煤田地质与勘探

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江涛, 王佟, 宋梅

2018, 46(1): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.001

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摘要:
绿色矿山建设是"生态优先"国家战略在矿业领域的具体体现，是我国矿业的发展方向，煤炭绿色矿山建设是绿色矿山建设的重要内容之一，然而其建设标准与评价指标当前仍处于探索阶段。通过对国内外绿色矿山建设研究现状、我国《关于加快建设绿色矿山的实施意见》、《国家级绿色矿山基本条件》、部分省市绿色矿山建设要求以及部分研究学者关于绿色矿山研究成果的认真解读梳理，归纳总结了绿色矿山建设要求的共性和差异性，在此基础上，结合我国煤炭行业特点和《煤炭行业绿色矿山建设要求》，初步探讨了煤炭绿色矿山建设的"14化"标准及其基本内容，并建立了评价指标，以期不断研讨完善。

地质勘查阶段煤系石墨与无烟煤的划分指标探究

董业绩, 曹代勇, 王路, 张鹤, 魏迎春

2018, 46(1): 8-12. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.002

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摘要:
煤系石墨是煤及煤系炭质页岩在岩浆热接触变质及构造变质作用下形成的，是石墨矿产的重要组成部分，属新兴战略资源。目前由于对煤系石墨赋存规律认识不清，缺乏科学界定的勘查指标，以致造成了严重浪费。在总结以往划分煤系石墨与无烟煤的思路和方法基础上，以吉林磐石、湖南鲁塘、福建西南等典型煤系石墨与无烟煤样品测试结果为依据，分析了煤系石墨有关参数的优缺点，提出采用H/C原子比、晶格间距d₀₀₂、拉曼光谱R₂ 3个参数，作为勘查阶段界定煤系石墨与无烟煤的定量指标。

青藏高原昌都地区马查拉组成煤期构造背景与聚煤模式

宋时雨, 曹代勇, 马志凯, 彭扬文, 乔军伟, 杨成

2018, 46(1): 13-19. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.003

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摘要:
为了恢复昌都盆地内早石炭世聚煤环境，对马查拉组内碎屑岩微量元素、稀土元素进行测试，结果显示的地球化学特征（La/Yb=10.04~15.62 μg/g；La/Th=1.33~3.17 μg/g；Hf=4.58~13.90 μg/g）表明，该套沉积岩物源为来自被动大陆边缘沿物源区的沉积岩和酸性岛弧源区的花岗岩。马查拉组在Zr-Th、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10构造环境判别图解中的位置（∑REE=193.96 μg/g，LREE/HREE=6.29；δEu=0.61；La/Yb=13.17；（La/Yb）_N=8.55），说明马查拉组沉积既有活动大陆边缘的特性，又有向大陆岛弧过渡的趋势。马查拉组主体是一套沉积于大陆边缘的浅海-海陆交互环境的沉积岩，层内煤层多发育在海侵体系域内，属于海侵成煤。煤层具有层数多、厚度薄、连续性差、聚煤中心分散的特点。研究区沉积时，其西缘的澜沧江洋盆已经发生俯冲，其聚煤模式属于活动大陆边缘弧后盆地成煤。研究成果既可以细化早石炭世特提斯演化过程，又有助于揭示昌都地区煤炭资源的赋存规律。

淮南煤田含煤岩系沉积相类型特征与演化——以新集井田1001钻孔为例

余坤, 杨开珍, 靖建凯, 余可龙, 邵春景, 屈争辉

2018, 46(1): 20-27. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.004

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摘要:
基于淮南煤田新集井田1001钻孔石炭-二叠系太原组、二叠系山西组和下石盒子组岩心观测和样品采集，通过显微镜下鉴定、粒度分析和X射线衍射矿物成分分析，研究淮南煤田含煤岩系沉积相类型特征与演化。结果表明：研究区晚石炭纪早期，海水进退频繁，发育障壁海岸和潮坪沉积体系，泥坪和混合坪微相与局限潮下坪微相共生，总体上发生3次海侵事件，代表陆表海的充填阶段；早二叠世早期，海平面下降，山西组发育三角洲前缘沉积相，远砂坝、河口砂坝、水下分流河道、水下天然堤及分流间湾微相共生，海陆过渡三角洲相在破坏中不断进积；早二叠世末期，下石盒子组发育三角洲平原沉积体系，分流河道、天然堤、泥炭沼泽及分流间洼地微相共生，研究区进入陆相三角洲沉积阶段。

