- 金学良;王琦
煤矿安全高效生产对三维地震勘探精度要求越来越高，如何进一步提高勘探精度，设计思路、采集方法、处理和解释过程中的每个环节都至关重要。煤矿采区高密度三维地震勘探采用数字检波器接收，观测方式为全方位、高密度、大偏移距，获得更接近理想波场的信息；采用宽频带处理，获得宽频带、高保真度的数据体，为解释工作打下良好基础。以淮北矿区近年施工的高密度三维地震勘探工程为例，从观测系统设计优化、处理解释思路及方法、工程施工过程控制等方面入手，总结出一套煤矿采区高密度三维地震勘探新模式，对进一步提高煤矿采区三维地震勘探精度以及为煤矿采区设计、工作面开采提供详实的地质保障基础资料具有一定的意义。
2020年06期 1-7,14页 [查看摘要][在线阅读][下载 5650K] [阅读次数：373 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：174 ] |[引用频次：0 ] - 刘俊;赵伟;韩必武
淮南矿业集团于2007年首次将全数字高密度三维地震勘探技术引入煤炭领域，并成功推广应用；由于常规三维地震区块受采动塌陷影响，不具备再次施工高密度三维地震的条件，2012年开始，淮南矿业集团对常规三维地震区块的原始采集数据进行二次精细处理、解释。高密度三维地震勘探和三维地震资料二次处理解释都有效提高了地震资料的信噪比和横向、纵向分辨率，达到了高精度三维地震探测的目的。通过煤矿大量揭露资料对比分析：高密度全数字三维地震勘探技术对于识别小断层、查找陷落柱、刻画灰岩地层裂隙等方面效果显著；常规三维地震资料进行二次精细处理、解释能明显改善下部煤层的成像效果。高精度三维地震勘探技术具有广阔的推广应用前景。
2020年06期 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 20528K] [阅读次数：384 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：183 ] |[引用频次：0 ] - 侯泽明;杨德义
在对国内外高密度三维地震勘探技术研究及应用现状进行系统阐述的基础上，对高密度三维地震勘探的3个关键参数及概念进行了讨论，认为高密度三维地震勘探技术是先进地震勘探技术的集成，具有组合性和相对性，应灵活应用，因地制宜地开展。在分析了山西煤矿采区的地震地质条件及技术特点的基础上，提出了在山西煤矿采区开展高密度三维地震勘探应遵循“小面元、高覆盖、宽方位（3，必要条件）和相应的关键采集及处理技术（X，必选项） ”的“ 3+X”技术路线；在数据采集中，应以提高信噪比为核心；在数据处理中，应以高精度静校正和叠前去噪为核心。将该技术运用到山西某矿工程实例中，取得很好的效果，证明该技术路线的有效性。研究成果可为同行提供技术参考，并促进高密度三维地震勘探技术在山西煤矿采区推广。
2020年06期 15-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 26287K] [阅读次数：195 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：192 ] |[引用频次：0 ] - 程建远;王千遥;朱书阶
随着煤矿采区高密度三维地震技术的不断推广，对其采集参数选择有了新的认识，特别是线束方向、线距大小、最大炮检距以及覆盖次数与CDP面元等关键采集参数的选择。从理论计算到工程实践角度，对煤矿采区高密度三维地震采集参数进行了分析与讨论，认为：道距、线距、炮点距、炮线距的大小与面元尺寸大小密切相关，能否实现无假频空间采样取决于面元大小，增大线距有利于提高性价比；以煤层构造勘探为目标的前提下，最大炮检距可以大于目的层埋深；在地震条件良好地区，高密度三维地震设计的覆盖次数不宜太高，以提高分辨率；高密度三维地震是面积采集、立体勘探，其线束方向设计不应受制于构造走向的约束。通过不同面元大小、不同覆盖次数以及大线距采集的典型工程实例，初步印证了上述结论的正确性。
2020年06期 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 8090K] [阅读次数：114 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：144 ] |[引用频次：0 ] - 张利兵;董守华
