煤田地质与勘探

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胡社荣, 彭纪超, 郝国强, 王浩森, 赵晋斌, 陈大野

2012, 40(3): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.001

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摘要:
在原煤炭工业部组织的4次全国煤炭资源预测和评价中,其中3次分别运用了槽-台学说、地质力学理论和板块构造理论。简要评述了前3次煤田预测成果。在此基础上,通过分析第4次煤田预测以来的板块构造理论和煤田地质研究进展,以及对2006年6月开始的煤炭资源潜力评价,建议在总结阶段,应在不同板块构造体制下,根据含煤原型盆地恢复、大地构造单元性质与盆地构造演化,对煤炭聚积、煤化作用的控制和影响进行研究,并提出了建立板块构造理论指导下的中国煤炭资源潜力评价的工作思路与技术路线。

惠州凹陷HZ21钻孔珠江组地球化学特征及其沉积环境

余烨, 张昌民, 张尚锋, 施和生, 杜家元

2012, 40(3): 6-12. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.002

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摘要:
根据21件碎屑岩样品的常量元素和微量元素相关关系、组分含量及某些元素的比值特征,探讨了珠江口盆地惠州凹陷HZ21钻孔的元素地球化学特征与古环境意义。研究表明:Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂、V、Cr、Rb相互间呈明显的正相关关系;SiO₂与Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂呈明显负相关,与K₂O呈弱相关关系;Sr与CaO呈明显正相关关系;P₂O₅与Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂呈明显的正相关,与SiO₂呈明显的负相关,且与CaO呈弱相关关系。据锶钙比值10³(Sr/Ca)和V/Cr值分析,HZ21井珠江组从下往上水体有逐渐加深的趋势,与单井沉积相分析结果一致。据镁铝比值10²(MgO/Al₂O₃)和Sr/Ba值分析,珠江组从下往上沉积环境的水体盐度变化不太大,但到上部略有下降。古气候指示剂Rb/Sr值和MgO/CaO值显示,NSQ1和NSQ2层序时期气候干燥寒冷,而NSQ3和NSQ4这两个层序时期气候湿热。总之,地球化学特征所反映的沉积环境与沉积相分析的结果相一致,说明元素地球化学与沉积环境关系密切,可作为沉积相判别的标志。

地质构造对煤层复杂性影响的定量评价方法

霍丙杰, 张宏伟, 韩军

2012, 40(3): 13-17. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.003

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摘要:
定量分析地质构造条件对煤层复杂性的影响,进行煤层复杂性的定量评价,对于不同复杂度煤层开采方法的选择等具有重要意义。经过分析和确定煤层复杂性的影响因素,提出"煤层复杂度"概念,并根据煤层复杂度对煤层进行了新的定量分类。通过对影响煤层复杂性关键因素——地质构造的多级定量分析,建立了基于地质构造条件的煤层复杂性评价指标体系,根据模糊数学建立了煤层复杂性评价模型,应用层次分析法确定了各级评价指标的权重,提出了煤层复杂性模糊综合评价方法,实现了煤层复杂性的定量评价。

徐宿弧形构造对袁庄矿矿井构造的影响机制

王盼盼, 王陆超, 汪吉林, 李磊, 王健, 杜俊培

2012, 40(3): 18-22. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.004

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摘要:
以徐宿弧形构造西部外缘带中段闸河复式向斜北部的袁庄矿地质构造为主要研究对象,探讨了徐宿弧形构造对闸河向斜和袁庄矿矿井构造形成的影响机制,并分析了各级构造对煤层、瓦斯及岩浆岩的控制作用。研究表明:在徐宿弧形构造背景下,闸河向斜构造虽处于应力集中区,但因石炭-二叠纪地层软弱,故闸河向斜褶皱发育,逆冲断裂却很少,这与向斜两侧的逆冲断裂系形成鲜明对比;袁庄矿矿井构造秉承了闸河向斜构造特征,以褶皱为主要构造形式;煤层赋存、瓦斯含量及岩浆岩等开采地质条件的特征明显受各级构造形式的影响。研究认为,不同尺度下的各级构造有一定的相似性,但又有各自独有的特征,因此在多级次构造研究中,在考虑区域构造背景的同时还应重视次级构造自身条件的研究。