基于煤层底板等高线的逆断层叠覆区全自动三角剖分

魏竹斌, 李青元, 张明辉, 刘洁, 李青

2018, 46(1): 28-34. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.005

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摘要:
含不完全切断的逆断层叠覆区地层界面三角剖分是困扰三维地质建模的一大难题。提出一种针对煤层底板等高线数据的逆断层叠覆区全自动三角剖分方法。该方法以叠覆区外包围环与断煤交线在局部区域内分割叠覆区为主要思想，首先利用上、下盘断煤交线进行等距离外扩在每个叠覆区外围生成一个包围环；借助外包围环将地层界面切割成有若干内洞的母体区域和若干由外包围环包围的逆断层叠覆区；然后延长叠覆区断煤交线两端点连接线并交于外包围环，使得逆断层叠覆区分割为单连通的上、下盘区，对上、下盘区和母体区分别进行常规Delaunay三角剖分后再拼接在一起；最后，移除叠覆区外包围环及所有与其有拓扑关系的三角网格，并在局部范围内重构三角网，最终实现含逆断层叠覆区的地层界面的三角剖分。经过实际数据检验证明，该方法能够实现不完全切断的逆断层叠覆区的全自动三角剖分。

孔隙压力梯度对煤的渗透性影响实验

李波, 孙东辉, 魏建平, 张路路

2018, 46(1): 35-40. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.006

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摘要:
为了研究煤体渗透率与压力梯度之间的关系，在考虑煤体吸附变形的基础上建立了煤体渗透率与瓦斯压力梯度的数学模型，并在恒温条件下进行同一压力梯度不同吸附平衡压力的条件下和同一吸附平衡压力不同压力梯度条件下的渗流实验。研究结果表明：在较低的孔隙压力条件下，煤体渗透率随着吸附平衡压力和压力梯度的增加而减小；建立的渗透率动态演化模型能够较好地描述煤层瓦斯抽采过程中瓦斯的流动规律。研究结果可以为我国煤矿瓦斯治理和抽采工作提供一定的理论支撑，具有一定的指导和实践意义。

基于CBM-SIM的梨树煤矿瓦斯地面抽采数值模拟

李晓龙, 张红强, 姜在炳

2018, 46(1): 41-45. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.007

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摘要:
针对煤矿准备区、规划区瓦斯抽采的时空接续要求不同，基于黑龙江鸡西梨树煤矿瓦斯地面抽采试验井，利用CBM-SIM数值模拟软件对已有试验井的生产数据进行历史拟合，实现了储层的精确表征。通过CBM-SIM软件模拟井组抽采5 a、10 a、15 a的产气情况，以及抽采5 a瓦斯含量动态变化情况，最终确定了不同区域的最佳井间距。模拟结果表明，准备区和规划区最优井间距分别为200 m×250 m和300 m×300 m。准备区布井7口，规划区布井64口；准备区抽采5 a采收率为32.30%~38.20%，瓦斯含量可降至8 m³/t以下，满足矿井安全生产。规划区抽采5 a，采收率为30.00%~39.05%；抽采10 a，采收率为41.78%~52.06%，除规划区Ⅲ、Ⅴ以外，其他区域瓦斯含量均可降低至8 m³/t以下；抽采15 a，采收率为48.20%~62.04%，除规划区Ⅴ以外，其他区域瓦斯含量均可降低至8 m³/t以下。研究成果可为梨树煤矿及其东北其他矿区深部薄煤层区的煤与瓦斯协同共采提供借鉴。

