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2019年  第47卷  第1期

煤矿地质保障技术专题系列
煤矿井下钻探装备技术现状及展望
姚克, 田宏亮, 姚宁平, 殷新胜, 方鹏, 姚亚峰, 邬迪, 王龙鹏
2019, 47(1): 1-5,14. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.001
浏览量:367 下载量:54
摘要:
煤矿井下钻探装备对保障矿井安全高效生产起着至关重要的作用,经过四十多年的发展,其技术水平得到很大的提高。结合产品特点、技术类型和应用领域,总体介绍了国内外煤矿井下钻探装备的技术现状,分析了国外钻机的应用效果和存在问题,重点对国内钻机开发的历程和现状进行概述,详细论述了分体钻机、履带式钻机、电液控制钻机、胶轮自行式钻机和定向钻机5个具有代表性机型的技术现状,对产品开发思路和相关应用情况也做了必要阐述,最后分析了煤矿井下钻探装备的信息化、自动化和智能化的发展趋势。
煤系铀矿资源地质条件和成矿潜力评价专题
铀矿大数据综合管理信息平台设计与实现
周小希, 邓凡, 万林, 杨君
2019, 47(1): 6-14. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.002
浏览量:142 下载量:10
摘要:
为了对砂岩型铀矿钻孔数据及地质资料进行汇集整理,建设铀矿地质钻孔及勘查信息数据库,实现对钻孔资料的统一管理,提高钻孔地质资料集成应用的工作效率,面向实际应用需求,设计并实现了铀矿综合管理信息平台。提出了铀矿大数据平台基础设施、信息资源、应用服务、用户交互的4层架构,采用云计算虚拟化、分布式储存、并行计算等技术建立了铀矿大数据基础环境,提升了铀矿钻孔大数据集的统一存储管理和计算能力;实现了多源异构钻孔数据智能化抽取、高效率转换及快速装载的目标,提高了数据管理及集成应用的工作效率;基于并行计算技术,实现了钻孔数据进行快速三维可视化表达及多条件快速查询功能,为铀矿勘查、成果集成提供了数据基础和信息技术支撑。
黄陵地区中生代含煤岩系油气与铀成矿的耦合关系
司庆红, 曹惠锋, 李建国, 司马献章, 俞礽安, 刘厚宁, 刘晓雪, 张超
2019, 47(1): 15-21,31. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.003
浏览量:129 下载量:11
摘要:
为了明确黄陵地区中生代含煤岩系油气与铀成矿的耦合关系,进行了钻孔与剖面的野外地质调查、钻孔资料与实验数据的分析与处理、油气藏与铀矿(点)信息的综合整理,系统研究了中生代含煤岩系构造–沉积体系、铀矿地质特征和油气地质特征,从油气藏与铀矿(点)的空间分布关系、含烃流体与铀的伴生蚀变矿物的成因关系以及烃源岩生烃与铀成矿的时间关系展开讨论。研究表明:中生代含煤岩系铀矿(点)多分布在基岩剥蚀边界或小型断裂附近,且水平投影位于油气有利相带周缘;烃类流体组分及煤层气的中间产物可能参与氧化还原反应,生成黄铁矿、方解石等与铀矿物具有密切伴生关系的矿物;中生代含煤岩系烃源岩主生烃期和排烃期总体早于铀矿主成矿期,烃类流体可能通过运移影响铀成矿作用。
鄂尔多斯盆地北东部红庆梁地区铀成矿规律及其找矿意义
吴兆剑, 闫茂华, 韩效忠, 俞礽安, 司马献章, 蒋喆, 殷栋法, 胡航, 邓宇涛
2019, 47(1): 22-31. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.004
浏览量:95 下载量:14
摘要:
鄂尔多斯盆地北东部发育一条主体走向呈NNW向的铀成矿带,为进一步评价成矿带中段呼斯梁东–柴登壕西一带的铀成矿潜力,基于煤田资料的铀矿二次开发技术,选取该地段铀矿研究程度较低的红庆梁地区为研究对象,开展地层结构、砂体厚度、顶底板展布及沉积构造演化等成矿地质条件分析,重点研究区内铀矿化规律和主控因素,预测成矿远景。综合分析认为,红庆梁地区铀成矿目的层直罗组下段下亚段泥–砂–泥结构发育,砂体厚度大且呈泛连通状态,目的层沉积期后曾隆升剥蚀出露地表接受含氧含铀水的渗入,铀成矿条件优越,同时砂体非均质性控矿强烈,古层间氧化成矿特征明显,氧化还原障和砂体的非均质性共同控制红庆梁地区铀矿(化)的空间位置。建议下一步工作向红庆梁地区南东和南西两侧有针对性外推。