地震勘探面临诸多挑战，地震成果的不确定性与多解性、短周期与高预期的矛盾、高生产率与低信噪比的矛盾等急待解决，其中开展宽频带采集已成为拓宽频带宽度、提高分辨能力的基础。全数字高密度三维地震勘探通过数字检波器单点接收，高密度采样的方式来实现地震勘探的宽方位角、小面元和高覆盖次数，因此，地震检波器作为野外数据采集过程中最为关键的采集前端设备，其性能的好坏及所采集的数据质量的优劣直接关系到后续的处理与解释等环节。为了对比数字检波器与模拟检波器的实际采集效果，并探讨在野外实际数据采集中数字与模拟检波器性能之间的不同，采用低、中、高不同固有频率的模拟检波器、单点数字检波器与室内数字检波器组合6种检波器进行接收试验，对不同类型检波器的地震记录进行频谱、信噪比等分析，发现数字检波器接收地震信号的频宽和信噪比优于模拟检波器，并且数字检波器室内组合之后频带宽度和信噪比均变大；在低、中、高固有频率的模拟检波器中，低频模拟检波器的频宽和信噪比效果好于中、高频模拟检波器；当高密度采集时，叠加达到一定次数时，剖面信噪比变化不大，因此，可以根据不同深度目的层信号选择合适的叠加次数。
2020年06期 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 5872K] [阅读次数：160 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：93 ] |[引用频次：0 ] - 张宪旭
煤矿顶板砂岩水害严重影响着煤矿安全生产，河道砂体的有效识别对煤矿防治水具有重要的意义。基于地震数据识别河道是有效途径之一，但河道砂不是煤矿勘探的目的层，研究程度低，并且在地震数据成像中河道是一种线状、孤立的地质异常体，常被忽略，因此，在煤炭地震勘探中该项技术不够成熟。以淮北地区某矿的高密度地震数据在含煤地层上覆新近系中发现的河道为基础，在抽取8条线变换为常规观测系统后，以不同偏移距和方位角等观测系统参数为对象，对常规观测系统和高密度观测系统在剖面和平面图中的河道成像质量进行讨论。结果表明：0.8倍河道埋深的最大偏移距和全方位方位角情况下对河道成像较为有利，高密度较常规观测系统对河道成像较好，特别是振幅类属性上具有一定优势。
2020年06期 40-47,54页 [查看摘要][在线阅读][下载 17878K] [阅读次数：105 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：117 ] |[引用频次：0 ] - 于杰
高密度三维地震采用数字检波器单点接收，数字检波器灵敏度高，对信号采取宽频接收，使得更多弱背景噪声和有效信号一起被记录下来。因此，全数字高密度三维地震资料单炮信噪比偏低，需要在叠前采用针对性去噪技术以提高处理效果。以淮北矿区全数字高密度三维地震数据为例，讨论了高密度空间采样的充分性以及高密度三维地震数据中面波、异常振幅与多次波等主要干扰波的特点，结合高密度三维地震数据宽方位、宽频带、高密度等特点，针对性地压制面波、异常振幅与多次波。在纵测线和非纵测线方向上对面波进行十字排列分析，根据面波空间分布规律设计锥形滤波器进行滤除；通过计算多个地震道的包络并设定阈值自动识别后进行单道压制以处理异常振幅。应用抛物Radon变换把CMP道集变换到<i>τ</i>-<i>ρ</i>域剔除多次波。原始数据经过处理后，有效信号得以保留，信噪比得到较大提升，取得了良好的效果，对今后的全数字高密度三维地震数据处理工作有借鉴意义。
2020年06期 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 19365K] [阅读次数：144 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：140 ] |[引用频次：0 ] - 杨光明1;金学良2;张宪旭1;智敏1;单蕊1
与常规三维地震勘探相比，全数字高密度地震勘探采用高横纵比、宽方位观测系统，使用单点数字检波器接收。宽方位地震勘探有利于高陡构造和复杂断块成像，但存在各向异性问题，而单点数字检波器地震信号频带宽、保幅性好、噪声强。为了充分发挥全数字高密度地震资料优势，克服其缺点，必须将宽频、宽方位处理技术运用到煤炭高密度三维地震数据处理中，以提升数据处理效果。以淮北矿区全数字高密度地震资料为基础，针对淮北矿区地质构造复杂特点，以叠前保幅去噪、振幅补偿、OVT处理技术以及全方位角偏移成像技术为重点，开展了煤炭全数字高密度地震资料的宽频、宽方位处理技术研究。结果表明：保幅去噪在几乎不损伤有效信号的前提下实现了对噪声的有效压制，振幅补偿恢复了地震信号高低频能量的损失，宽方位处理不仅消除了各向异性影响，改善了成像效果，还获得了丰富的叠前数据。宽频宽方位处理技术是全数字高密度地震资料处理的必要手段，其处理成果比常规处理成果频带更宽，对复杂构造成像更好，分辨率更高，能够实现煤田复杂地质条件地震资料精细成像。
2020年06期 55-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 14953K] [阅读次数：211 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：198 ] |[引用频次：0 ] - 吴斌1;孟凡彬2