瓦斯解吸吸热对气体压力测定的影响与煤样罐优化

张宪尚, 隆清明, 吕贵春

2018, 46(1): 46-50. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.008

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摘要:
针对在山西晋城赵庄煤矿井下测定瓦斯解吸压力先升高后降低的异常情况，通过对仪器设备和现场环境存在的原因进行排查分析，确定是由于瓦斯解吸过程中吸热导致的罐内气体温度降低，从而出现解吸压力的测定结果异常。为了解决该问题，利用良好导热材料设计加工成煤样罐，使罐内外达到热平衡，分别研究煤样罐置于空气和水介质中的解吸压力，实验发现煤样罐放置空气中出现了先升高后降低的现象，而在水中解吸压力快速回升。依据实验室瓦斯恒温解吸装置的水浴原理，设计加工形成了双壁内充填水的煤样罐，定量研究分析了煤样甲烷气体解吸热、比热容及需水量，通过实验室测定分析赵庄煤矿煤样的瓦斯解吸规律，验证了该煤样罐能够满足工业应用要求。

南方下古生界页岩中有机质赋存状态及其成因

张慧, 李贵红, 晋香兰

2018, 46(1): 51-55. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.009

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摘要:
页岩有机质特征是页岩气勘探开发研究的重要内容之一。同时制取页岩的抛光面和自然断面，借助场发射扫描电镜，观测南方多省（市）下古生界页岩有机质的电子图像特征及其赋存状态。从大量样品的观测结果中归纳得出，在抛光面上有机质的赋存状态有条带状、散块状、填隙状、互裹状；在自然断面上有交互状、薄膜状、条带状。这些赋存状态反映出有机质与矿物质的成因关系有同生、胶结和分异。研究结果从微米级-纳米级尺度上为页岩气理论研究和勘探开发提供深层次的直观信息。

准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层可动流体及孔径分布特征

郑司建, 姚艳斌, 蔡益栋, 刘永

2018, 46(1): 56-60,65. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.010

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摘要:
为分析准噶尔盆地南缘（简称准南）低煤阶煤储层可动流体、束缚流体以及孔径分布特征，对准南6个矿区6个煤样进行了高速离心和低场核磁共振实验。实验结果表明：准南低煤阶煤以吸附孔发育最优，其次为渗流孔和裂隙。建立束缚水状态的最佳离心力为1.380 MPa；结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T₂谱，得到可动流体孔隙度为0.45%~1.89%，平均1.29%；束缚流体孔隙度为1.03%~7.45%，平均4.18%，可动流体孔隙度与渗透率呈幂指数关系（R²=0.935 8）。根据"离心-T_2C法"得到准南低阶煤孔隙半径主要分布在0.01~1 μm，平均孔隙半径为1.771 μm。

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征及其对煤层气富集的影响

张开军, 张强, 魏迎春, 李昌峰, 王安民

2018, 46(1): 61-65. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.011

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摘要:
水文地质特征对煤层气的富集有很大的影响。从水化学类型和水动力条件方面分析了准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征，探讨了水文地质条件对该区低煤阶煤层气富集的控制作用。结果表明：研究区地表水水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg，地下水水化学类型主要为Cl·SO₄ -（K+Na）·Ca·Mg或者SO₄·Cl-（K+Na）·Ca·Mg。研究区地下水受地形和地质构造的控制，地下水流向大致为由南向北，汇聚到研究区北部的向斜核部。在地下水水化学类型和水动力条件对煤层气富集影响分析的基础上，认为研究区北部的向斜核部有利于煤层气富集。

