刊名:《煤田地质与勘探》
Coal Geology&Exploration
创刊时间:1973
刊期: 月刊
出版地:陕西省西安市
主管单位:中国煤炭科工集团有限公司
主办单位:中煤科工集团西安研究院有限公司
主编:董书宁
副主编:王皓 秦勇
               James W. LaMoreaux
执行主编:晋香兰
ISSN:1001-1986
CN: 61-1155/P
主页:www.mtdzykt.com

青年编委及其团队成果

  • 高岭土对煤生物产气的影响及微生物群落响应

    何环;黄新颖;黄再兴;张倩;陈子豪;赵晗;任恒星;黄冠华;

    高岭土是自然界较常见的无机矿物,对微生物的生长代谢有促进作用,煤中赋存大量高岭土,而有关其对煤生物产气影响的报道确较少。为探究高岭土对煤生物产气的影响,以陕西榆林煤为研究对象,以驯化的微生物作为产气菌群,通过在培养基中添加不同质量分数的高岭土进行煤生物模拟产气,利用气相色谱仪、酶标仪、傅里叶红外光谱仪、Illumina高通量测序平台,研究CH4产量、总挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids, VFAs)浓度、辅酶F_(420)含量、产气前后煤的有机官能团和微生物群落结构的变化。结果表明:高岭土的添加影响生物产气过程,0~8.0%高岭土添加量可明显分为2个区间,0~1.0%和2.0%~8.0%,产甲烷量、累积产甲烷量和F_(420)在2个区间内呈先升后降趋势,而乙酸和VFAs浓度变化趋势相反;模拟生物产气50 d后,添加高岭土实验组(0.5%)每克煤累积产甲烷量最高可达216μmol,较空白组提高55.4%;同时,添加高岭土可以提高辅酶F_(420)的含量,最高可达48.93 ng/L,也有助于煤中的醇、酚—OH、—NH—和—NH2被微生物利用。高岭土对煤生物产气体系中细菌种群结构的影响规律不明显,仅Firmicutes(厚壁菌门)在0~1.0%和2.0%~8.0%添加区间呈现先增后减的变化趋势;相比之下,高岭土的添加对古菌丰度变化影响较明显,体系中的古菌主要是Euryarchaeota(广古菌门),其中,Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)和Methanobacterium(甲烷杆菌属)是古菌中丰度最高的种属,Euryarchaeota和Methanosarcina丰度在0~1.0%和2.0%~8.0%区间内与甲烷累积产量变化、F_(420)变化趋势一致,Methanobacterium却和VFAs变化趋势一致。由此得出,高岭土的添加会影响榆林煤的生物产气,其产甲烷量、VFAs、F_(420)酶活性、微生物群落结构和煤中有机官能团组成均会发生变化,这为后续研究煤中无机矿物对煤的生物产气的影响提供参考。

    2022年06期 v.50;No.294 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 2067K]
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  • 煤与瓦斯突出煤粉在巷道内运移分布规律试验研究

    张超林;王奕博;王恩元;曾伟;王培仲;

    煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的地质灾害之一,主要表现为瓦斯窒息和煤粉冲击、掩埋。利用自主研制的多功能煤与瓦斯突出模拟试验系统,开展不同瓦斯压力条件下煤与瓦斯突出模拟试验。结果表明,突出启动后,瓦斯气体携带煤粉以射流状喷向巷道。在0.35 MPa低瓦斯压力条件下,瓦斯膨胀能低,突出煤粉初始加速度小,受重力和阻力影响显著,运移形态以沙丘流和分层流为主,并出现多次“加速-减速”过程,最大速度为34.2 m/s;而在2.00 MPa高瓦斯压力条件下,瓦斯膨胀能高,突出煤粉初始加速度大,能有效克服重力和阻力,运移形态以栓流为主,运移速度降低不明显,最大为71.2 m/s。同时,当瓦斯压力从0.35 MPa增加至0.85 MPa和2.00 MPa时,相对突出强度由36.13%增大至52.39%和63.70%,且煤层瓦斯压力越高,突出煤粉运移距离越远,巷道末端集尘袋内煤粉质量占比越高,分别为65.21%、75.05%和87.17%。此外,突出结束后,突出煤粉粉碎率随瓦斯压力增加依次增大,分别为8.1%、21.5%和28.0%,但是粉碎到临界粒径0.075 mm以下的煤粉较少。最后,计算得到不同瓦斯压力条件下突出煤粉破碎指数分别为0.19、0.44和0.56,与相对突出强度具有较好的线性拟合关系。研究结果对揭示突出致灾机制、制定防灾减灾措施具有一定指导意义。