准噶尔盆地东部喀木斯特地区砂岩型铀矿目的层岩石学特征及其意义
殷栋法, 韩效忠, 黄澎涛, 司马献章, 俞礽安, 周宇, 吴兆剑, 胡航, 陈路路
2019, 47(1): 32-39. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.005
浏览量:165 下载量:10
摘要:
准噶尔盆地是我国重要的能源勘查基地,其铀资源勘查一直难以突破。通过对准东喀木斯特地区煤田资料的“二次开发”,进而择优开展钻探验证,发现了工业铀矿体。中侏罗统头屯河组是该区的含矿目的层位,具有十分良好的找矿前景和研究意义。为了深入了解该区目的层砂体的岩石学特征及铀成矿作用,通过详细的野外地质调查、钻孔岩心观察等方法,利用实验室分析测试技术,结合室内地质工作和前人已有成果,研究了该区砂岩的碎屑成分特征、蚀变作用及成岩作用等岩石学特征,并对其铀矿物成分及后生铀成矿作用进行了探索。结果表明,该区砂岩成岩作用较强,主要铀矿物类型为铀石、钛铀矿,具备发育铀储层的良好条件,铀矿化作用较好,找矿远景好。
利用露头、井震及地球化学综合厘定层序界面
张天福, 张云, 程银行, 苗培森, 奥琮, 金若时, 段连峰, 段霄龙
2019, 47(1): 40-48. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.006
浏览量:193 下载量:11
摘要:
侏罗系为鄂尔多斯盆地主要的含煤和含铀岩系,目前对侏罗系层序界面的识别主要依靠野外露头、录井岩性等进行宏观厘定,但在宏观特征无明显差别的地层中,层序界面厘定往往存在人为经验识别的随意性。为此,通过东北缘露头剖面和近千口钻孔电测曲线等常规识别工作,综合二维地震剖面和化学蚀变指数(CIA)垂向上的变化,在鄂尔多斯盆地东北缘侏罗系中识别出3个长期旋回层序界面(TSB1—TSB3)和7个中期旋回层序界面(SB1—SB7)。由于CIA垂向上的变化反映了延安组和直罗组沉积期古气候环境的变化,可将其用于层序界面厘定。综合识别层序界面不仅可以提高识别的准确性,而且可以赋予关键层序界面古沉积环境属性,减弱人为经验识别的影响,从而为整个盆地侏罗系层序地层的划分对比提供可靠依据。
煤田地质 矿井地质
特殊用煤研究进展及工作前景
乔军伟, 宁树正, 秦云虎, 张宁, 李聪聪, 张建强, 魏迎春, 朱士飞, 祝铠甲
2019, 47(1): 49-55. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.007
浏览量:145 下载量:13
摘要:
基于煤炭地质转型及煤炭清洁高效利用要求的精细化勘查,梳理以往研究中稀缺煤、稀缺煤种、特殊煤、特殊煤种的含义,指出了特殊用煤是基于煤炭清洁高效利用具有特殊工业用途的煤炭资源,其主要种类有液化用煤、气化用煤、焦化用煤以及特殊高元素用煤。本次特殊用煤资源评价以煤岩煤质评价为基础,以煤炭分级分质利用为目标,归纳了特殊用煤资源评价的关键技术指标、经济指标及评价参数,初步提出了基于煤岩煤质特征、资源分布、产业布局的特殊高元素用煤–焦化用煤–液化用煤–气化用煤的特殊用煤评价原则及评价方法,并对晋陕蒙3省的煤炭资源进行了分级评价,统计了75个国家规划矿区液化、气化和焦化特殊用煤保有资源/储量。认为新形势下特殊用煤的研究方向是修改完善煤炭地质勘查规范、制定煤炭利用的分质分级评价标准,按照煤炭利用工艺要求实现煤质和资源的动态评价。
煤系泥页岩吸附性及其影响因素
张宝鑫, 傅雪海, 张庆辉, 周宝艳, 刘正
2019, 47(1): 56-63. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.008
浏览量:108 下载量:9
摘要:
为了揭示煤系泥页岩的吸附与含气特征,基于山西省域煤田、准噶尔盆地等地200余件煤系泥页岩的含气量、等温吸附、高压压汞、液氮吸附及XRD衍射等实测数据,对煤系泥页岩吸附性与含气性特征进行了分析,并对其影响因素进行了讨论。结果表明煤系泥页岩实测含气量0~5.87 cm3/g,集中于0.90~2.00 cm3/g;最大吸附量VL0.11~6.3 cm3/g,平均为1.57 cm3/g;pL 0.16~8.65 MPa,平均为3.28 MPa;VL与孔隙度、有机质丰度、有机质成熟度、黏土矿物质量分数呈现出正相关关系,与伊蒙混层质量分数、平均孔径呈现出负相关关系。