单轴加载煤孔裂隙各向异性核磁共振特征

卢方超, 张玉贵, 江林华

2018, 46(1): 66-72. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.012

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摘要:
为了研究煤孔裂隙各向异性，进一步揭示煤微观结构及物性特征。选取平顶山矿区八矿煤样，采用核磁共振（NMR）方法，对比分析单轴加载前后煤样的横向弛豫谱（T₂）特征和核磁成像（MRI）特征。实验结果表明，煤的T₂谱特征具有显著的各向异性：平行于层理且垂直主裂隙X方向T₂谱为3峰谱图，平行于层理且平行主裂隙Y方向T₂谱为双峰谱图，垂直层理Z方向T₂谱主要以单峰为主；单轴加载后煤样T₂谱面积、孔隙度减小，X、Y方向煤样孔隙变化引起的峰面积所占比例下降，裂隙变化引起的峰面积占比例上升；Z方向裂隙变化引起的峰面积占比例下降；MRI揭示出，单轴加载后平行层理方向煤样孔裂隙大部分闭合，部分裂隙产生径向变形；加载方向裂隙大部分闭合，压实效应显著。综上所述，单轴加载下，煤样各向异性特征显著，同时表明核磁共振技术是研究煤孔裂隙微观变化的有效手段。

煤粉分散稳定性的影响因素分析

李超, 魏迎春, 崔宝磊

2018, 46(1): 73-77. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.013

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摘要:
针对煤层气排采过程中煤粉产出易造成卡泵、埋泵等问题，以韩城区块太原组11号煤为研究对象，采用阴离子分散剂十二烷基硫酸钠SDS，以煤粉粒径、分散剂用量、煤粉浓度等作为影响因素，探究了分散剂对煤粉分散稳定性的影响规律，分析了分散剂与煤粉之间的相互作用机理。结果表明：不同粒径煤粉悬浮液煤粉分散效果不同，随着煤粉粒径增大，SDS悬浮液煤粉浓度出现不同程度下降；适宜的SDS分散剂用量，低的煤粉浓度，有利于煤粉在悬浮液中稳定分散，SDS分散剂质量浓度1.5~2.5 g/L，煤粉质量浓度小于30 g/L时较为适合煤粉稳定分散；分散剂的加入改变了悬浮液黏度，黏度的升高增加了携粉能力，同时不会影响洗井工艺中洗井液的返排。

宁武盆地山西组过渡相页岩孔隙特征及影响因素

魏建光, 唐书恒, 张松航, 孙彩蓉, 张廷强, 龚明辉

2018, 46(1): 78-85. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.014

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摘要:
为了研究宁武盆地山西组过渡相页岩的孔隙特征和影响因素，对宁武盆地山西组过渡相页岩进行了系统采样，并针对性地进行了扫描电镜分析、低温氮吸附实验、TOC含量测试、有机质成熟度（R_max）测试、全岩矿物X衍射分析和孔隙度测试，探讨了页岩孔隙类型、孔隙特征及影响因素。结果表明：研究区页岩孔隙类型主要以粒间孔、晶间孔、有机质气孔、有机质原生孔、溶蚀孔及裂缝为主，大小以2~50 nm的介孔为主，孔隙形态包括开放的尖壁形孔、平行壁孔、锥型管状孔、墨水瓶孔等；页岩平均孔隙度为3.64%，平均孔径为7.78 nm，BET比表面积平均为11.70m²/g，总孔体积平均为0.022 2 cm³/g，具有较强的储集性和吸附性；页岩孔隙具有分形特征，分形维数为2.61~2.77，分形维数与微孔体积分数表现出良好的正相关性；页岩孔隙发育受TOC含量、成熟度（R_max）和矿物组成的影响。

彬长大佛寺井田低煤阶煤层气直井产气差异性评价

王传涛, 马东民, 夏玉成, 刘鹏程

2018, 46(1): 86-91. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.015

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摘要:
大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组，煤储层物性较好，煤层气资源丰富，然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上，结合煤层气直井地面开发的实践，运用模糊数学方法，构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤层气直井储层各参数的评价隶属函数，通过计算评价值对4 ^上煤和4号煤储层进行了综合评价，评价结果与实际煤层气产能情况一致，即DFS-133和DFS-45井储层有利于地面煤层气开发，DFS-69和DFS-105井储层不利于地面煤层气开发。基于4口直井4号煤组煤层气储层的综合评价，认为在储层强化措施一致的情况下，井田内煤层气直井产气效果主要受储层资源因素、保存因素和开发因素3方面的控制。同时，研究结果对大佛寺井田4 ^上煤的煤层气勘探开发及选区具有重要的地质意义。

