煤田地质与勘探

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王辉, 贺小龙, 范玉海, 崔胜, 李小强, 梁敏, 潘春娟, 金谋顺, 张少鹏

2016, 44(6): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.001

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摘要:
分析隐伏逆冲构造变形特征，揭示构造形成机制，开展构造预测，指导煤地质勘查。通过地表精细观测、二维地震勘探及钻探工程验证等综合方法，在发现并了解其形态学特征基础上，分析表层构造与深部构造耦合关系，结合古构造应力场，阐述构造成因。结果发现南北向深部隐伏逆冲构造，西倾东冲，断面倾角为20°~35°，断于石盒子组内和下伏含煤岩系及其基底内，地层垂直断距为190~260 m，水平断距260~470 m；浅部地层表现为同向展布的不对称背斜构造，二者空间上密切共生，几何学和运动学具相关性，成因上具统一性；浅层背斜构造是深层逆冲作用控制下断展褶皱作用的结果。隐伏逆冲构造是燕山运动中期盆地内部因阻抗来自东侧构造挤压应力，而产生的反向逆冲构造作用响应。该逆冲构造错断煤层，造成煤层重复，控制了煤层的空间分布，构成韩城矿区南中深部重要的构造边界。

鄂尔多斯盆地西缘煤中稀土元素特征

秦国红, 邓丽君, 刘亢, 徐浩, 马志凯, 曹代勇

2016, 44(6): 8-14. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.002

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摘要:
煤中稀土元素是煤地质领域研究源岩和沉积环境的良好地球化学指示剂，也是一种重要的矿产资源。运用ELEMENT XR等离子体质谱分析仪对鄂尔多斯盆地西缘石炭-二叠系和侏罗系延安组煤样中稀土元素进行测试，计算了多种化学参数并绘制了稀土元素分布类型曲线。在对稀土元素（REY）的地球化学特征分析的基础上，探讨了其物质来源。结果表明，石炭-二叠系煤中REY含量明显高于中国和世界煤中的均值，也高于上地壳值，呈铕（Eu）负异常，铈（Ce）负异常，这可能因为石炭-二叠系处于海陆交互相，与其处于强的还原环境有关；而侏罗系煤中REY含量却低于中国和世界煤中的均值，也低于上地壳值，呈轻微Eu负异常，轻微Ce正异常，侏罗系延安组主要为氧化的陆相环境，所以δCe在煤中的不亏损才会普遍存在。通过煤中稀土元素的分配模式、平面展布与其构造环境的综合分析，推测石炭-二叠系的物源为研究区西北部的阿拉善地块和北部的阴山古陆，南部的秦-祁造山带为侏罗系煤中稀土元素提供了主要的物质来源。

黑龙江柳树盆地沉积环境及聚煤规律

马立军, 邵龙义, 徐克剑, 野兆瑞

2016, 44(6): 15-20. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.003

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摘要:
柳树盆地是与敦密断裂构造活动密切相关的含煤盆地，主要发育白垩系穆棱组含煤地层。利用实测剖面、钻孔岩心及测井曲线资料，对该盆地含煤地层沉积环境、层序地层及聚煤特征进行研究，在研究区识别出5种岩相、11种岩相类型，识别出5种沉积体系、11种沉积相和多种沉积类型。黑龙江东部地区早白垩世共识别出六个层序界面，五个三级层序。柳树盆地主要发育层序S4和层序S5。主要的成煤环境为三角洲平原淤积沼泽，主要发育在湖浸体系域时期。

川东南构造变形特征及其对页岩气保存的影响

郭卫星, 熊亮, 魏力民

2016, 44(6): 21-26. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.004

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摘要:
川东南地区构造变形复杂，二叠系和志留系含有丰富的页岩气资源。依据岩性和地震资料的解释，寒武系膏盐层与中-下三叠统膏盐层对构造变形有重要控制作用，多数断层沿膏盐层滑脱。研究区包括盆内和盆缘两部分，盆内发育形态对称的盖层滑脱式褶皱；盆缘发育基底卷入式褶皱冲断构造，分为山前推覆带和山前转换带，前者发育高陡的三角楔构造，后者由冲断带、褶皱带和斜坡带组成。构造演化分析表明：晚侏罗世齐岳山断层开始发育，盆内地层发生挠曲变形；白垩纪盆缘形成三角楔构造，盆内主要构造和断裂已经发育；新生代齐岳山褶皱隆升，盆内寒武系之上沉积盖层褶皱形成多个背斜和向斜。山前推覆带构造高陡、变形强烈，页岩气保存条件差；山前转换带构造变形程度适中，其褶皱带背斜完整，页岩气保存条件好；盆内中-下三叠统膏盐层封盖性好，埋深适中的背斜为页岩气有利勘探目标区。