大同煤田北部中侏罗统煤中伴生元素分布特征及其地质意义
屈晓荣
2019, 47(1): 64-72. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.009
浏览量:123 下载量:11
摘要:
为研究大同煤田中侏罗统煤中伴生元素地球化学特征及地质意义,应用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线衍射法(XRD)、光学电子显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等测试方法分析煤田北部9个煤层中伴生元素含量和赋存特征。结果表明:煤中微量元素含量低,其有益元素(Li、Ga)含量均远低于边界品位,不具伴生成矿开发潜力,但2号煤中Co与Zn、9号煤中Tl和11-2号煤中Be等有害元素较为富集,是世界煤平均值的3倍以上,其环境影响值得关注。煤中主要矿物是高岭石与石英,高岭石主要充填在结构镜质体中,指示其同生成因,石英往往具有很好的晶型,指示其自生成因;少量的黄铁矿和方解石充填在显微裂隙中,指示其后生成因;磷灰石与有机质结合。煤中微量元素Ni和Mo可能主要以有机质结合态存在,其他元素主要赋存在无机矿物中,Si主要以石英形式存在,部分Si和Al以及Li、Cr、Ga和Nb存于黏土矿物中,Fe和Mn以及Cd、Zn、Tl赋存于黄铁矿中;Ca和Mg以及Co主要赋存在碳酸盐矿物中;P、Be、Sr和Ba可能存在磷灰石中;Rb赋存在石盐类矿物中。垂向上看,大同组存在2个沉积旋回,每个沉积旋回由下至上,水动力条件逐渐降低,水体由浅到深,陆源碎屑供给越来越少,这2个旋回间可能经历了较强的地质作用。总体看,在成煤期,随沉积作用的进行,聚煤盆地中碎屑物质输入逐渐减少,活性物质逐渐增加。
黄河北煤田赵官井田煤层瓦斯赋存规律及主控因素
宋孝忠
2019, 47(1): 73-77. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.010
浏览量:184 下载量:11
摘要:
基于煤层瓦斯的生成、赋存、运移理论,结合地质勘探和矿井生产揭露的瓦斯地质资料,分析了山东黄河北煤田赵官井田煤层瓦斯赋存规律及其主控因素。从区域地质演化、煤的生储气能力、岩性组合特征、地质构造、埋藏深度、基岩厚度、水文地质条件和岩浆侵入等因素综合研究发现,影响赵官井田煤层瓦斯赋存的主控因素为地下水动力条件及岩浆侵入事件。地下水动力条件对煤层瓦斯的控气作用明显,浅部水动力条件对煤层瓦斯主要表现为水力运移逸散作用,不利于煤层瓦斯保存,向深部主要表现为封闭和封堵2种类型,有利于瓦斯的保存。岩浆侵入煤层的方式及其程度是造成下组煤(11号、13号煤)瓦斯含量普遍低于上组煤(7号、10号煤)的主控因素。
煤层气 页岩气
煤中气孔的发育特征与影响因素浅析
张慧, 吴静, 袁立颖, 宋孝忠, 林伯伟
2019, 47(1): 78-85,91. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.011
浏览量:97 下载量:14
摘要:
以煤田地质学和煤岩学研究为基础,以场发射扫描电镜为主要观测手段,对不同地区、不同地质时代、不同变质程度的煤进行纳米级气孔研究。结果表明,煤中气孔是煤变质过程中煤层气(瓦斯)生成、聚集与气体逸散后留下的孔隙,属次生孔隙,孔径以纳米级为主,形状多为圆形,密疏不等,分布很不均匀,多个气孔密集,常组成气孔群、气孔带、气孔窝。气孔发育受多个因素影响,显微组分是主要内在因素,变质速率是重要外在因素,变质程度也是影响因素之一。根据镜下可见度,将气孔发育程度描述为发育和不发育,前者密集状气孔多见,后者偶见或仅见稀疏状气孔。根据气孔的发育程度,可以评价煤储层的生气方式和潜力,气孔发育程度越高,指示生气潜力越大。
煤层气井低产伤害诊断方法及应用
冯青
2019, 47(1): 86-91. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.012
浏览量:131 下载量:10
摘要:
煤储层不同于常规油气藏,储层易受到伤害且伤害因素复杂。通过大量文献调研发现,前人对煤储层伤害机理研究较多,而对储层伤害类型及相应的措施研究较少。从地质、工程及排采角度出发,研究影响沁水盆地某区块的煤层产气、产水的各种因素,建立典型生产曲线模型并提出判断低产井伤害类型方法,确立增产潜力大的低产井选择标准,并进行二次改造。研究结果表明:地质、工程、排采因素对储层产能影响不可忽略,其中陷落柱、压裂液浸泡时间、压裂施工异常、排采时间间隔、生产时效、降液速率等因素对储层伤害程度较大;煤层伤害主控因素的确定及典型曲线的建立为低产井的储层诊断提供了参考依据,也对低产低效井的二次选井选层改造具有重要指导意义。
鄂尔多斯盆地东部深部煤层气井压裂工艺及实践
王绪性, 王杏尊, 郭布民, 袁征, 冯青
2019, 47(1): 92-95. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.013
浏览量:153 下载量:42
摘要:
鄂尔多斯盆地东部深部煤层气(埋深大于1 200 m)资源丰富,是下步煤层气勘探、开发的重点。与浅部煤层压裂相比,深部煤层压裂存在诸多挑战(地应力、闭合应力、破裂压力高,岩石力学参数复杂等)。通过对比现有煤层压裂工艺,以鄂尔多斯盆地东部深部煤层(埋深约2 000 m)为例,探索了采用油管+循环滑套+封隔器+喇叭口施工管柱和低浓度线性胶压裂液体系对深部煤层进行压裂作业,施工比较顺利,见气快,产气效果比较理想(产气量大于800 m3/d)。通过2口井的现场作业实践,证明了该工艺技术简单、易行、有效,为后续深部煤层气的勘探开发提供可借鉴的工艺技术。
煤层气井压裂曲线和储层污染程度的响应关系
庄登登, 王延斌, 陶传奇, 陈彦
2019, 47(1): 96-100. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.014
浏览量:81 下载量:11
摘要:
为了研究压裂曲线与储层污染程度的响应关系,以沁水盆地柿庄区块为例,在区块内选取储层敏感性强弱不同的井,通过比较各井压裂施工曲线中油压曲线到达破裂压力后下降行迹特征的差异,总结出油压曲线下降行迹与储层敏感性的响应规律。然后在同一区块内根据油压曲线下降行迹判定几口井的储层敏感性,根据储层渗透率损害比模型计算出几口井开发煤层段的储层渗透率损害比。结果发现,预测出的储层敏感性强井具有较高的储层渗透率损害比,储层受到严重污染;储层敏感性弱井储层受到轻度污染。研究表明油压曲线到达破裂压力点后的下降行迹能够反映储层污染程度,可以为后期工程开发提供依据。
贵州牛蹄塘组页岩气表面自由能研究
李希建, 尹鑫, 李维维, 刘尚平, 张培
2019, 47(1): 101-106. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.015
浏览量:77 下载量:7
摘要:
为了研究页岩对气体的吸附机理,在50℃、60℃、80℃ 3个温度点对贵州凤参1井和天马1井的页岩样品进行等温吸附实验,并绘制出了CH4和CO2等温吸附曲线图,计算得到页岩表面自由能,从自由能角度分析页岩对CH4和CO2气体的吸附特性。研究结果表明:当温度一定时,随着压力的增加,页岩对2种气体的表面自由能变化值均呈现出不断增加的趋势,当压力一定时,随着温度的增加,表面自由能会逐渐减小,这与等温吸附曲线上气体吸附量随压力的变化是一致的;页岩对CO2的表面自由能变化值均要大于CH4,表明页岩对CO2的吸附能力比CH 4 更强,可以通过向页岩层中注入CO2来提高采收率;对于吸附能力较强的页岩气藏,可以通过注入表面活性剂的方法,增强活性剂与页岩表面的结合能力,降低CH4占有面积及其与页岩的表面自由能,以此达到促使CH4解吸的目的。
应用模糊数学优选页岩气地质调查井位
林腊梅, 张金川
2019, 47(1): 107-113. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.016
浏览量:103 下载量:9
摘要:
我国当前处于页岩气勘探开发的早–中期阶段,钻探地质调查井是获取资料、发现页岩气的重要手段,尤其在南方下古生界页岩资料空白区,构造、地貌及地面条件极为复杂,井位优选困难很大。以黔西北地区为例,基于大量野外地质调查工作,针对复杂的地质和工程地质条件,初步提出了页岩气调查井位优选的地质和工程地质条件评价标准:在地质条件方面,依据页岩厚度、预测深度、断裂发育程度、地层倾角、距最近露头距离、有机碳含量和成熟度、应力场、脆性矿物含量、水文地质条件及开口层位确定程度等条件将备选井位分为优、良、中、较差和差5个级别;在工程地质条件方面,依据井场地形高差、道路交通、可利用水源、空中障碍物、与村庄/铁路/景区/水库/电网的距离、勘探纵深面积及土地使用情况等要素将备选井位同样分为5个级别;并确定了各个要素在评价中所占的权重。应用模糊数学方法对5口备选调查井井位进行了综合评判与排序,并顺利对优选出的2口调查井实施了钻探,取得了良好效果。该方法对于高效获取空白区页岩气资料,快速发现页岩气,并开展进一步评价工作具有参考意义。
水文地质工程地质
基于多源空间信息融合的含水煤层顶板复合岩层富水性分区
周振方, 董阳, 董兴玲, 李鹏, 王强民, 乔伟, 赵春虎, 杨建
2019, 47(1): 114-120. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.017
浏览量:90 下载量:6
摘要:
侏罗系煤田煤层开采普遍受到顶板复合含水层水影响。选取陕北榆横矿区袁大滩煤矿2煤开采顶板复合砂岩地层为研究对象,基于经验公式和实测公式,计算导水裂缝带发育高度,确定2煤至直罗组顶界为富水性分区范围;选取评价层段砂岩等效厚度、砂–泥互层特征等7个岩性结构指标,重点考虑2煤含水性特征,计算了各钻孔位置富水性综合指数,借助Arcgis软件,绘制了研究区富水性分区图,揭示区内富水性从西北向东南递减,与区域富水性背景一致。研究结果对于富水性指数法在煤层含水条件下的应用有推动作用。
改进层次分析法在矿井水文地质类型划分中的应用
王甜甜, 靳德武, 杨建, 梁向阳
2019, 47(1): 121-126. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.018
浏览量:105 下载量:13
摘要:
矿井水文地质类型划分是矿井水文地质工作的一项重要内容,对分析充水条件,评价水害威胁程度,指导矿井防治水工作具有重要意义。引进最优传递矩阵对层次分析法进行改进,将改进的层次分析法应用到水文地质类型划分中。以内蒙古呼吉尔特矿区4对生产矿井为例,在分析水文地质条件的基础上,建立了矿井水文地质类型划分的评价指标体系,利用改进的层次分析法,计算各项影响因素的权重值,建立数学模型计算每个矿井综合得分Z值,根据计算结果,呼吉尔特4对生产矿井水文地质条件均为复杂型。
高水压作用下煤层底板隔水关键层弹性力学解
王妍, 姚多喜, 鲁海峰
2019, 47(1): 127-132,137. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.019
浏览量:103 下载量:9
摘要:
针对高承压水作用下的底板隔水关键层的隔水能力问题,将隔水关键层简化为固支梁,分别采用弹性力学中的应力函数法和半逆解法求取应力以及位移。并将2种计算结果与FLAC3D模拟结果进行对比验证。研究结果表明,应力函数法得到的应力及位移与FLAC3D模拟计算结果更加贴切,建议关键层固定梁弹性力学分析方法首采用应力函数法。研究成果可为采场底板突水的预测预报提供理论支撑。
彬长矿区复合煤层联合开采区涌水特征
武谋达
2019, 47(1): 133-137. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.020
浏览量:52 下载量:9
摘要:
针对陕西彬长矿区复合煤层联合开采工作面的涌水异常,通过总结涌水特征,找出了涌水与地层、地质构造、地层压力等之间的联系,并从涌水水源、导水通道、涌水机理3个方面分析了涌水异常的原因。分析认为,受开采强度和安定组地层因素影响,洛河组已成为煤层开采的直接或间接充水含水层;褶曲构造产生的大倾角地层利于导水裂隙带发育,是形成密集出水区段条带特征的直接原因;区域地层具备产生离层水的条件,而特殊的煤层组合关系及开采顺序是造成工作面涌水峰值巨大的主要原因。
基于板壳和断裂力学理论的上覆采空区积水危险性判定技术
题正义, 张峰, 秦洪岩, 朱志洁
2019, 47(1): 138-143. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.021
