地层适应性和孔壁稳定性,提出了双钻头扭矩自平衡钻进方法,建立了双钻头逆向驱动数学模型,通过独立逆向驱动内外2个钻头实现双钻头的同步逆向回转碎岩,上部钻具主要受简单的轴向拉压力作用,对井壁产生的扰动微弱。同时,双钻头交替给进互相扶正,可有效防止孔斜,实现精确中靶。双钻头扭矩自平衡钻进系统主要包括近钻头驱动局部扭力闭式自平衡、内外钻头钻压调节和钻具传压隔扭3大部分。依据该系统的功能需求,设计了钻具整体结构系统,并利用有限元分析软件对内钻头传扭轴、调压丝杆和传压隔扭轴承座等关键部件进行强度校核与优化,研制了一套双钻头扭矩自平衡钻进系统功能样机。对整套系统双钻头同步回转、交替给进、系统密封和自动控制等进行一系列测试和调控检测,并开展针对软、中硬和硬3种不同岩性岩石的室内钻进试验,结果表明:该系统对孔壁和岩心的扰动小、中靶率高,在不同岩性地层均具有较高的钻进速度,验证了双钻头在近钻头驱动下扭矩自平衡的可行性,为矿山灾害生命保障救援通道的快速安全构建提供了一种安全高效的方法。 展开更多
关键词 应急救援 自平衡钻进 钻孔稳定性 双钻头 安全透巷
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多源数据挖掘下潘谢矿区深部灰岩水突水预警研究 被引量：8
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作者 毕波 陈永春 +2 位作者 谢毫 安士凯 徐燕飞 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期81-88,共8页
深层灰岩水在长时间水岩耦合作用下各含水层的水化学成分有所不同,但随着地壳运动、采动影响等因素导致不同含水层产生水力联系。重大的突水事故都是深层高压灰岩水以浅层灰岩水为通道突入矿井发生的。依据对淮南煤田潘谢矿区9对矿井201... 深层灰岩水在长时间水岩耦合作用下各含水层的水化学成分有所不同,但随着地壳运动、采动影响等因素导致不同含水层产生水力联系。重大的突水事故都是深层高压灰岩水以浅层灰岩水为通道突入矿井发生的。依据对淮南煤田潘谢矿区9对矿井2015—2018年182个地面水文观测孔的水位数据及潘二矿突水后各水文观测孔水位变化的时空规律,得出水文观测孔的水位变化数据比水位高程数据更灵敏,潘谢矿区深层灰岩水由下向上对浅层灰岩水进行补给,通过聚类分析算法识别出矿井与深层灰岩水存在补给关系的浅层灰岩含水层区域;另一方面基于改进的随机森林算法对收集的7000多条矿井水质化验资料进行分析,基于错分数据识别出与深层灰岩水水力联系紧密的各矿含水层信息。综合分析水位变化数据聚类分析结果,得出各矿井的突水风险区域。基于含水层分类显著因子、水化学空间分布特征,结合温度、流量、水位、水质等参数的高精度传感器,构建快速准确突水预警系统,对矿井出水点进行智能监测,为实施防治水措施提供快速、可靠的依据,可以极大地避免矿井发生突水事故和减少突水事故产生的损失。 展开更多
关键词 地质复杂矿区 多源数据 各含水层水力联系 灰岩水 突水危险识别与预警 淮南煤田
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气动定向钻进技术在松软煤层条带瓦斯预抽中的应用 被引量：28
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作者 张杰 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期256-261,共6页
针对淮北矿区松软煤巷条带消突采用"底板巷—穿层钻孔"成本高且效率低现状,采用顺层气动定向钻进技术,按钻孔设计精准控制钻孔轨迹于预抽条带煤层中,通过钻孔抽采瓦斯实现煤巷条带消突。根据淮北矿区松软煤层特性,开展煤巷条... 针对淮北矿区松软煤巷条带消突采用"底板巷—穿层钻孔"成本高且效率低现状,采用顺层气动定向钻进技术,按钻孔设计精准控制钻孔轨迹于预抽条带煤层中,通过钻孔抽采瓦斯实现煤巷条带消突。根据淮北矿区松软煤层特性,开展煤巷条带预抽瓦斯定向孔设计、气动定向钻进装备选型、软煤定向孔成孔与护孔工艺、抽采效果评价等研究。该技术成功应用于淮北某矿Ⅲ635工作面煤巷条带消突,试验7个孔深均大于300m钻孔,且全程下筛管,创造两淮软煤矿区顺层钻孔372 m最深记录,成功保障煤巷掘进,减少底板巷和穿层钻孔,为软煤矿区煤巷条带瓦斯高效治理探索出新方法。 展开更多