煤热解气体主产物及热解动力学分析

刘钦甫, 崔晓南, 徐占杰, 郑启明, 毋应科

2016, 44(6): 27-32,37. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.005

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摘要:
为了研究不同煤化程度煤的热解气相产物、热解动力参数，采用热重-红外光谱-质谱（TG-IR-MS）联用技术对4种不同热演化程度的煤进行了热解实验。实时记录了4种煤样在30~1 100℃、10/min℃升温速率、氦气气氛下热解过程中释放的各种气体成分及其释放量的变化趋势。研究结果表明，随煤热演化程度升高，煤的失重率和最大失重速率逐渐降低，与煤的干燥无灰基挥发分呈正相关关系；随着热解温度的升高，煤中逐渐释放出水、甲烷、二氧化碳、氢气和二氧化硫等小分子气体，且随着煤化程度的升高，各种气体的释放峰逐渐向高温处偏移，说明煤的热稳定性逐渐升高。不同变质程度煤的热解动力学分析结果表明，随着煤变质程度增高，其活化能逐渐降低，说明其热效应强度和发生热解反应的能力在逐渐降低。

巨野矿区煤自燃特性及动力学研究

马砺, 任立峰, 王乃国, 李珍宝

2016, 44(6): 33-37. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.006

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摘要:
针对巨野矿区3号煤层自然发火严重的现状，选择巨野矿区3^上和3^下两煤层煤样，采用煤的物性参数测试、热重分析、傅里叶红外光谱测试等实验方法，进行巨野矿区3煤层的自燃特性及动力学参数实验研究。结果表明，巨野矿区煤属于Ⅱ类自燃煤，煤的孔隙主要以大孔和中孔为主；煤在失水失重与吸氧增重阶段的活化能分别为94.49~123.61 kJ/mol和231.50~241.08 kJ/mol；煤分子中含有大量的羟基、甲基、亚甲基等活性官能团，这些活性官能团是导致巨野矿区煤自燃的关键化学结构。

永陇矿区LYL井田2号煤层顶板沉积环境及其稳定性评价

王海军

2016, 44(6): 38-44. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.007

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摘要:
为了对煤层顶板稳定性做出合理的评价，从沉积环境入手，通过顶板岩层精细划分对比、岩心精细描述、各类岩石样品的系统采集及测试分析，结合地球物理测井（包括水文测井）、抽水试验、矿井生产资料等，研究顶板沉积环境及其与工程地质、水文地质的关系。结果表明：研究区煤层顶板的沉积环境为曲流河沉积，主要发育泛滥平原沉积微相，零星的发育决口扇、点砂坝沉积微相。泛滥平原顶板岩石稳定性差，点砂坝、决口扇顶板稳定性中等。顶板直接含水层主要形成于延安组曲流河中的决口扇、点砂坝沉积微相形成的中-厚层状透镜状砂岩中；直罗组底部的砂岩含水层形成于多期河道砂岩纵向叠置形成的巨厚层状砂岩中。沉积环境不仅影响煤层顶板工程地质特征而且影响煤层顶板含水层的分布、富水性、导水裂隙带的高度等水文地质特征。

潞安矿区构造－热演化特征

孙腾, 潘结南, 邓晓伟

2016, 44(6): 45-50. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.008

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摘要:
通过对潞安矿区区域地质背景研究，在镜质体反射率测试分析的基础上，对研究区多个井田含煤地层的埋藏史及其热史进行了恢复。结果表明，早三叠世-侏罗纪，研究区构造运动强烈，埋深增大至3 500 m左右，经历较高古地温（120~135℃），热流达到第一个峰值（76~89 mW/m²）；侏罗纪晚期-早白垩世，受燕山期火山运动及深层侵入岩影响，研究区含煤地层温度骤升至160~180℃并伴随出第二个古热流峰值（90~99 mW/m²）。通过比对，认为沁水盆地东南缘潞安矿区所处构造-热演化程度较沁水盆地中部偏高。