龙山矿突出区域预测的瓦斯含量临界值

孙丽娟, 郝富昌, 温英明, 王凯

2012, 40(3): 23-25,28. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.005

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摘要:
准确确定瓦斯突出区域预测的瓦斯含量临界值,对提高防突措施的针对性和降低防突成本均具有重要的指导作用。以河南安鹤煤田龙山矿二₁煤层为例,在大量测试瓦斯基础参数的基础上,分析了该矿的瓦斯突出特征,研究了二₁煤层的吸附特征,对该矿瓦斯含量和工作面预测指标进行了跟踪测试,并研究了其相互关系。结果表明,龙山矿二₁煤层变质程度高,在同等瓦斯压力条件下,具有较强的吸附能力,最终确定二₁煤层的突出区域预测瓦斯含量临界值为10.0 m³/t。

煤层气水平井煤层段井壁破裂压力预测——以沁水盆地樊庄3号煤层为例

尹俊禄, 王鹤田, 赵丁楠, 东甲山, 王建军

2012, 40(3): 26-28. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.006

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摘要:
针对煤层气井井壁破裂问题,应用岩石力学分析方法,从井壁应力分布入手,根据任意斜井井壁力学模型,结合最大拉应力理论,建立了水平井煤层段井壁临界破裂压力计算公式,并对沁水盆地樊庄3号煤层水平井煤层段井壁临界破裂压力进行了预测。结果显示:樊庄3号煤层水平井在钻井过程中(为防止地层被压开),钻井液密度应控制在3.28 g/cm³以内;水平井压裂时最小破裂压力梯度为3.22 MPa/hm。

煤层气井杆管偏磨规律及偏磨防治技术

许耀波, 韩保山, 姜再炳

2012, 40(3): 29-31. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.007

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摘要:
从偏磨井实际资料入手,运用煤层气开发学、统计学等方法,研究了煤层气井杆管偏磨特征和偏磨规律,并探讨了煤层气井杆管偏磨防治措施。研究发现:杆管偏磨是煤层气井排采中普遍存在的问题;杆管偏磨的位置基本上都在泵体以上的200 m有限范围之内;偏磨基本上发生在排采1 a时间之内,并且在随后的排采时间里偏磨程度有所减轻;井眼弯曲、井深大于500 m的井以及抽采冲次大于3次/min的井比较容易发生偏磨;产出液中的酸性成分和煤粉也能加速杆管偏磨程度。分析认为,优选煤层气井排采设备,合理控制煤层气井排采参数,以及针对煤层气井的自身特点采取一些综合防治措施,是防治煤层气井杆管偏磨的主要手段。

等变质煤系烃源岩的生气特征

冯松宝, 李贤庆, 顿亚鹏, 马小敏, 黄孝波, 王萌

2012, 40(3): 32-35. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.008

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摘要:
为了更加客观地了解煤系烃源岩的生气性能,采用半开放体系对塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、碳质泥岩和煤系泥岩3种等变质煤系烃源岩样品进行了生气热模拟实验。实验结果表明:侏罗纪煤、碳质泥岩和煤系泥岩均具有良好的生气性,但其生气性存在一定的差异,煤和碳质泥岩的生气性要好于煤系泥岩;随着热演化程度的增加,这3种煤系烃源岩生气总产率(C_1-5)也相应增加,在高演化阶段时主要产甲烷;煤系烃源岩热解气组分的碳同位素值和热解温度有关,随着热解温度升高,甲烷碳同位素值先降低后增大,乙烷碳同位素值一直增大,且在同一温度点有δ¹³C₁<δ¹³C₂的特征。

潞安矿区高河井田煤层气地面抽采有利区段评价

冀敏俊

2012, 40(3): 36-39. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.009

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摘要:
煤层气地面抽采技术是解决高瓦斯矿井安全生产的重要手段之一,正逐渐被煤炭企业所重视和采用。以潞安矿区高河井田为例,在缺乏煤层气勘探资料的情况下,运用现代煤层气地质理论,重新解读煤田地质勘探成果,挖潜出有利区段评价的关键性地质资料——煤体结构;并结合煤炭开采规划,对其井田构造、煤体结构、含气量、煤层埋深和厚度等地质条件进行了单项评价和区段综合评价。结果显示,高河井田西北区段为煤层气地面抽采的有利区段,建议作为煤炭规划区的首期煤层气地面抽采区。