关键词 软煤矿区 气动定向成孔 煤巷条带 瓦斯预抽采 淮北矿区
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掘进工作面前方煤层底板高程动态预测的试验研究 被引量：5
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作者 刘文明 程建远 +1 位作者 刘再斌 张泽宇 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期257-262,共6页
快速掘进急需构建掘进前方高精度二维地质模型。以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例,基于三维地震解释成果,利用巷道掘进过程中煤层底板高程实测信息,动态刷新三维地震平均速度场,更新掘进前方煤层底板高程,最后对掘进前方预测的精度进行... 快速掘进急需构建掘进前方高精度二维地质模型。以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例,基于三维地震解释成果,利用巷道掘进过程中煤层底板高程实测信息,动态刷新三维地震平均速度场,更新掘进前方煤层底板高程,最后对掘进前方预测的精度进行统计分析。结果表明:通过不断利用掘进实测煤层底板高程,刷新平均速度场,更新掘进前方煤层底板地质剖面,掘进前方煤层底板剖面与实际揭露剖面之间误差逐渐越小,实测点前方25 m和50 m范围的煤层底板高程最小绝对误差可达0.2 m和0.45 m。若实测点数据密度大、分布均匀,预测精度将会进一步得到提高,可为快速掘进提供高精度煤层底板导航数据。 展开更多
关键词 掘进工作面 平均速度场 逐级透明化 二维地质模型
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河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用模式探讨 被引量：12
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作者 殷全增 陈中山 +4 位作者 冯启言 耿丽娟 台立勋 李芳 刘宁 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期113-120,共8页
关闭煤矿资源评价与利用,具有资源、环境双重效益,可为煤矿企业提供一条转型发展路径。在河北省主要矿区关闭煤矿资源调查工作的基础上,通过对国内外关闭煤矿资源再利用典型案例的总结,重点归纳了河北省关闭煤矿农林用地、建设用地、塌... 关闭煤矿资源评价与利用,具有资源、环境双重效益,可为煤矿企业提供一条转型发展路径。在河北省主要矿区关闭煤矿资源调查工作的基础上,通过对国内外关闭煤矿资源再利用典型案例的总结,重点归纳了河北省关闭煤矿农林用地、建设用地、塌陷水域综合利用、矿山公园模式、关闭煤矿资源综合利用、矸石山利用、井下空间利用等7类19种资源再利用推荐模式,分析了推荐模式选择因素,划分了资源类型。依据矿山地质环境影响程度、问题类型及矿山区位差异,按照推荐模式选择原则,提出适合不同关闭煤矿山资源利用模式。综合考虑关闭煤矿背景条件和资源开发利用条件,对河北省主要矿区118个关闭煤矿提出了资源再利用途径。在相关研究基础上,针对河北省主要矿区关闭煤矿资源再利用存在的支撑条件不足、安全评价、支撑政策和管理办法欠缺、资源调查评价与利用技术指南欠缺等现实问题,提出了资源利用典型项目建设、及时掌握关闭煤矿综合信息、构建关闭煤矿资源调查与评价技术指南、开展相关治理工程做好资源利用统筹工作、加强科技投入和关键技术研发、树立矿井全生命周期理念并重视矿业资产的后周期管理及完善闭坑管理等建议,以期选择生态敏感性较弱、资源丰富、区位条件优越、符合当地经济社会发展需求、便于协调开发利用的关闭煤矿作为重点研究对象,开展资源综合利用工业性试验和示范工程,系统构建关闭煤矿资源评价体系,实现关闭煤矿资源利用与生态保护协同发展。 展开更多
关键词 关闭煤矿 资源再利用 推荐模式 工业遗迹 井下空间 矸石利用
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