构造的挤压剪切作用对郑州矿区煤与瓦斯突出的控制

冉小勇, 魏风清, 史广山

2016, 44(6): 51-54. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.009

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摘要:
通过对郑州矿区煤与瓦斯突出矿井和历年突出事故分布特征统计分析，结果表明：NNE-NE向和NW-NNW向构造叠加及滑动构造的挤压剪切作用对郑州矿区煤与瓦斯突出的控制作用明显，该矿区以五指岭断层-樊寨断层一线为界，突出矿井和瓦斯矿井呈北西向分区分带性展布，大平、超化等突出矿井位于矿区南部构造复合地带，且突出点多分布在构造挤压剪切作用强烈区域。

煤矿区地面煤层气抽采效果评价方法探讨——以寺河煤矿某区块为例

龙威成, 孙四清, 李国富

2016, 44(6): 55-58,63. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.010

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摘要:
评价煤矿区地面煤层气抽采的效果，可为煤层气后续开发和矿井开采设计提供技术依据。通过分析目前地面煤层气抽采效果评价现状，结合煤层气资源开发和煤矿安全生产对煤层气抽采效果评价的需要，提出了以煤层气含量降低率和煤层剩余气含量作为评价指标、以煤储层地质条件相近为评价单元划分原则，并在评价单元内实施一定数量检测井实测煤层剩余气含量的煤矿区地面煤层气抽采效果检测与评价方法。在煤储层地质条件划分的前提下，还提出了以煤层气含量降低率和煤层剩余气含量结果为划分依据的煤矿区地面煤层气抽采效果分级方法供探讨。该方法在晋城寺河矿某区块的应用，一定程度上证明了该套煤矿区地面煤层气抽采效果评价方法的合理性和可操作性。

褐煤孔隙结构及比表面积特征

祝武权, 汤达祯, 许浩, 喻廷旭, 汪雷

2016, 44(6): 59-63. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.011

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摘要:
为揭示褐煤孔隙结构及比表面特征，选取全国主要褐煤产地样品，进行煤岩显微组分含量测定和低温氮吸附实验，从吸附曲线形态、比表面积、孔径结构分布刻画煤储层微孔隙特征，探讨孔径结构与比表面积的关系，分析BET比表面积与煤岩显微组分的相关性。结果表明：褐煤低温液氮曲线形态大致可以分为无吸附回线、有拐点的吸附回线和无拐点的吸附回线3类；BET比表面积随BJH总孔体积的增加呈线性增加趋势，在2~10 nm范围内的孔径和比表面积关系可以分为正相关、负相关和复合相关3种；显微组分组和比表面积的相关性较弱，但比表面积与细屑体含量具有较好的线性关系。

煤层气井有杆排采泵筒煤粉流动特征

刘春花, 刘新福, 綦耀光

2016, 44(6): 64-68. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.012

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摘要:
煤层气井煤粉颗粒在有杆排采泵筒内固液两相流中的流动特征是埋泵、卡泵和凡尔漏现象的重要因素。基于泵筒中液体携煤粉的运动学和动力学分析，建立了泵筒中液体流动和煤粉运移的计算模型，并依据仿真分析得到不同排液量和煤粉粒径时，煤粉在泵筒内的运移特征。结果表明，泵筒中的煤粉运移与液体流动特征相近，煤粉运移速度正负的分界点随排液量的增大而逐渐扩大，煤粉排出量也随之不断提升。泵筒中液体携煤粉在泵筒入口附近发生湍流，并在固定阀阀孔两侧由于涡流而发生煤粉沉淀，而在泵筒内部固液两相流动则变为层流运动。两相流进泵速度较低或煤粉粒径较大时，泵入口附近开始出现煤粉沉淀，煤粉运移速度损失较小。该研究首次系统分析煤层气井泵筒内煤粉流动特征，为防煤粉有杆泵的设计及其排采作业方法提供了重要依据。