基于matlab的煤层底板突水预测系统

翟培合, 肖艳丽, 施龙青, 肖林通, 李明星, 于相青

2012, 40(3): 40-43. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.010

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摘要:
针对当前煤层底板突水预测存在的问题,在突水概率指数法预测预报系统的基础上,用matlab开发出了一套新型煤层底板突水预测系统软件。通过对地质、水文地质等信息数据进行分析处理,从而确定导致煤层底板突水的主控因素及次级影响因素,并分别赋予其相应的权重值,将各因素在底板突水中所起的作用定量化。特别是对于不同矿区不同控制因素的影响,其相应权重值的大小可以灵活改变。建立赋权求和数学模型,绘制出各个主要控制因素的专题图,并根据各个主要控制因素的不同权重值,叠合绘制出底板突水概率指数法突水分区图。同时计算出煤层底板突水概率指数。将系统软件应用于工程实际,预测效果与实际情况相吻合。

芦沟煤矿32采区水体下采煤的可行性

詹鸣, 王超伟

2012, 40(3): 44-47. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.01

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摘要:
芦沟煤矿32采区大部分位于五星水库水体下,为了提高煤炭资源的回收率,通过导水裂缝带高度计算及地表移动变形的预计,对芦沟煤矿32采区水体下采煤的可行性进行了研究。结果显示,32采区煤炭开采不会对水库的水体造成直接的影响,32采区在水体下采煤是可行的。建议在采掘过程中加强断层及水文地质勘探,留设合理的防隔水煤柱;根据地质采矿条件,采用合理的开采速度。

煤矿突水水源判别与水量预测方法综述

杨海军, 王广才

2012, 40(3): 48-54,58. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.012

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摘要:
突水严重制约着煤矿安全生产。突水灾害的防治是涉及多学科多方法的系统工程。矿井突水水源快速判别和矿井涌水量准确预测是突水灾害防控的重要环节。从矿区地质环境精细探测、地下水循环交替特征和数学模型研究及应用等方面,总结了国内外煤矿突水预测的主要进展。对判别突水水源和预测涌水量的各种方法进行探讨,概述了各种方法的原理、应用现状及其适用条件。

改进型化学浆液在钱营孜煤矿副井井筒防水堵漏中的应用

徐冰寒, 高岳, 徐亚飞

2012, 40(3): 55-58. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.013

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摘要:
钱营孜煤矿副井立井已进行过多次注浆治理,但其涌水量仍高达10 m³/h。针对目前井壁可注性差,如再进行注浆将面临注浆压力高、难度大等问题,提出了采用改进型化学浆液注浆防水堵漏的施工方案。改进型化学浆液为固砂溶胶,该浆液由十余种化学材料配制而成。在系统分析了井筒水文地质工程地质条件后提出了适宜的施工方案。在方案实施中不断进行施工参数动态优化。最终实现注浆后涌水量仅为0.32 m³/h,堵水率高达97%。

基于概率积分模型的开采沉陷预计系统设计与实现

徐翀, 黄晖

2012, 40(3): 59-61,65. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.014

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摘要:
为了能最大限度的减少由于开采沉陷而造成的损失,采用概率积分模型针对淮南矿区进行了沉陷预计系统的设计和实现,结合数字矿山专业GIS平台lrgis3.0绘制出各种移动变形等值线图,直观准确地反应了预计区域的变形情况。

不同水流速度下温度对奥陶系碳酸盐岩溶蚀速度的影响

邵东梅

2012, 40(3): 62-65. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.015

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摘要:
为了解不同水流速度下温度对碳酸盐岩溶蚀速度的影响,以自行设计、制造的能够模拟水流条件,并且可同时容纳24个样品的溶蚀试验装置为平台,以淮南张集矿、潞安漳村矿和兖州东滩矿奥陶系灰岩为代表性岩石试样,选取不同温度、水流速度及CO₂压力,进行了溶蚀试验。试验结果显示,在水流速度较低时(16.67 mL/min),环境温度的变化对溶蚀速度的影响比较微小(平均溶蚀变化量为0.000 6 g/cm²)。在水流速度较大时(60 mL/min),温度的改变对溶蚀速度影响较大(平均溶蚀变化量为0.0038 g/cm²)。也就是说在地下水的强径流带,温度对溶蚀速度的影响相对较大,溶蚀速度较快,所以岩溶较发育。

定向钻铺管回拖力计算模型

呼石磊, 鄢泰宁, 王斌, 刘昊

2012, 40(3): 66-69,73. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.016

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摘要:
在定向钻穿越铺管的过程中,管道在孔内的受力情况非常复杂,但是回拖力计算又是机具选择的重要参考依据,所以管道受力分析及回拖力计算就显得非常重要。通过分析管道在弯曲段和稳定段的受力情况,分别建立管道弯曲段和稳定段的受力模型,最终总结出计算管道回拖力的方法。经实例计算检验,这种计算方法更加接近实际。