煤矿水文地质勘探中水文地球化学判别标准的构建

杨建, 刘洋, 方刚

2018, 46(1): 92-96. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.016

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摘要:
针对煤矿水文地质勘探过程中存在的水文地球化学异常问题，以蒙陕矿区侏罗系含水层为研究对象，开展了水化学异常原因分析和判别标准构建，结果表明：勘探过程中以"水清沙净"为判别洗井完成的依据不充分，水泥浆残留是造成pH升高、矿化度降低等水化学异常的主要因素，因此结合蒙陕矿区深埋型煤田水文补堪和工作面探放水等工作成果，建立了由pH、矿化度（TDS）、HCO₃^-、SO₄^2-等水质指标组成的"五要素"判别标准，对巴拉素井田水文补堪过程中采集的36组水样进行判别，可以迅速判断出存在水化学异常的8组水样。剔除水化学特征异常的水样点后，可以很清晰地建立巴拉素井田各含水层的水化学特征，第四系水化学特征与地表水比较接近，表现为低矿化度、弱碱性、重碳酸钙型水；白垩系洛河组含水层与第四系水力联系密切，但埋深有所增加，导致一定量Na⁺离子溶入，水化学特征演化为重碳酸钙钠型；安定组为区域性较稳定隔水层，导致直罗组和延安组含水层以侧向补给为主，地下水循环交替时间较长，形成了深部滞留特征的高矿化度（>2 500 mg/L）硫酸钠型地下水。

生态脆弱矿区土层中导水裂缝带发育高度研究

冯洁, 王苏健, 陈通, 侯恩科, 李涛

2018, 46(1): 97-100,107. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.017

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摘要:
为指导生态脆弱区"保水采煤"，掌握土层中导水裂缝带发育高度，采用微电阻率扫描成像技术、物理模拟、数值模拟、钻孔冲洗液消耗量观测等手段综合研究，结果表明：物理模拟、数值模拟辨别出的裂采比为28.1~29.1，微电阻率扫描成像探测出裂采比28.3~28.5，微电阻率扫描成像识别与其他手段所得结果吻合。微电阻率扫描成像技术可推广应用于其他矿区土层中导水裂缝带发育高度的探测。

煤层顶板导水裂缝带高度综合探查技术

李超峰, 虎维岳, 王云宏, 刘英锋, 周麟晟

2018, 46(1): 101-107. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.018

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摘要:
新建矿井应进行顶板"两带"实测。采用井下上仰钻孔注水测漏法、井-地联合微震监测法以及UDEC软件数值模拟，综合探查高家堡矿井首采面顶板导水裂缝带发育高度。利用这3种方法获得的工作面停采线附近的导水裂缝带高度数值基本一致，分别为88.03 m、86.54 m和87.00 m，与实际情况相符合。与地面钻孔冲洗液法或井下上仰钻孔注水测漏法探查结果结合起来，井-地联合微震监测具有突出优势，可实现煤层顶板覆岩破坏与变形的时-空动态四维监测，是研究顶板"两带"发育高度及其变化规律的重要方法。

矿井突水水源判别的ESN正则化模型

李垣志, 牛国庆, 张轩轩

2018, 46(1): 108-114. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.019

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摘要:
针对标准回声状态神经网络（ESN）因病态解而导致水源判别模型准确率低，精度差的问题，提出了将6种正则化方法与ESN神经网络相结合，并应用于矿井突水水源的判别，与标准ESN模型的判别结果进行对比分析。结果表明：ESN模型易出现过拟合问题，判别准确率只有49%~88%；而采用阻尼最小二乘奇异分解法（DSVD）与广义交叉验证法（GCV）相耦合的正则化方法能够较好的解决模型病态解问题，使模型的准确率提高到100%，最佳判别精度比标准ESN模型提高了64%，稳定性提高了61%；且该方法对不同规模的储备池结构表现出较强的适应性，不仅简化了模型的映射关系，提高计算效率，还增强模型的泛化能力。因此，基于GSVD_GCV正则化的ESN水源判别模型可作为一种快速有效判别矿井突水来源的新方法。