中–高煤级煤岩孔隙发育特征

吴双, 汤达祯, 许浩, 李松

2016, 44(6): 69-74. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.013

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摘要:
煤层气的吸附、解吸、扩散、运移与煤储层孔隙发育情况密切相关，煤岩孔隙特征实验研究至关重要。离心法获取煤样毛管压力资料快速简便，无毒无害，通过离心取代常规压汞来表征并划分中-高煤级煤岩孔隙结构类型，将二者实验结果进行对比，同时结合扫描电镜实验探究孔隙发育成因。结果表明：依据煤级高低可将煤岩孔隙结构划分为3类，从类型Ⅰ到类型Ⅲ，孔隙发育情况由大-中孔向微-小孔过渡，气体储运模式由吸附扩散向游离渗流过渡；离心与压汞在表征煤岩孔隙发育特征上具有一致性；不同种类的煤孔隙成因导致煤层气在各类煤储层中的储运方式存在差异。

不同煤级煤对H₂S气体的吸附差异及吸附模型

薛景战, 傅雪海, 范春杰, 宋党育

2016, 44(6): 75-78. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.014

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摘要:
为了研究不同煤级煤对H₂S气体的吸附差异及吸附模型，采集新疆气煤，山西潞安瘦煤、晋城无烟煤3个煤样进行了工业分析、煤岩分析和平衡水条件下的等温吸附实验。采用Langmuir，BET，D-R和D-A吸附模型，利用拟合软件对等温吸附实验数据进行了非线性回归拟合，并检验拟合程度。结果表明：煤对H₂S的吸附量随着煤化程度的加深而增加，为第Ⅰ类等温吸附线；其中Langmuir模型的拟合效果最好，n=1的D-A模型的拟合效果次之，BET模型的拟合效果较差，模型对实验数据的拟合效果与吸附模型中参数个数无明显关系；煤吸附H₂S可用单分子层吸附理论来解释。

压裂液对煤岩储层解吸–扩散性能的影响

高波, 康毅力, 史斌, 游利军, 黄小凤, 皇凡生

2016, 44(6): 79-84. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.015

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摘要:
为预防压裂液自吸侵入煤岩基质孔隙，影响煤岩储层的解吸-扩散性能，以沁水盆地石炭统太原组15号煤为研究对象，开展了低伤害活性水压裂液对煤岩储层解吸-扩散性能的损害评价实验，并基于红外光谱、低温氮气吸附和扫描电镜分析了压裂液作用前后的煤岩表面性质和孔隙结构变化。实验结果表明：压裂液处理后，煤样的甲烷解吸率下降了10.23%，扩散系数损害率为16.67%；煤岩表面亲水性增强，液相滞留效应加剧，煤岩基质孔隙比表面增大、孔隙连通性变差、平均孔径减小，这些变化从根本上揭示了压裂液损害煤岩储层解吸-扩散性能的微观机理。最后，提出了基于纳米颗粒封堵技术和表面活性剂技术的煤岩储层解吸-扩散性能损害预防措施。

高pH值流体对煤岩储层的损害评价

孟祥娟, 陈德飞, 康毅力, 周玉, 张慧芳, 谌蔚, 陈俊杋

2016, 44(6): 85-91. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.016

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摘要:
煤层气钻井、压裂等作业过程中高pH值工作液必然与煤岩接触，工作液与煤岩接触后将使煤层长期处于碱性环境，将对煤层产生严重损害。为模拟高pH值工作液对煤层造成的损害，以宁武盆地9号煤层为研究对象，针对天然柱状煤样及人造裂缝煤样系统开展了流体pH值逐渐升高对煤层渗透率的影响实验，并针对不同pH值流体开展了毛管自吸、液相返排及应力敏感实验。研究结果表明，煤岩具有较强的碱敏性损害，与地层水相比煤岩对高pH值工作液具有更强的自吸能力且返排率较低，并且煤岩与碱性流体作用后应力敏感性系数增大。结合润湿性测定及扫描电镜分析结果，指出工作液pH值越高，润湿性越强，同时高pH值工作液与煤岩接触后导致煤岩微结构失稳、阳离子交换吸附；高pH值工作液与地层水接触后相互作用生成无机垢以及煤岩具有很强的吸附或吸收各类液体的能力等是引起煤层损害的主要原因，并且碱性流体与煤岩作用后弱化了煤岩力学强度，强化了煤岩的应力敏感性。

基于R/S分析法的等维灰数递补动态GM(1,1)模型预测矿井涌水量

黄欢, 刘其声, 姬亚东

2016, 44(6): 92-95,100. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.017

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摘要:
针对矿井涌水量时间序列的分形与灰色特征，采用重标极差分析法（R/S分析法）确定涌水量时间序列的Hurst指数和平均循环周期，在一个周期内建立等维灰数递补动态GM（1，1）预测模型。充分利用最新信息，提高模型预测精度。运用基于R/S分析法的GM（1，1）模型对陕北某矿矿井涌水量进行分析预测，结果表明，模型拟合程度好，预测精度高，能够为矿井安全生产提供决策依据。