岩浆岩体严重影响井田的煤质、储量等，对采区工作面布置、巷道掘进及回采工作造成严重的影响，因而探测岩浆岩侵入煤层的范围对煤矿安全高效生产具有重大意义。在总结岩浆岩侵入体的地质特征基础上，建立岩浆侵入煤层地震地质模型，通过正演，对多种属性进行交互分析，发现主频能量属性与振幅类属性对岩浆岩反应较为敏感，并且随着岩浆岩厚度的逐渐增加能量类与振幅类属性逐渐降低。通过对QN煤矿103工作面高密度三维地震资料连井剖面10煤进行属性分析，发现频带宽度、中心频率、主振幅属性可以较好地识别岩浆侵入区。通过对勘探区10煤层进行频带宽度、中心频率和主振幅属性分析识别岩浆侵入区，其识别结果与钻孔实际揭露吻合较好，证明采用地震属性识别技术可以识别煤层岩浆岩侵入区范围。
2020年06期 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 45323K] [阅读次数：142 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：278 ] |[引用频次：0 ] - 单蕊;张广忠;王千遥;杨光明
淮北矿区主采煤层多存在岩浆岩侵入现象，且具有侵入煤层多、分布面积广、侵入方式复杂等特点，常规地震勘探无法保证其解释精度。针对该问题，以全数字高密度三维地震勘探数据体为基础，对比分析不同岩浆岩侵入状态的地震响应特征；综合利用基于地层物性差异的地震多属性分析技术、基于波形差异的地震相分析技术和基于阻抗差异的测井约束波阻抗反演技术，进行煤层岩浆岩侵入区的识别与解释，精细雕刻其空间分布规律。研究表明：薄层岩浆岩侵入区以测井约束的波阻抗反演解释精度高，厚层岩浆岩侵入区预测则综合地震属性分析与地震相分析结果。因此，根据矿区的煤层分布和岩浆岩侵入特征，综合运用地震属性技术、地震相技术与波阻抗反演技术，能有效刻画出岩浆岩侵入煤层的分布范围。
2020年06期 72-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 22181K] [阅读次数：115 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：230 ] |[引用频次：0 ] - 孟凡彬
时间域地震资料解释比较成熟，深度域处理技术已经走向煤炭领域，但煤矿采区高密度三维地震深度域资料解释实际应用还存在很多问题。通过煤炭地震深度域层位标定、深度域断层解释、深度域底板成图的摸索应用，参考时间域解释的流程，初步建立在煤炭高密度三维地震深度域资料中直接解释煤田地质成果的方法。以淮北祁南矿三维叠前深度偏移地震资料应用为例，通过深度域、时间域地震数据的对比剖析，断层解释、回采面地震属性显示及底板成图，取得精度更高的结果，利于一线技术人员直接运用深度域地震资料来指导煤矿生产。
2020年06期 80-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 14095K] [阅读次数：76 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：269 ] |[引用频次：0 ] - 程彦1;2;赵镨1;林建东2;张兴平2
地震波形分类技术具有统计地震信号总体变化和反映这种变化分布规律的特点，是地震属性分析技术的重要延伸，在地质异常体解释方面具有良好的应用效果。高密度三维地震资料具有高信噪比，高分辨率和高保真度的特点，尝试利用波形分类技术对高密度三维地震资料反映的煤层赋存状态、岩浆岩侵入区进行预测，并对陷落柱解释方法进行了研究。井下巷道实际揭露和钻孔验证结果表明：波形分类方法解释的地质异常体精度高、圈定范围准确，可以为煤矿安全开采提供精准的地质资料。
2020年06期 87-92,102页 [查看摘要][在线阅读][下载 5260K] [阅读次数：185 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：96 ] |[引用频次：0 ] - 田忠斌1;2;李娟1;申有义1;冯阿建1;杨晓东1;程慧慧1
沁水盆地中东部煤层埋深大（大于1 000 m）、煤储层薄且煤层各向异性强，构造褶皱强烈、小构造及裂隙发育，煤体结构破碎等，为提高本区薄煤储层、小断裂、裂缝成像精度及满足岩性解释的需求，开展了宽方位三维地震勘探。为了充分发挥宽方位地震数据的优势，在处理中引入先进的OVT域处理技术，通过道集分选、OVT域五维插值、OVT域叠前时间偏移、方位各向异性校正等关键技术，获得了高分辨率、高保真度的地震数据；在解释中充分利用OVT处理形成的全方位和分方位地震数据。实现了深部含煤地层及其断层、陷落柱、挠曲等微小构造的精细刻画，提高了构造解释的精度及准确性，同时为叠前反演和各向异性研究提供了基础资料，为后期煤层气勘探开发部署提供了技术保障。