用快剪试验推求先期固结压力

李怀辉, 张云, 史卜涛, 胡磊

2018, 46(1): 115-118. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.020

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摘要:
土体先期固结压力是判断土体应力历史的关键性指标。依据Wroth在一维固结条件下提出的不排水强度与超固结比（OCR）的关系式，利用快速直剪的剪切强度计算临界状态孔隙水压力系数Λ₀，从而计算出OCR以及先期固结压力。对南京某黏土的重塑饱和黏土的试验分析结果表明，快剪试验确定的超固结比与设计超固结比基本一致，因此可作为求解土体先期固结压力的一个途径。

煤岩模型试验相似材料的配比试验

张帆, 马耕, 陶云奇, 刘晓, 冯丹, 李睿

2018, 46(1): 119-124. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.021

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摘要:
相似模型试验是研究煤岩水力压裂裂缝扩展规律的重要手段之一，试验结论的有效性依靠相似材料的正确选材和配比。为开展水力压裂模拟试验，根据目标煤层原煤的力学性能，采用正交设计方法开展了相似材料配比试验，研制出适用于水力压裂试验的相似材料模型。其中，以水泥、石膏作为胶结剂，全粒径煤粉为骨料，通过大量室内试验，重点对相似材料的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、坚固性系数进行测定，对比分析原煤和相似材料强度特性，系统研究不同配比对相似材料参数的影响。结果表明：根据相似材料配比方案得出的相似材料力学性能能够满足煤岩相似模型试验的要求。研究结果可为水力压裂模拟试验中相似材料的选择及配比提供参考和借鉴。

淮南塌陷塘重金属空间分布特征研究

任永乐, 董少春, 姚素平

2018, 46(1): 125-134. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.022

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摘要:
长期地下煤炭开采在地表产生了大面积的塌陷塘，并造成了不同程度的水域污染。为研究塌陷塘重金属的分布特征及成因，选择了8种对环境影响较大的重金属元素（Fe，Mn，Zn，Cu，Cr，Cd，Pb，Ni）为研究对象，以淮南潘集一矿塌陷塘为研究区域，利用ArcGIS地统计模块中的协同克里格算法，通过水体实测光谱反射率作为协变量来估算水体中的重金属含量空间分布特征。结果表明：水体实测光谱与重金属含量有较好的关系，以水体光谱为协变量的协同克里格插值与单变量的普通克里格插值相比，8种重金属元素的预测值与实际值之间的均方根误差明显减少，证明水体实测光谱适合作为协变量来估计水体重金属的空间分布情况。综合分析发现，水体中的Cd，Pb，Cu，Ni主要来自水域西北部的煤矸石堆山，且Cd，Cu，Pb含量均超过了当地的背景值，对环境影响较大；Cr主要来自农业肥料、成土母质和周边道路旁的煤泥灰厂及煤矸石堆；Zn的来源主要是煤矸石、上游生活污水、农业肥料、土壤母质，由于其含量较低，对水环境质量的影响不大。

淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦土壤中镉的迁移特征

王禺昊

2018, 46(1): 135-138. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.023

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摘要:
镉（Cd）是严重危害人类健康的一种重金属元素，具有较强的生物毒性。为了保证矿区充填复垦土地种植农作物的生态安全，以淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦治理区为对象，对其土壤和煤矸石中镉元素的含量进行了跟踪分析研究，结果表明，煤矸石充填复垦区土壤中垂直方向上各层镉元素含量均高于淮南市土壤背景值和中国土壤背景值，其中靠近填充物——煤矸石的土壤镉含量超标率最高，从土壤中镉元素的水平和垂直空间分布来看，复垦充填物——煤矸石因受淋溶作用造成的重金属元素的排放和迁移直接或间接污染了复垦土壤的生态环境，其中镉元素已经出现富集，甚至达到了污染水平。