浏览量:132 下载量:9
摘要:
为避免山西临汾胜利煤矿10号煤层采动过程中受上覆6号煤层采空区透水的威胁,利用板壳理论、断裂力学理论分别建立导水裂隙带高度和底板破裂深度的力学模型,计算10号煤层Ⅰ—Ⅵ区开采过程中导水裂隙带高度分别为46.77 m、48.86 m、56.05 m、56.14 m、56.33 m和55.20 m,6号煤层Ⅰ—Ⅳ区的破裂带影响深度分别为1.57 m、1.14 m、1.85 m和1.26 m。通过构建上覆煤层采空区积水危险性类型的划分准则,对10号煤层采动过程中受到上覆6号煤层采空区积水的危险性进行判定分析,结果表明:6号煤层Ⅰ—Ⅳ区对10号煤层的积水危险性类型均为突水型,会对10号煤开采过程产生安全威胁;6号煤层的不可采区域对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的影响类型为原岩渗透型,对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的回采不会构成危险性。
不排水条件下钙质砂声发射试验研究
杨超, 王凯, 乔丽平, 孟庆山, 汪稔
2019, 47(1): 144-148. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.022
浏览量:101 下载量:9
摘要:
通过对钙质砂进行不排水条件下声发射试验,探讨了不同围压、剪切速率、初始孔隙比和级配下钙质砂声发射规律。试验结果表明:低围压(围压低于400 kPa)时,钙质砂声发射活动频率随着围压的升高而增加;围压增至800 kPa时,声发射活动频率有所下降。低剪切速率下,钙质砂剪切试验明显分为颗粒破碎阶段和颗粒滑移阶段,随着剪切速率增大,二者之间较模糊,不能明显区分;松散和密实状态下,钙质砂声发射活动规律相似,钙质砂声发射活动频率均高于中密状态钙质砂;级配较好的钙质砂,声发射率峰值出现在试样发生剪切破坏前;级配稍差,试样声发射率相对均匀,声发射率峰值出现在邻近试验结束时。
水泥–粉煤灰–煤渣–吹填粉细砂混合料强度试验
温亮, 阎长虹, 张政, 许宝田, 张顺井, 张东萍, 周殷康
2019, 47(1): 149-154,161. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.023
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摘要:
针对大型堆填场基层结构工程,本着就地取材节约成本的原则,利用吹填砂作为骨料,添加粉煤灰、煤渣和水泥,采用正交试验方法,编制正交设计表,配制不同比例的混合料进行无侧限抗压强度试验。采用方差对不同龄期的混合料抗压强度进行分析,并对混合料加固机理进行研究,给出了混合料最佳质量配比,即水泥20%,粉煤灰15%,煤渣10%,此时混合料的强度最大;其水泥掺量对混合料强度起着关键作用,随着龄期的增长粉煤灰与煤渣对混合料强度影响程度逐渐增强,不过煤渣对混合料初期强度影响不及粉煤灰。
新型管幕冻结法温度场影响参数分析
吴雨薇, 李春芳, 胡俊, 王志鑫, 汪树成
2019, 47(1): 155-161. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.024
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摘要:
新型管幕冻结法中冻结管周围温度场的发展状况是这一工法施工的技术重点,为研究这一工法中温度场的发展变化规律,在模型中选取2条路径,并在路径上布设分析点,通过分析土体导热系数、容积热容量、相变潜热、原始地温这4个因素对温度场发展规律的影响,形成如下结论:与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制约更小;土体导热系数对温度场有显著的影响,导热系数越大,温度下降越快,且幅度越大;容积热容量对温度场的影响效果较大,容积热容量越小,温度下降越快,且幅度越大;土体相变潜热对温度场变化几乎没有影响;原始地温越低,达到相同温度所需要的冻结时间越短。所得结果可供今后类似工程参考。
基于集对云模型的边坡稳定性评价
姚建业, 张珊, 郝国强