2020年06期 93-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 49328K] [阅读次数：106 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：163 ] |[引用频次：0 ]
- 魏迎春;张劲;曹代勇;孟涛;崔茂林;王安民
随着煤层气的开发，煤粉问题已逐渐成为制约煤层气开发的重要问题。由于近年来煤粉问题才开始被关注和重视，煤粉研究缺乏系统科学的研究思路和方法，从煤粉的危害、煤粉形成机制、煤粉产出规律及煤粉管控措施方面，总结了煤层气开发中产出煤粉的研究现状，指出了煤粉研究的不足，提出了一套由理论依据、研究内容、研究方法等核心环节构成的煤层气开发中煤粉问题的研究思路与方法：以煤层气地质与开发学、煤田地质学、岩石力学和流体力学等多学科理论为指导，以《煤层气勘探开发规范》《煤层气井监测方法》《测试分析技术方法》等相关技术标准和规范为依据，以历年煤层气地质资料和煤层气排采数据为基础，按资料收集→现场监测与采样→测试与数据处理→物理模拟与数值模拟→专题制图与综合分析→技术设备研发→现场工程应用的工作流程和方法，以煤粉产出的影响因素、煤粉产出机理、煤粉产出规律和煤粉管制措施等为主要研究内容，选择典型煤层气示范区，开展全面系统的煤粉研究工作，为实现煤层气高效开发提供保障。本研究思路与方法为科学研究煤粉问题提供方法学依据。
2020年06期 116-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1915K] [阅读次数：111 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：105 ] |[引用频次：0 ] - 吴英;李啸南;刘子雄;刘汝敏
针对煤层气井煤粉堵塞卡泵问题，提出利用超级分子膜（SMF）形成的三维空间网状结构阻止大颗粒煤粉运移来进行煤层气井控煤粉的方法。以沁水盆地3号煤为对象开展了SMF控煤粉效果室内实验，结果表明：超级分子膜能有效将煤粉吸附成体积较小煤粉团并沉降，达到控煤粉目的；存在对应不同煤粉含量的超级分子膜合理用量，煤粉质量分数为1%~10%时，SMF中的A剂体积分数为5%~15%，与煤粉混合液用量比为15：1~4：1，SMF中的B剂体积分数为6%~9%，与A剂用量比为1：1~3：1；当煤粉团堆积过多时，加入酸性破胶剂破环网状结构，使煤粉团恢复单个颗粒煤粉集中排出。该方法工艺操作简便，可周期进行，是一种理论上可延长煤层气井检泵周期10倍以上的控煤粉技术。
2020年06期 125-129,137页 [查看摘要][在线阅读][下载 5157K] [阅读次数：87 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：222 ] |[引用频次：0 ] - 信凯1;季长江2;3;肖淳4
为查明径向井分支在煤层中的施工轨迹是否与设计轨迹一致，保障煤储层的增透改造效果。采用地面小型试验与现场测试相结合的手段，先对煤储层径向井井眼轨迹的影响因素展开研究，并基于电位法监测技术分析该方法用于煤层气径向井轨迹监测的可行性，在此基础上建立了基于电位法的煤储层径向井井眼轨迹监测方法与工艺，并进行现场监测分析。研究结果表明，煤层中径向井井眼轨迹主要受原始裂隙、地应力、结构薄弱面等因素共同控制，导致煤层气径向井在喷射施工过程中井眼方位通常会发生不同程度的偏转，角度在15°~30°间，径向井分支长度也均小于设计的喷射长度。电位法煤层气径向井轨迹监测方法可以清晰地监测到方位、长度等径向井轨迹参数的变化情况，研究结果可以有效地指导煤储层径向井的设计与施工。
2020年06期 130-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 5058K] [阅读次数：90 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：56 ] |[引用频次：0 ] - 赵晗1;3;何环2;王江泽1;3;宋燕莉1;3;牛江露1;3;陈林勇1;3;郭鑫1;3;刘健1;3;关嘉栋1;3;元雪芳1;3