    2022年06期 v.50;No.294 11-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2523K]
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  • 沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟

    刘世奇;方辉煌;桑树勋;胡秋嘉;段卫英;贾慧敏;毛崇昊;

    随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响,建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型,并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟,探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征,提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示,郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高,煤层气合采井组具有较大增产潜力,提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著;排采过程中,煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用,是提高煤层气井排采速率的保障,在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上,适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果,建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主;以3号、15号煤层气合采井增产为目标,产水阶段和憋压阶段,郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12~0.20 MPa/d或动液面降幅12~20 m/d为宜,既可实现煤层气增产,又可避免储层伤害。

    2022年06期 v.50;No.294 20-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2541K]
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  • 煤层水力压裂应力与裂隙演化的细观规律

    李全贵;邓羿泽;胡千庭;张跃兵;宋明洋;刘继川;石佳林;

    水力压裂作为煤层强化增透技术的一种,其应力演化特征及裂隙形态与扩展范围的判断尤为重要。采用离散元数值方法,以导向压裂为背景,建立水力压裂流固耦合模型;通过应力路径、裂纹热点图等手段,探究水力压裂过程中压裂排量、泊松比、天然裂隙密度对应力演化和裂隙演化的影响及其细观规律。结果表明:不同压裂排量下的应力演化方向及最终应力路径曲线形状有着明显的不同,低排量下裂隙附近的应力比值逐渐增大,而在高排量下先增大后减小;煤层泊松比越大,平均压裂半径越低,但对起裂时间及裂隙的扩展形态影响不明显;天然裂隙的发育情况对水力裂隙的扩展起着关键性作用,高裂隙发育煤层水力裂隙扩展的方向性无法预测,应力演化方向会出现反转现象;压裂过程中不同区域的应力演化特征能够反映出裂隙的扩展状态,现场可通过监测压裂区域附近应力变化,判断水力压裂缝网的扩展范围。

    2022年06期 v.50;No.294 32-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 6017K]
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  • 珲春盆地古近纪含煤地层层序–古地理与聚煤规律

    侯海海;李强强;邵龙义;范雪洁;梁国栋;李雅楠;

    珲春盆地是吉林省重要聚煤盆地,分析古近纪珲春组的沉积古地理,总结其层序格架下聚煤规律,可以为研究区煤炭和煤层气资源的勘探规划提供理论依据。基于区域地质、钻孔岩心和测井资料,对珲春组岩相类型、沉积体系、层序–古地理和聚煤特征进行分析。结果表明,珲春组共发育砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和可燃有机岩5类岩石类型和12种岩相类型。根据区域不整合面、河流下切谷冲刷面和沉积体系转换面等3类层序界面,将珲春组划分为3个三级层序,建立了珲春组等时地层格架。基于各三级层序内的地层厚度、砂岩厚度、砂泥比和煤层厚度分布,恢复了各层序岩相古地理,认为珲春组共发育冲积扇、辫状河、辫状河三角洲和湖泊4类沉积体系,具体包括12类沉积亚相和13类沉积微相,物源主要位于研究区的南北两侧。在各层序地层格架内,珲春盆地煤层展布具有明显规律性。层序Ⅰ—Ⅲ,聚煤作用先增强后减弱,厚煤层主要发育在湖侵体系域和高位体系域等碎屑沉积体系明显减弱时期。珲春组主要有3个聚煤中心,分别位于研究区西部八连城地区、南部板石地区和东部的54-9钻孔附近。聚煤中心和地层沉积中心有较好的对应关系,且两者从层序Ⅰ—Ⅲ呈现出由盆地西部向东部再向西部迁移的趋势,成煤古地理单元主要为扇端漫流沉积、辫状河河漫滩、辫状河三角洲平原分流间湾及湖泊滨湖亚相。

    2022年06期 v.50;No.294 41-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 2320K]
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  • 深部煤储层应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响

    刘顺喜;樊坤雨;金毅;于振锋;董佳斌;王长征;