矿井直流电法全空间电场分布数值模拟及影响因素

占文锋, 武玉梁, 李文

2018, 46(1): 139-147. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.024

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摘要:
矿井直流电法超前探测效果影响因素较多，为讨论井下不同因素对地下全空间电流场分布的影响，运用Ansoft Maxwell有限元软件，分别建立均匀介质、巷道开挖及低阻异常层状模型进行正演模拟。结果表明：受巷道开挖影响，全空间电场由同心环状分布变为螺旋状分布，且受巷道空腔影响，巷道顶板电场强度、电流密度明显小于底板，靠迎头一侧电流、电流密度在迎头附近出现跳跃增大，呈现电流集中现象。由于地电断面的存在，电场强度和电流密度在分界面处均发生折射现象。受低阻体的"吸引"作用，低阻体内部电流沿其走向流动，电场强度降低而电流密度升高；低阻体外部电场强度升高，电流密度降低；并在异常体边角处出现明显的电流集中现象。受此影响，整个区域视电阻率均有所下降。与理想状态等电位相比，由于巷道及异常体的存在，电场强度和电流密度差值等位线略有畸变，导致掘进迎头前、后等电位面距供电电极并不完全相等，掘进迎头前方小于后方。在实际运用直流电法进行巷道超前探测时，应综合考虑顶底板岩性、厚度及低阻体电阻率、规模及与迎头距离等诸因素对低阻体实际位置的影响。

TEM一维反演技术在老窑水勘查中的应用

马炳镇

2018, 46(1): 148-153. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.025

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摘要:
近年来，瞬变电磁法已成为煤矿水文地质勘查方面首选的物探手段，但受勘探精度所限，在以巷采方式为主的老窑积水勘查中应用较少。利用瞬变电磁法多年来所取得的探测经验，通过对OCCAM反演技术进行深入研究，应用该反演方法对探测资料进行解释，在宁夏盐池某煤矿成功探测了老窑积水的位置及分布范围，并得到了后期钻探验证，勘查成果为矿井防水系统的设立和综合防治水体系的构建提供有力的依据和基础资料。采用瞬变电磁法探测以巷采方式为主的老窑积水，选取有效的反演方法予以解释，可以在浅、中埋深地区取得较好的勘探效果。

低信噪比地震资料处理中的精细速度分析方法

魏晋平, 刘永华, 王万合, 聂爱兰

2018, 46(1): 154-158. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.026

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摘要:
为了提高低信噪比资料速度分析的精度，得到中深层可靠的速度信息。针对关中地区深部隐伏断裂构造调查的地质目标，在二维地震勘探的基础上，对低信噪比地震资料采用"优选道集速度分析、动校正、F-K滤波、反动校正、高密度精细速度分析"的技术流程，使得速度谱中能量团聚集，不仅提高了低信噪比地震资料速度分析的精度，而且达到了提高信噪比的效果，进而获得了较高品质的中深层速度场信息与成像剖面资料。

澳大利亚S区块基于复合参数模型的煤层含气量预测

淮银超, 张铭, 夏朝辉, 刘博彪, 王欣

2018, 46(1): 159-164. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.027

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摘要:
含气量预测的准确性对于煤层气开发至关重要。测井曲线作为含气量表征的最常用资料，不同测井资料对于含气量变化的响应灵敏程度不一样，单一的测井曲线预测含气量稳定性差。为了研究煤层含气量的精确预测方法，以澳大利亚S区块的煤层气为研究对象，以实验室分析数据、测井资料为基础，通过测井资料响应特征分析，实现测井资料的扩径校正以及含气量数据深度归位处理。在此基础上，根据含气量与测井资料相关性分析结果，选择煤层埋藏深度、声波时差、自然伽马和长源距密度等相关性好的测井数据作为含气量预测的基础参数。以基础参数对含气量的敏感性分析结果为依据，构建含气量预测的复合参数，建立基于测井资料的含气量复合参数预测模型。通过软件中编写含气量计算的外挂模块实现煤层气井含气量批量计算。复合参数预测模型在实际应用中，可以克服传统煤层含气量计算准确率低、稳定性差的缺点，同时可以实现批量化计算，极大地加快含气量计算进度，能够为S区块的后续煤层气开发奠定地质基础。