为研究褐煤生物产气规律及其液相体系中常见阳离子变化特征，以内蒙古胜利褐煤为产气底物，寺河矿区煤层气井排采水中微生物作为发酵菌群，利用5 L厌氧发酵罐进行模拟生物产气实验，采用离子色谱仪对发酵液中的NH<sub>4</sub><sup>+</sup>、K<sup>+</sup>、Ca<sup>2+</sup>、Mg<sup>2+</sup>和Na<sup>+</sup>5种阳离子浓度进行动态监测。结果表明：煤模拟生物产气周期为33 d，分为缓慢增长期、快速增长期和平缓期3个阶段，33 d单位质量煤净产甲烷量最高达23 μmol/g；产气体系中NH<sub>4</sub><sup>+</sup>（741.5 mg/L）和K<sup>+</sup>（994.5 mg/L）离子质量浓度变化最为明显，Ca<sup>2+</sup>（26 mg/L）、Mg<sup>2+</sup>（10.7 mg/L）和Na<sup>+</sup>（72 mg/L）次之，表明发酵液中5种阳离子均参与了褐煤生物产气过程，且被不同程度地释放和利用；褐煤生物产气量与阳离子浓度有一定相关性，单位质量煤产气量与NH<sub>4</sub><sup>+</sup>和K<sup>+</sup>浓度呈正相关，与Ca<sup>2+</sup>、Mg<sup>2+</sup>浓度呈负相关。此外，NH<sub>4</sub><sup>+</sup>和K<sup>+</sup>以及Ca<sup>2+</sup>和Mg<sup>2+</sup>之间浓度呈显著正相关。由实验结果可知：褐煤生物产气液相体系中<NH<sub>4</sub><sup>+</sup>、K<sup>+</sup>、Ca<sup>2+</sup>、Mg<sup>2+</sup>和Na<sup>+</sup>5种阳离子会随着煤中有机组分的厌氧降解而缓慢释放、再吸附，同时可被微生物利用参与细胞内的生物化学反应。
2020年06期 138-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1955K] [阅读次数：111 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：67 ] |[引用频次：0 ] - 李松林1;李忠城2;王利娜2;段静2;向念1
煤体结构及破裂压力直接影响煤层气开发的工程设计和产气效果，其中煤体结构评价方法较多，但针对寿阳区块高阶煤，地质强度因子（GSI）法效果最好，但其具有很强的地域适用性；煤层的非均质性极强，破裂压力预测效果并不理想。针对上述问题，通过引入取心率、连续心长等参数优化地质强度因子法，进而建立适用于本区的煤体结构定量评价方法，结果表明，其测井解释结果准确性达到86.3%。同时，在煤体结构评价的基础上，引入煤体破碎指数并建立煤层破裂压力预测公式，利用公式计算的破裂压力与实际相对误差2.5%~16.1%，平均误差8%。提出的煤体结构及破裂压力预测方法对沁水盆地高阶煤适用性较好，能够为煤层气勘探开发及压裂改造提供有力支撑。
2020年06期 146-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 3414K] [阅读次数：92 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：96 ] |[引用频次：0 ] - 方良才1;李贵红2;李丹丹2;李浩哲2;刘嘉2
淮北芦岭煤矿为高瓦斯突出矿井，煤层碎软低渗，瓦斯抽采困难。应用“十二五”期间开发的紧邻煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采技术，试验井已取得产气突破。为了深入分析评价地面煤层气抽采对煤矿瓦斯灾害的防治效果，基于目标煤层特征，分析煤层顶板水平井的产气规律，利用产能数值模拟技术，对生产井数据进行了历史拟合，在此基础上，进行水平井产能预测，分析水平井抽采过程中煤层气含量和储层压力变化趋势。结果表明：水平井抽采影响范围主要为裂缝和近井筒区域，井筒-裂缝系统外部区域受影响较小；水平井影响范围随抽采时间的延长逐渐增大，预测1、3、5、8、10 a的影响面积分别为0.113、0.193、0.242、0.311、0.350 km<sup>2</sup>；随着水平井抽采时间的延长，剩余含气量和储层压力逐渐降低，预测水平井抽采5 a，水平井控制范围内瓦斯含量最低可降至2.86 m<sup>3</sup>/t，平均可降至4.2 m<sup>3</sup>/t，降低50.6%。储层压力最低可降至0.85 MPa，平均可降至2.30 MPa，降低66.2%。煤层顶板水平井技术对煤层气开发和瓦斯灾害防治效果显著，是实现碎软低渗煤层瓦斯地面预抽的有效手段。
2020年06期 155-160,169页 [查看摘要][在线阅读][下载 3222K] [阅读次数：116 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：98 ] |[引用频次：0 ] - 牟林1;2