2019, 47(1): 162-167. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.025
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摘要:
集对分析对边坡稳定性进行评价时,采用线性公式来表达联系度,难以准确反映工程实际,且具体的联系度扼杀了系统的随机性。对此,将云理论中“隶属云”的概念引入对联系度进行改进得到云联系度,形成了集对云模型。该模型将云联系度矩阵与云理论改进AHP确定的权重矩阵相结合,得到综合云联系度矩阵,通过云发生器绘出等级云图。该模型兼顾系统的模糊性和随机性,且实现了等级的可视化,并通过X云发生器得到隶属不同等级的概率。将该模型应用于边坡工程中,与既有模型和工程实际进行对比分析,验证该模型的准确性,并对不同的边坡进行稳定性排序。模型结合云理论与集对分析的优点,充分考虑系统的随机性,为边坡稳定性评价提供了一种思路和参考。
煤田物探
基于差分进化算法的微震定位
王云宏, 王保利, 段建华
2019, 47(1): 168-173,180. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.026
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摘要:
针对传统基于走时微震定位方法存在的定位精度依赖于走时精度问题,提出了改进定位目标函数的差分进化微震定位方法。基于传统微震P波走时定位方法,在定位目标函数中加入了误差加权系数,通过降低初至拾取精度低的微震信号道对定位误差的影响,减弱了初至拾取精度对微震定位的影响;利用差分进化算法,通过种群初始化、变异、交叉和选择等操作,求解改进的微震定位目标函数,实现微震定位;对模型数据和实测数据进行试处理,结果表明:改进的目标函数能明显降低误差较大分量对总误差的贡献;提出的改进定位目标函数的差分进化微震定位方法,在部分微震信号道走时拾取误差较大甚至错误的情况下,能很大程度减弱拾取误差对定位精度的影响,可以获得较好的定位结果。
矿井槽波地震数据处理系统GeoCoal软件开发与应用
王保利, 金丹
2019, 47(1): 174-180. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.027
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摘要:
定位于矿井槽波地震勘探,开发一套针对槽波地震数据的处理解释平台,以期推动矿井槽波地震勘探技术更好地为煤矿安全生产服务。构建了软件设计架构,介绍了软件主要子系统和每个子系统包含的功能模块和软件运行环境,最后进行了部分软件界面和成果的展示。
起伏地表条件下的弹性波叠前逆时偏移
刘阳, 赵虎, 尹成, 武泗海, 代荣获, 邸志欣
2019, 47(1): 181-186. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.028
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摘要:
目前,地震勘探条件复杂、地下地质构造多样的“双复杂”地区的地震勘探面临着诸多挑战,特别是地表起伏条件给地下复杂构造精确成像带来了困难。通过研究起伏地表条件下的弹性波叠前逆时偏移方法,采用简洁有效的处理方法解决起伏地表的自由边界条件;利用有效边界的边界存储策略解决弹性波叠前逆时偏移中存储量大的问题。数值实验结果证明该方法能够准确地重建震源波场,SEG加拿大起伏地表逆掩断层模型进一步验证了提出方法的有效性。
f-x域共偏移距道集的EEMD随机噪声压制方法
石战战, 夏艳晴, 周怀来, 池跃龙, 庞溯
2019, 47(1): 187-193,199. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.029
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摘要:
f-x域随机噪声压制方法面临着2个问题:叠前共炮点道集或CMP道集反射波同相轴为双曲线型,去噪同时会损害有效波;地震信号为复杂的非平稳信号,要求去噪方法具有自适应性。基于f-x EEMD的共偏移距道集随机噪声压制方法利用了共偏移距道集反射波同相轴为水平满足f-x域去噪假设条件和EEMD算法对非平稳信号的良好适应性,对f-x域每一个等频率切片做EEMD分解,并去除以高频随机噪声为主的第一个IMF分量,最后将f-x域数据反变换回t-x域,实现噪声分离。正演模拟和实际地震数据试算结果表明:该方法在压制随机噪声的同时,能够保持有效信号。
线源直流电法有限元二维正演模拟
解海军, 李志强, 栗升
2019, 47(1): 194-199. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.030
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摘要:
直流电法勘探中,三维点源正演计算复杂、计算量大,虽进行傅里叶变换可转化为二维点源,但相比二维线源计算还是复杂。基于Matlab编程,采用第一类边界条件,给出了线源直流电法二维有限元数值解法,通过与均匀半空间理论值比较,验证了计算结果的正确性;再建立高阻、低阻地电模型,并采用单边供电和双边供电分别对其响应进行比较和分析,得到了相应的视电阻率断面图。结果表明单边供电可以准确反映异常体在纵向上的位置,而双边供电更能准确反应异常体的横向位置和形态。论文研究为生产实际提供了理论依据。
探矿工程
硬脆性辅料对孕镶金刚石钻头钻进性能的影响机制
王佳亮, 韦文杰, 张绍和, 彭奋飞
2019, 47(1): 200-205,210. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.031
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摘要:
以改善金刚石钻头的使用性能为目的,向钻头胎体中添加不同量的碳化硅颗粒,并采用室内钻进试验的方法,研究碳化硅及其添加量对钻头性能的影响机制。结果表明:与常规钻头相比,添加质量分数为5.5%的碳化硅颗粒,其钻进效率提高了55.14%;胎体中的碳化硅颗粒有利于改善钻头胎体的微观磨损形貌;残留于孔底的碳化硅颗粒有利于改善冲洗液对胎体的冲蚀效果,以及提高对胎体中单颗粒金刚石的修锐效果。
基于ANSYS的接地发射电极对双向EM-MWD下传信号的影响分析
邵春, 韩坚, 褚志伟, 徐林
2019, 47(1): 206-210. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.032
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摘要:
接地发射电极作为双向EM-MWD信号下传系统的必要组件,其合理参数设置可提高信号下传效果,但目前关于其对下传信号的影响规律认知甚少。基于双向EM-MWD工作机理,结合电流场理论,应用ANSYS有限元软件,建立双向EM-MWD信号下传三维仿真模型,研究接地发射电极的发射距离、长度、直径和电阻率对下传信号传输的影响。结果表明:下传信号接收效果与接地发射电极直径及长度呈现正相关关系;接地发射电极电阻率小于10-4 Ω·m时,其电阻率变化对下行信号传输的影响小,常规金属材料即可满足对电阻率的要求;随着双向EM-MWD地面发射距离的增加,下传信号接收强度先快速增强,超过一定距离后,信号强度趋向定值。
钻杆振动频率检测系统的研制与应用
刘乃鹏, 胡郁乐, 汪伟
2019, 47(1): 211-214. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2019.01.033
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摘要:
在钻进过程中,当钻杆的固有频率与外部激励频率一致时,会产生共振现象。共振会使钻杆疲劳破坏,导致钻杆失效,造成严重后果。为了避免这种破坏,研制了一套基于微机电系统(MEMS)传感器的检测钻杆振动频率系统。此系统采用微型三轴加速度传感器测量钻杆3个方位的加速度变化,用LabVIEW编写的上位机软件进行存储、上传、显示、处理数据,将得到的数据进行快速傅里叶变换后分析出钻杆的振动频率。最后将此系统安装在钻杆上进行了钻进试验,分析得出了钻杆的纵向、横向、扭转振动频率及转速,为避免钻杆共振破坏和调整现场钻进参数提供了准确的信息。