    深部煤储层处于高地应力环境中,其渗透率变化特征与浅部存在较大差异,为研究有效应力对深部煤储层渗透率的差异性影响,以及应力敏感性各向异性特征,以沁水盆地横岭区块15号煤层为研究对象,采样深度1 200~1 700 m,采用覆压孔渗实验,开展平行层理和垂直层理样品在不同有效应力下的渗透率变化规律研究,探究其应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响。结果表明:渗透率随有效应力的增加呈幂指函数降低,平行层理面渗透率总体高于垂直层理面,且在2个方向上渗透率变化规律呈正相关性。选取储层孔裂隙压缩系数、渗透率损害率和渗透率曲率3个参数作为煤储层应力敏感性评价指标,其中,孔裂隙压缩系数随有效应力增加,以5 MPa为界限先后呈现正相关性和负相关性,渗透率损害率和渗透率曲率分别与有效应力呈指数上升和下降的规律。基于应力敏感性参数,推导出煤层气井产能模型,模型显示,不考虑应力敏感性的气井产量高于考虑应力敏感性,揭示了应力敏感性对煤层气产量的影响程度,即在5 MPa生产压差下,气井的产量降低幅度随应力敏感性系数的增大整体呈增高趋势。针对应力敏感性的阶段划分,研究区目标煤层在煤层气排采过程中应采用小–中–大的排采方案来控制生产流量。

    2022年06期 v.50;No.294 56-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2030K]
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  • 掘进巷道突水溃砂高压扰动注浆技术与应用

    赵宝峰;朱明诚;李德彬;

    为了对弱胶结地层条件下的掘进巷道突水溃砂进行治理,以宁东煤田麦垛山煤矿2煤大巷掘进期间突水溃砂为研究对象,针对地面治理工程量大、周期长、井下常规治理风险高等问题,采用井下挡水墙建造、高压扰动注浆、钻注一体化和孔口控压保浆技术,完成了突水溃砂点封堵体的构筑。结果表明:通过在巷道内建造挡水墙,可以有效控制注浆期间的水砂淹没范围,经过对挡水墙及其围岩强度的核算,挡水墙能够至少抵抗1.64 MPa的压力,大于顶板含水层1.2 MPa的水压。首先在距离突水溃砂点较远的区域采用高压扰动注浆建造1号封堵体,将水砂淹没范围进一步缩小,然后在距离突水溃砂点较近的区域继续施工2号封堵体,对突水溃砂点周边进行治理;研发钻注一体化技术及钻具,能够避免钻孔在退钻后塌孔,影响后续注浆,实现钻探和注浆一体化作业。发明了孔口控压保浆装置,达到了在20 MPa注浆压力条件下浆液高效利用的目的;对巷道内松散砂体固结形成的封堵体采用取心和压水试验进行质量检验,取心完整,并且封堵体在1.8 MPa水压的作用下不漏水,说明封堵体质量良好。采用高压扰动注浆对掘进巷道内突水溃砂进行治理,具有安全、高效、经济等特点,并且可以有效避免治理期间二次灾害的发生。

    2022年06期 v.50;No.294 65-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1868K]
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  • 基本顶断裂形式对倾斜煤层沿空半煤岩巷围岩稳定性影响研究及工程应用

    高林;刘鹏泽;张盼栋;吴桂义;康向涛;

    倾斜煤层沿空半煤岩巷由于围岩结构的非对称性和非均质性,受采掘扰动影响,巷道围岩呈现更严重的变形破坏。为揭示不同基本顶断裂形式对倾斜煤层沿空半煤岩巷围岩稳定性的影响规律,采用数值模拟方法针对该类巷道4种基本顶断裂形式下巷道围岩变形特征进行了研究。结果表明:基本顶断裂线位置对该类巷道围岩稳定性的影响程度由小到大依次为:采空区侧、煤柱上方、实体煤侧、巷道上方;基本顶断裂线位于采空区侧时,煤柱轴向、横向应力增速均小于其他情况,垂直位移也最小,煤柱变形在允许范围内,可保持后期对顶板的支承能力,对巷道维护最有利。在此基础上,以贵州某矿1511工作面回风巷为工程背景进行了工业试验,通过理论计算和现场钻孔探测综合分析得出,为避免基本顶断裂线位于煤柱上方靠巷道侧,下一步掘进时煤柱宽度应由3 m改为5 m。掘采期间断面检测结果显示,断面最大收缩率为23.3%,最大非对称变形率为5.2%,巷道整体均匀协调变形,进一步验证了研究成果的可靠性。

    2022年06期 v.50;No.294 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2550K]
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  • 河北平原典型地裂缝场地动力响应特征研究

    崔思颖;邓亚虹;曹歌;于双瑞;慕焕东;李艳杰;