为研究动水巷道中骨料堆积状态与巷道倾角的内在关系，建立动水环境不同倾角巷道中骨料颗粒的起动判据，基于计算流体力学和离散元法建立描述骨料灌注过程的固液两相流耦合模型（CFD-DEM），对5~10 mm、10~30 mm、30~50 mm骨料颗粒组在不同堆积厚度下的起动速度和水流携砂能力进行测试，并模拟各粒径颗粒组在不同倾角巷道中的静水休止角和动水运移规律。结果表明：起动速度在上山巷道、水平巷道、下山巷道依次减小，3种工况下骨料起动速度的平方之比值为：（tan<i>Ω</i>cos<i>θ</i>+sin<i>θ</i>）：tan<i>Ω</i>：（tan<i>Ω</i>cos<i>θ</i>-sin<i>θ</i>）；堆积体形态由流场与灌注能力的动态平衡状态所决定，当流场的携砂能力远小于灌注能力时接顶容易，反之接顶困难；巷道倾角对堆积体相对于水平线的休止角没有影响，在相同流速条件下骨料在下山巷道中堆积形态被“拉长”不易接顶，上山巷道中被“压缩”相对容易接顶；上山段截流可降低施工难度，截流位置确定后应根据巷道倾角实时调整灌注参数，下山巷道骨料粒径适当增加，上山相应减小，使堆积长度和高度同步“生长”实现快速截流。研究成果对截流工程选址和骨料灌注参数设定具有重要指导意义。
2020年06期 161-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 12550K] [阅读次数：99 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：75 ] |[引用频次：0 ]
- 吕玉广1;2;刘宝开2;赵宝峰3;吕文卿4;韩港2;王永宝2
西部矿区是我国重要的能源战略基地，侏罗纪煤田可采煤层多、资源储量丰富，中下组煤受“宝塔山砂岩”含水层严重威胁，但目前国内对该含水层研究较少、资料匮乏。以新上海一号煤矿“11·25 ”突水事故为例，采用延深排水钻孔、水文地质补充勘探、井下放水试验等手段，查明该含水层具有沉积结构复杂、富水性不均、静储量丰富、水头高、水压大、容易疏放等特点；通过安全隔水层厚度计算，说明“ 11·25”事故突水原因。SEM镜下显示砂岩为泥质胶结，块状结构，内生孔隙发育。以砂岩总厚度、砂地比、单位涌水量、渗透系数为主控因素，分析含水层富水性规律；预计正常情况下开采涌水量1 200.7 m<sup>3</sup>/h，最大涌水量1 860.84 m<sup>3</sup>/h，超出矿井排水能力。在水文地质单元边界条件分析的基础上，利用Visual MODFLOW建立非稳定渗流场三维数值模型，模拟4个放水阶段的解危效果，结果表明，历时215 d，放水量约487.6万m<sup>3</sup>，一分区18煤突水危险可以解除。
2020年06期 170-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 4468K] [阅读次数：145 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：97 ] |[引用频次：0 ] - 李蕊瑞;陈陆望;欧庆华;陈逸飞;王迎新;葛如涛;彭智宏
导水裂隙带高度的确定对松散承压含水层下煤矿安全开采和矿区生态环境保护具有重要意义。以往根据塑性区判断导水裂隙带范围的数值模拟方法不能完全反映覆岩的破断机制。为了更准确地预测导水裂隙带发育高度，应用断裂力学方法，将裂纹尖端K场区内的应力强度因子断裂判据与摩尔-库伦屈服准则结合，提出了原生裂隙存在时的岩石断裂准则。利用自仿射分形模型建立起原生裂隙场分布，并通过有限元分析软件COMSOL Multiphysics将原生裂隙场和岩石断裂准则应用到导水裂隙带发育的数值模拟中，对淮北煤田青东煤矿的839工作面开采进行了模拟计算。结果显示，考虑原生裂隙时，导水裂隙带在贯通后高度达到92.5 m。与传统数值模拟和经验公式法相比，考虑原生裂隙的模拟结果与现场测量结果更为接近。这说明，采用自仿射分形模型所生成的裂隙场可以较好地模拟岩体内复杂而无序的原生裂隙分布，且与传统数值模拟和经验公式法相比，考虑原生裂隙的模拟方法能够更好地反映导水裂隙带的发育规律。
2020年06期 179-185,194页 [查看摘要][在线阅读][下载 3471K] [阅读次数：98 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：86 ] |[引用频次：0 ] - 樊娟1;2;3;侯恩科1;靳德武2;3;乔伟2;3;南生辉2;3