瞬变电磁法在煤矿水害防治中的应用

梁爽

2012, 40(3): 70-73. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.017

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摘要:
瞬变电磁法(TEM)具有施工方便、快捷、对低电阻率地质目标体反应敏感等诸多优点,在寻找地下水源、查明采空区及探测岩溶发育带等方面有着广泛的应用。在简述TEM工作原理、方法的基础上,论述了TEM法在我国多个矿区复杂条件下,对积水采空区和地层富水区的水文地质勘探实例。结果表明,采取必要的技术措施后,勘探取得了良好的地质效果,为保障矿井安全生产提供了科学依据。

长极距定源建场法超前预报掘进工程隐患

朱德兵, 周科平, 邓红卫

2012, 40(3): 74-77. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.018

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摘要:
巷道或隧道掌子面超前预测预报,受空间限制和现场电干扰等诸多因素的影响,难以获得信噪比高的电位数据。将长极距定源建场法用于地下掘进工程超前预报,在AB电极中间段,掘进掌子面前方的电阻率或极化率异常地质体都会使近似均匀电流场发生扰动,形成电场或激发极化率异常,从而使这种预报方法对掌子面前方或附近异常体具有一定的分辨能力。这一超前预报方法克服了电法仪器需要在巷道内供电所带来的诸多不便,适用于煤矿等生产矿山以及交通、水利水电等掘进工程领域超前预报。

CSAMT法在昆玉线宝峰深埋隧道勘察中的应用

闵刚, 王绪本, 李坚, 雷旭友, 余年

2012, 40(3): 78-81. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.019

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摘要:
宝峰深埋隧道洞深附近地质情况复杂,需对岩体完整性进行评价。依据可控源音频大地电磁法(CSAMT)的带地形二维非线性共轭梯度(NLCG)反演结果,把电阻率异常分为Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类及Ⅱ类,分别对应极破碎岩体(Ⅴ级围岩)、破碎岩体(Ⅳ级围岩)、较破碎岩体(Ⅲ级围岩)和完整岩体(Ⅱ级围岩)。结合围岩分级结果,查明了宝峰深埋隧道洞深附近岩性、断层破碎带及岩溶位置,对岩体完整性进行了评估。经钻孔及地质资料验证,CSAMT勘探达到了预期效果。

大直径反循环钻头底面形状设计

刘建林, 殷琨

2012, 40(3): 82-85. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.020

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摘要:
针对大直径反循环钻头底面形状对反循环形成效果的影响,分析了反循环钻头孔底循环介质流动的特点;基于反循环钻头孔底流动模拟实验器对凸面型、凹面型和凸凹组合型3种典型的钻头底面形状进行了对比测试;运用CFD技术对不同底面形状反循环钻头孔底局部流场进行了数值模拟,揭示了其各自的流动特征及影响反循环形成效果的机理。实验结果表明,凹面型钻头底面形状更有利于反循环的形成。反循环钻头底面形状设计研究对改善和提高大直径反循环钻头的性能具有重要的意义。

空气反循环钻井井底流场模拟实验器的研制

朱丽红, 刘建林, 涂建华, 殷琨

2012, 40(3): 86-89. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.021

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摘要:
井底流场是空气反循环钻井能否高效携岩和有效形成反循环的核心流场,而井底流场模拟实验器是开展相应研究的关键设施和必要手段。基于反循环井底流场形成特点,设计了空气反循环钻井井底流场模拟实验器装置,并对主要零部件的设计过程进行了详细分析。井底流场模拟实验器可模拟不同切削具底出刃对应的中心孔压力变化;内喷孔与底喷孔不同组合情况下孔底流量分配;及不同类型内管倾角变化对中心孔压力影响的实验研究。进而也可考察不同结构参数变化对井底流场的影响,为空气反循环钻井井底工具的结构优化设计提供重要的理论和试验依据。

全液压坑道钻机给进装置的设计与分析

梁春苗, 姚亚峰, 石璐, 王敬国

2012, 40(3): 90-92. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.03.022

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摘要:
介绍了ZDY1450LG全液压坑道钻机给进装置。该给进装置采用双杆双作用两级伸缩油缸,增加了给进行程,节省辅助时间,减少了钻机的外形尺寸。应用有限元分析软件ABAQUS对双杆双作用伸缩油缸在给进和起拔两种状态下进行应力、应变分析,实现了可靠性设计。

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