深埋侏罗系煤层顶板水探放技术实践——以呼吉尔特矿区葫芦素矿井为例

邸春生, 丁湘, 黄浩

2016, 44(6): 96-100. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.018

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摘要:
呼吉尔特矿区深埋侏罗系煤层顶板含水层主要为河流相沉积。虽然构造比较简单，主要充水含水层与上覆白垩系及松散沙层间水力联系较弱，但是含、隔水层空间组合及结构较为复杂，富水性极不均一。针对上述特点，采用沉积地质学的研究方法对典型矿井含水层空间展布规律开展了研究，对矿井主要充水的直罗组含水层进行了识别、定位与精细划分，圈定了河流沉积砂体富水条带，并通过井下探放水实践得以验证。

峰峰矿区东部地下水水文地球化学模拟

郭钰颖, 吕智超, 王广才, 马栾, 许庆宇, 黄旭娟, 高树志

2016, 44(6): 101-105. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.019

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摘要:
应用离子比例系数法分析了峰峰矿区东部地下水化学成分特征，结合含水层岩性条件，为水文地球化学模拟中“可能矿物相”的确定提供依据；采用PHREEQC软件对含水层中水-岩作用进行水文地球化学模拟，模拟计算出饱和指数，通过质量平衡模拟计算水-岩作用过程中主要矿物相的转化量。结果表明：方解石和白云石处于饱和状态，在适当的条件下会沉淀，而岩盐、石膏处于未饱和的状态，在适当的条件下将继续溶解。沿地下水流路径，从五矿奥灰水-一矿奥灰水-一矿副井水，地下水系统中白云石、岩盐、石膏溶解，方解石沉淀，且发生了阳离子交换作用。研究矿井水中水-岩相互作用，初步探讨废弃矿井水文地球化学演化机制，对分析矿井水文地球化学演化的影响因素有重要作用。

风积沙质胶结充填材料性能对水固比响应分析

王晓东

2016, 44(6): 106-112. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.020

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摘要:
煤炭胶结充填开采技术是一项基于生态、地质和资源安全的新型开采技术，质量分数是控制胶结充填材料性能的重要因素。为了掌握风积沙质胶结充填材料对质量分数的响应，试验研究了质量分数对材料多项性能的影响规律。结果表明：抗压强度、坍落度、泌水率、分层度对质量分数的响应较为显著，凝结时间相对较弱。随着质量分数升高，抗压强度增长较快，坍落度、泌水率、分层度明显降低，凝结时间缓慢降低。同时质量分数与材料输送的屈服应力、黏度系数、沿程阻力等具体指标直接相关，但对各指标影响规律存在较大差异。分析认为，质量分数对材料性能和指标的控制是基于水分在材料输送和硬化过程中的化学和物理作用，水分在材料中既是化学反应的参与项，也是物理性能的控制项，对于每一种胶结充填材料均存在合理的质量分数区间。

断层面摩擦强度对工作面开采影响数值模拟分析

师修昌, 孟召平, 张娟, 丁九龙, 高原

2016, 44(6): 113-118. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.021

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摘要:
断层面摩擦强度是评价煤炭开采中应力扰动诱发断层滑动危险性的依据。依托晋城矿区成庄井田，采用理论分析和数值模拟计算方法，分析了断层面摩擦强度对深部地应力的约束机制，研究了成庄井田F13断层及其在不同摩擦强度条件下对回采工作面顶板稳定性、超前支承压力分布和断层滑动的影响规律。研究结果表明：地壳深部最大与最小主应力比值受断层面摩擦强度的限制，当其达到临界方向断层的摩擦强度极限时，断层就会发生滑动；断层破碎带的存在导致初始应力场扰动，形成断层带低应力区及高应力集中区，在回采过程中将直接影响煤层顶板移动变形和采动应力分布；断层面摩擦强度较小时，工作面开采至断层附近顶板下沉量及断层上下盘错动位移较大，支承压力峰值由大变小明显，断层面上剪应力与正应力的比值易达到断层面的摩擦系数，断层滑动的危险性较大。