为了解决矿井导水构造精细刻画与三维地质模型灵活继承中存在的陷落柱内部岩石结构刻画不精细、多源数据融合不准确等技术问题，开展了矿井导水构造多源数据融合实体模型构建方法、精细模型构建过程与模型转换系统开发等方面的研究。基于数据融合分布式结构理论，采用地质数据耦合、实体模型耦合和构建模式耦合3个层次的耦合策略，建立一套水文地质勘探多源数据融合为三维地质实体模型的构建方法，通过多源异构地质数据标准化预处理、跟踪与分类、数据配准、关联与融合等4个关键步骤，构建矿井导水构造多源数据融合实体模型。在地质统计学研究的基础上，以陷落柱为例，提出“矿井精细导水构造模型”与“广域概略模型”的基本概念，同时构建了陷落柱广域概念模型与精细模型。根据SURPAC和FLAC<sup>3D</sup>2种三维模型的属性与数据结构特点，提出了矿井导水构造SURPAC和FLAC<sup>3D</sup>模型转换方法，利用JAVA语言和TCL语言研发了SURPAC-FLAC<sup>3D</sup>模型转换系统，该系统同时支持本地、网络操作与多用户多台机器的远程控制，最终实现了导水构造实体耦合模型转换为FLAC<sup>3D</sup>计算模型的目标，为矿山地质条件精细勘查与融合构建、矿山水害精准预测与防治提供技术支撑。
2020年06期 186-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 11365K] [阅读次数：95 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：124 ] |[引用频次：0 ] - 朱敏;倪万魁;苑康泽;李兰;李向宁;王海曼
为探寻适用于黄土地区海绵城市建设的具有较高强度和防渗性能的路基换填材料，通过对掺入水泥、聚丙烯纤维、膨润土的黄土进行强度和渗透性试验，并基于正交试验和田口方法的信噪比分析，获得了改良黄土各掺量的最优配比方案。结果表明：水泥掺量对改良黄土的无侧限抗压强度影响最显著，聚丙烯纤维掺量和长度对其渗透系数影响最大；改良黄土各掺量的最优配比为聚丙烯纤维长度取12 mm、聚丙烯纤维掺量取0.3%、膨润土和水泥掺量分别取3%和8%；在3、7、14 d养护龄期下，最优配比改良黄土的强度和渗透性能均优于不同配比的石灰改良黄土。改良的黄土各掺量最优配比可为黄土地区海绵城市道路建设中的路基处理提供参考。
2020年06期 195-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K] [阅读次数：76 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：57 ] |[引用频次：0 ] - 宁永香1;崔希民2
为提高矿山边坡地表变形预测模型的精度，从矿山边坡地表变形影响因素角度考虑，建立了基于粒子群优化（PSO）极限学习机（ELM）的矿山边坡地表变形预测模型。结合经典的粒子群优化算法和极限学习机方法，提出矿山边坡地表变形影响因素同地表变形数值之间的耦合关系；采用中煤平朔安家岭露天矿区矿山边坡地表变形及影响变形因素的采集数据，应用ELM建立预测模型，并应用PSO对ELM预测模型的输入层与隐含层的连接权值、隐含层阈值进行优化，以提高其预测精度。研究表明，经过PSO的优化，将预测模型的最大相对误差（4.705×10<sup>-8</sup>）、均方误差（6.243×10<sup>-5</sup>）及均方根误差（0.008）等预测误差参数分别降低到1.516×10<sup>-8</sup>，1.158×10<sup>-5</sup>和0.003，说明PSO-ELM预测模型具有更高的预测精度，该预测模型可在后续研究中进一步应用于矿山边坡地表变形预测中，以期提升矿山生产安全。
2020年06期 201-206,216页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K] [阅读次数：86 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：74 ] |[引用频次：0 ] - 许力1;马润勇1;潘爱芳2;张璠1
断裂构造、水热蚀变信息与地表真实温度场是地热资源的重要指示标志。为研究三者空间分布关系，基于石泉地区的Landsat8 OLI遥感影像数据，采用辐射传输方程的方法反演地表温度场；并选用主成分分析法提取羟基水热蚀变信息。以已知断裂为中心，向断裂带两侧建立等间距的缓冲区，统计缓冲区内的平均地表温度与蚀变强度；以距断裂带中心平均距离为横轴，绘制三者之间的关系曲线，进一步描述真实温度场、水热蚀变分布与主要断裂构造之间的关系。结果表明，北西走向的两河-池河断裂带影响范围内平均温度最高，平均温度比为22.582%，与城关-池河断裂带和近南北走向的两河断裂相似，断裂带位置与地表温度场和蚀变信息之间存在较强的相关性；北西走向的两河-后柳断裂带、两河-曾溪断裂带处于平均温度曲线梯度变化范围内，推测断裂带两侧可能分属不同的温度场；对平均温度、蚀变强度分布具有较强控制作用的断裂带具有较强的活动性；最多断裂带交汇点处的蚀变面积比为4.263 2%，平均温度比为21.178%，反映了断裂带交汇点处的活动性较强。