随钻测井中岩性识别方法的对比及应用

陈刚, 汪凯斌, 蒋必辞, 王小龙

2018, 46(1): 165-169. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.028

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摘要:
岩性识别是对地层认识及储层参数求解的基础，受沉积环境复杂性和非均质性影响，传统岩性识别方法已不能满足实际生产需要。针对传统识别方法容错能力差、自动化程度低和解释精度低的问题，通过应用神经网络自主学习预测分析手段，对比分析当下几种流行的岩性识别方法，选出更为适合现场实用的方法应用到随钻测井系统中。经研究发现，在预测方法及测井曲线相同的情况下，获得标准层段训练样本越多，准确率越高。通过对比得出结果：PNN概率神经网络方法在生产应用中效果更佳、识别准确率高、训练识别用时最短，在获取较少测井资料信息时，仍能保持较高的识别水平。

适用于栅格状孕镶金刚石钻头的胎体配方研究

曲飞龙, 张绍和, 王佳亮

2018, 46(1): 170-175. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.029

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摘要:
为了提高钻进坚硬岩层的工作效率，将孕镶金刚石钻头胎体结构设计为栅格状，分析了栅格状孕镶金刚石钻头钻进岩层时的碎岩方式，并采用粉末冶金法制备Inconel 718和CoCrMo试样，通过分析不同烧结温度对两种胎体试样的硬度、耐磨性及抗弯强度的影响，确定了两种材料的最优烧结参数，并对其在该烧结温度下的力学性能进行对比分析。研究结果表明：Inconel 718和CoCrMo均具有较好的抗弯强度，满足钻进坚硬岩层对胎体抗弯强度的要求。Inconel 718的硬度比传统WC基胎体材料小，试样磨损量较大，适合用于地质灾害应急勘查等要求钻进速度快的极端情况；CoCrMo的硬度及耐磨性与传统WC基胎体接近，适合作为孕镶金刚石钻头的胎体材料。

煤矿井下硬岩定向钻进螺杆马达选型及试验

金鑫

2018, 46(1): 176-180. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.030

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摘要:
为了提高煤矿井下硬岩定向钻进效率，在分析硬岩定向钻进螺杆马达要求的基础上，选择了4种不同类型的螺杆马达在陕西韩城桑树坪煤矿进行井下硬岩定向钻进试验。试验结果表明，四级7︰8头螺杆马达和五级5︰6头螺杆马达在定向钻进硬岩时，其平均机械钻速分别为2.52 m/h和2.15 m/h，累计纯钻进使用时间可达550 h。这2种类型的螺杆马达表现出长寿命、高效率等特点，适合于定向钻进硬岩地层。

富含FeS₂结核松软突出煤层高效成孔技术与装备

董昌乐, 吴智峰

2018, 46(1): 181-184. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.01.031

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摘要:
针对河南义煤集团义安矿二1煤11080工作面富含FeS₂结核的松软突出煤层中的瓦斯抽采孔施工时，采用常规风压钻进技术出现的成孔深度浅、排粉困难、煤层钻遇率低等难题，提出了以钻杆翼片排粉为主、风压排粉为辅的复合排粉方式，通过对钻机能力的优选，钻具级配的参数优化，研制了Φ95/60.3 mm插接密封式螺旋钻杆和Φ98 mm胎体弧角型钻头，制定了钻进工艺参数，形成了一套可解决富含FeS₂结核的松软突出煤层施工的技术与装备。通过现场工业性试验，累计施工8个钻孔，最大成孔深度103.5 m，平均成孔深度近97 m，平均钻进效率10.4 m/h，纯钻进效率约18.3 m/h，表明了该套技术与装备在同类煤层施工中具有很好的应用效果。

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