承台下摩擦倾斜桩工作性状分析

朱进军, 邵勇, 马庆华

2016, 44(6): 119-123. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.022

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摘要:
为了分析未经处理倾斜桩的承载力特性，以连云港海相软土地区为例，经过对倾斜桩的现场调查及实测数据的分析，建立了承台-倾斜桩体系数值模型，通过数值计算分析得到：桩体倾斜程度对承台-倾斜桩体系承载力的影响存在阀值，且桩体倾斜方向不同时其阀值也不同，当倾斜程度为4%之后承台-水平向倾斜桩的承载力有所降低，当倾斜程度为6%之后承台-垂直向倾斜桩的承载力有所降低，另外从位移及内力分析来看，桩体垂直向倾斜时的承台水平向位移及桩身弯矩较水平向倾斜时要小。

露天矿边坡自动化监测关键技术研究

李胜, 齐嘉义, 胡海永, 韩永亮

2016, 44(6): 124-128,135. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.023

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摘要:
为及时掌握露天矿边坡变形规律，基于现代监测技术、网络通讯技术和计算机技术为一体，建立一套实时动态反映边坡位移变形和应力变化的自动化监测系统。通过对海州露天矿北帮边坡的连续性监测，结果表明：海州露天矿属于蠕变型滑坡，目前正处于局部变形、整体稳定的状态。系统的构建实现了边坡位移和应力的高精度、自动化、连续性监测，将为露天矿边坡灾害的动态预警和安全决策的及时制定提供有效的技术支持，对边坡的灾害防治提供理论依据。

基于多功能起伏结构面制样模具的异性结构面剪切强度研究

王晓毅, 王姣, 张永权, 陈凤, 吴军杰

2016, 44(6): 129-135. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.024

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摘要:
结构面广泛存在于岩体工程中，其性质更是对岩体的破坏特性有着显著的影响。利用自主研发的起伏度可控的结构面制样模具制作出不同起伏角的结构面试块，并进行室内直剪试验，在此基础上研究起伏角对结构面抗剪强度的影响。自主设计研发的波状起伏结构面制样模具，可实现锯齿状、波状、规则与非规则等表面起伏形态结构面试样的制作。根据模具设计思路，参照结构面的野外实际特征，快速制作出表面起伏角分别为5°、10°、15°、20°、25°、30°的结构面试样进行室内剪切试验。在对试验结果分析的基础上，利用Barton所提出的JRC-JCS估算模型建立结构面起伏角与JRC之间的对应关系，综合考虑异性结构面上下强度差异，提出考虑起伏角影响的结构面抗剪强度公式。

煤炭物探技术的主要进展及发展趋势

程建远, 聂爱兰, 张鹏

2016, 44(6): 136-141. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.025

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摘要:
“十二五”期间，煤炭物探在煤层气富集区地震AVO分析技术、瞬变电磁数据拟地震处理等基础研究方面取得了阶段成果；地面高密度全数字三维地震、矿井瞬变电磁探测、矿井槽波地震以及煤矿开采动力灾害监测预警等技术发展成熟，并得到了推广应用；“十三五”期间，预计煤炭物探技术与装备将在智能化监测预警等方面实现优先发展。

基于地震干涉的回采工作面随采地震成像方法

陆斌

2016, 44(6): 142-147. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.026

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摘要:
煤矿安全生产迫切需要能够对工作面进行实时探测的方法，随采地震成像方法是一个有效解决途径。基于采煤机地震信号特征的分析，研究对比了3种随采地震信号干涉方法的适用性，利用贝叶斯反演提出了工作面的随采地震槽波层析成像方法。结果表明：采用反褶积干涉或互相干干涉，皆能有效压缩震源的子波，得到比互相关干涉更宽频谱的炮集；利用二次干涉方法，有助于获得更高精度的到时与层析成像结果。该方法能够实现煤矿井下回采工作面的随采地震实时成像，及时发现速度随时间变化的危险区域，对工作面地质灾害做出预警。