2020年06期 207-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 5075K] [阅读次数：369 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：64 ] |[引用频次：0 ] - 李金华;陈文晓;苏培莉;段东;宋勇军
预裂强制放顶是一种保障煤矿安全生产的重要技术。为确定初采期间深孔预裂强制放顶的合理参数，根据基本顶岩层的结构特点，基于断裂力学理论，建立含斜裂隙的深孔预裂强制放顶断裂力学模型，推导基本顶初次破断距及支架阻力表达式，对模型参数进行了敏感性分析。分析结果表明：基本顶初次破断距随预裂裂隙倾角或垂深比的增大而减小，随支架阻力的增大而增大；裂隙倾角从10°增加到90°，基本顶初次破断距的最大减幅为83.16%；裂隙垂深比从0.1增加到0.9，基本顶初次破断距的最大减幅为65.84%；支架阻力从3 MN增加到18 MN，基本顶初次破断距的最大增幅为1.4倍；理论计算与现场实测对比，验证了该模型的合理性，研究结果可为坚硬顶板煤层深孔预裂强制放顶参数设计和施工提供指导。
2020年06期 217-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 2035K] [阅读次数：92 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：71 ] |[引用频次：0 ] - 杨青1;3;荣传新2;3;黎明镜2;杨国兵4
多圈管冻结壁设计方案是解决深冻结问题的有效方法，为研究深厚砂黏层分界处不同工况下多圈管冻结温度场特性，采取分界处原黏性土XRD试验结果，利用ANSYS数值模拟冻结三圈管，对比分析了细砂土与膨胀性黏土在冻结管偏斜与不偏斜工况下温度场冻结壁形成与发展特性。研究表明：多圈管不偏斜冻结，细砂层与膨胀性黏土层冻结壁温度场均呈规则、对称、有序发展，主冻结中圈管间、内圈管间、中-内圈管间、中-外圈管间、外圈管依次形成交圈过程，随着冻结时间增加，中-内圈、中-外圈管间冻结温度由抛物线型发展为梯形降温形状，且温差减少，内、外圈管外侧呈倒八字型发展形态，内圈管内侧降温效果明显好于外圈管外侧。偏斜时，冻结壁温度场交圈降温不规则，冻结冷锋交圈叠加具有随机性和离散性。膨胀性黏土冻结壁形成时间严重滞后，偏斜、土性差异对冻结壁温度影响均较大，偏斜对膨胀性黏土影响尤其明显，与某矿冻结法凿井在地层-400 m以上砂黏分界处发生的多根冻结管断管事件较为吻合，研究成果可以为类似深层矿井冻结施工提供参考。
2020年06期 224-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 7164K] [阅读次数：109 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：68 ] |[引用频次：0 ] - 李振宏1;2;崔加伟1;2;李朝柱1;2;姜博宇3;黄婷1;2
萨拉乌苏组、水洞沟组和马兰黄土是青藏高原东北缘弧形构造带乃至鄂尔多斯高原西部晚更新世发育的3套重要的沉积层系，但三者之间的沉积接触关系一直存在着争议。以红寺堡盆地为研究对象，在路线地质调查的基础上，结合砂岩石英颗粒表面扫描电镜分析及黏土矿物含量分析，查明3套地层之间的纵横向变化关系，确定红寺堡盆地晚更新世接受黄土沉积的最早时限及所处的古气候背景。研究认为：红寺堡盆地萨拉乌苏组与水洞沟组和马兰黄土之间是上下叠置关系，湖盆中心萨拉乌苏组上覆水洞沟组，湖盆边缘萨拉乌苏组上覆马兰黄土；水洞沟组与马兰黄土之间为同时异相的相变关系，在湖盆中心为湖相沉积，在湖盆边缘地形相对较高的部位，则为同时期的风成黄土沉积；红寺堡盆地接受黄土沉积的最早时限为萨拉乌苏组沉积末期，萨拉乌苏组顶部局部可见风成沉积的柱状节理，砂岩石英颗粒表面具有水成和风成兼顾的特征。红寺堡盆地晚更新世经历了温暖湿润-寒冷干旱-温暖湿润-寒冷干旱的气候变化过程，在萨拉乌苏组二段与水洞沟组中部，伊利石和绿泥石含量表现为相对低值，而蒙脱石和高岭石含量表现为相对高值，蒙脱石含量明显增加，但同时又有高岭石矿物的出现，总体上反映了温暖湿润的古气候特征，两期温暖湿润的环境分别对应于深海氧同位素曲线MIS3与MIS5阶段，具有全球对比意义。研究成果为鄂尔多斯高原西部生态环境的演化及综合治理提供了基础地质依据。
2020年06期 233-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 16676K] [阅读次数：107 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：92 ] |[引用频次：0 ]