随采地震井–地联合超前探测的试验研究

覃思

2016, 44(6): 148-151. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.027

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摘要:
为了对煤矿巷道掘进前方上覆地层的地质异常进行实时超前探测，提出了利用采掘机械为震源、在震源附近布设参考道、在地面接收其透射地震波的井-地联合随采地震方法。在某矿利用采煤机做震源进行了试验，并将试验结果与同一矿井相邻工作面某掘进巷道井下放炮、地面接收的数据做了对比。结果表明：采煤机震源的数据与炸药震源的数据，纵波初至均清晰可辨，能量都较强，横波能量团的可辨识度比较接近。这说明在采掘机械附近布设检波器采集源场信号，在地表布设测线接收透射地震波，能获得与放炮震源相似的地震记录。该技术可用来监视上覆地层在采动过程中的变化，且有潜力实现监控级地震超前勘探。

煤矿井下电磁波无线随钻测井软件设计与实现

蒋必辞, 汪凯斌, 潘保芝, 陈刚, 王小龙

2016, 44(6): 152-158. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.028

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摘要:
为了实现控制煤矿井下电磁波无线随钻测井仪器，设计并实现了一套煤矿井下电磁波无线随钻测井软件。该软件包括控制软件和随钻监测软件两部分，具有系统自检、数据采集、钻进轨迹偏差计算、电磁波电阻率计算、钻头与顶底板关系判断等数据处理功能。采用MVC对软件的系统构架进行设计。描述了各模块的设计流程，并用C#语言完成软件的开发。实际应用表明该软件现场操作方便可实现随钻测井的实时监测管理。该软件的成功开发，提升了中国煤矿井下随钻测井的能力与技术水平。

坚硬致密弱研磨性地层孕镶金刚石钻头性能优化

王佳亮, 张绍和

2016, 44(6): 159-163. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.029

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摘要:
基于金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层钻进时易出现进尺效率低的现象，将SiC磨粒作为胎体耐磨损性弱化颗粒添加至胎体中，采用室内钻进及正交试验设计法从金刚石粒度、金刚石浓度、胎体耐磨损性弱化颗粒浓度、胎体硬度4方面对钻头性能进行优化，并探讨了钻进工艺参数对钻进效率的影响。结果表明：将适当材质的胎体耐磨损性弱化颗粒添加至钻头胎体中，能够有效提高钻头的钻进效率，避免钻头打滑的现象；胎体硬度HRC 25，金刚石粒度40/50目、金刚石体积分数55%，胎体弱化颗粒体积分数30%是本次试验最优的设计方案；在相同主轴转速条件下，轴向压力不宜超过3.5 MPa，在相同轴向压力的条件下，其主轴转速以750~850 r/min为宜。

ZDY12000LD大功率定向钻机装备研发及应用

姚克

2016, 44(6): 164-168. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.030

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摘要:
针对常规定向钻机不能完全满足长距离回采工作面瓦斯预抽钻孔和顶底板岩层大直径钻孔施工需求所存在的主要问题，分析了研制煤矿井下大功率定向钻机装备和配套定向钻进工艺方法的必要性，提出了成套钻机装备钻车和泵车两体式布局及配套复合定向钻进工艺的技术思路，重点解决总体布局及关键部件设计、复合定向钻进用多功能逻辑保护液压系统和大流量泥浆泵车设计等关键技术问题。在煤矿井下实际生产应用中取得了本煤层孔径Φ120 mm深度1 881 m顺层定向长钻孔和孔径Φ153 mm深度1 026 m顶板岩层定向长钻孔的创造性成果，并探讨了ZDY12000LD大功率定向钻机装备在顶板大直径定向长钻孔替代高抽巷和配套无线随钻测量系统技术方面的应用前景。

穿层钻孔各煤层瓦斯抽采比例计算方法及应用

徐青伟, 王兆丰, 徐书荣, 王立国

2016, 44(6): 169-172. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.031

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摘要:
为了测定穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例及残余瓦斯含量，分别提出了相应的解决方法。计算穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例时，提出将煤层厚度、原始瓦斯含量、透气性系数的乘积作为瓦斯抽采相关量，将瓦斯抽采相关量归一化处理来计算，考虑了影响穿层钻孔瓦斯抽采的主要因素；预测穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层残余瓦斯含量时，利用原始瓦斯含量与吨煤瓦斯抽采量来计算，吨煤瓦斯抽采量与穿层钻孔瓦斯抽采总量、穿层钻孔在该煤层的瓦斯抽采比例及该煤层的质量有关。结果表明：提出的穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例计算方法，与贵州省青龙煤矿现场实测结果的最大相对误差仅为2.03%，能够满足工程实践的需要。

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2016年第44卷第6期

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