    河北平原地裂缝分布广泛、致灾严重,给当地工程建设和人民生活造成了严重影响。目前对于河北平原地裂缝的研究主要是发育特征、成因机理以及分布等方面,对该区域场地动力特性的研究不足。为讨论河北平原地裂缝对场地动力响应的影响,分别选取该地区具有代表性的地裂缝(高丽营地裂缝和隆尧地裂缝(构造成因)、大名地裂缝(古河道成因)、唐山地裂缝(地震成因))进行野外地脉动测试,并通过傅里叶谱分析、反应谱分析和Arias烈度分析,揭示了不同类型地裂缝场地的动力响应特征。结果表明,地裂缝对场地卓越频率和卓越周期的影响较小,但对场地动力响应强度的影响较大。在地裂缝附近区域具有放大效应,上盘放大倍数达到2.2~2.7,下盘放大倍数达到1.7~2.4,并随着与地裂缝距离的增大逐渐衰减,一定距离后趋于平稳,且活动性更强的上盘的放大效应更明显。不同类型地裂缝对场地动力响应的影响趋势基本一致,但影响范围不同:构造地裂缝场地的放大效应影响范围最大,约24 m,地震地裂缝次之,约22 m,古河道地裂缝最小,约20 m。综合考虑河北平原地裂缝对场地影响范围:上盘约24 m,下盘约20 m。场地放大效应及其影响范围可以为河北平原地裂缝场地工程结构的合理抗震设防提供依据。

    2022年06期 v.50;No.294 81-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 2996K]
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  • 基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

    张成业;李飞跃;李军;邢江河;杨金中;郭俊廷;杜守航;

    遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号(GF-2)卫星高分辨率遥感影像,利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别,并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先,制作高分辨率影像样本数据,通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式;然后,训练深度神经网络DeepLabv3+模型,进行土地利用识别实验;最后,比较不同方法的识别结果。结果表明:研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素,最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73,均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级,验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性,对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。

    2022年06期 v.50;No.294 94-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 4214K]
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  • 黄河几字弯区煤炭基地地质灾害与生态环境典型特征

    申艳军;杨博涵;王双明;寇海波;陈兴;徐雅丽;韩森磊;

    “黄河流域生态保护和高质量发展”现已上升为国家重大战略,黄河几字弯区为黄河流域重要组成部分,也是我国煤炭能源重要聚集区。现区域分布有6个国家级煤炭基地,煤炭产量约占全国的40%,在我国能源安全供给保障中占有“压舱石”的地位。但该区域地处西部干旱-半干旱地区,生态环境脆弱、抗扰动能力差,易在煤炭开采过程中诱发各类地质灾害,产生水位下降、水土流失、土地沙化等生态环境问题,成为该区域煤炭工业高质量发展的核心制约因素。基于前人大量文献、报道及官方统计数据资料,对黄河几字弯区6大国家级煤炭基地地质环境特征予以剖析,并对该区域煤炭基地所面临的主要地质灾害及生态环境问题进行总结,凝练出各自的发育类型及典型特征,研究表明:(1)黄河几字弯区中主要聚煤地层为侏罗纪及石炭-二叠纪地层,区域地质构造相对简单、煤层大多埋藏较浅、厚度大而稳定,适合于开展大规模工业化开采。(2)黄河几字弯区内6大煤炭基地地质灾害处于高度易发区,地质灾害发育特征与地貌类型、采矿过程和人类工程活动密切相关,其中,宁东、神东基地和陕北基地西北部位于风积沙区,主要存在地面塌陷及地裂缝灾害;晋北、晋中、黄陇基地以及陕北基地东南部因位于黄土高原腹地,受季节性强降雨、采煤活动等影响,易发育黄土崩塌、滑坡、泥石流等灾害。(3)区内各煤炭基地生态环境问题及影响程度存在一定差异,其中,神东、陕北煤炭基地以采煤活动引起的地下生态水位的问题最为突出;宁东、神东煤炭基地土地荒漠化问题严峻;而陕北、黄陇、晋中、晋北煤炭基地则主要面临着水土流失问题。研究成果对推动黄河几字弯煤炭资源基地的可持续开发、实现黄河流域生态保护和高质量可持续发展提供基础性借鉴。

    2022年06期 v.50;No.294 104-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 3308K]
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  • 管道穿越对煤系土河床冲刷深度的影响

    王心龙;孙平贺;赵明哲;王靖源;邢世宽;

    为研究管道穿越煤系土河床后对冲刷深度的影响,基于室内构建的煤系黏土质和砂质河床模型试验装置,设置不同管道埋深、管径大小和冲刷流速进行冲刷模拟试验,并利用SPSS 25.0软件对河床冲刷深度与以上3个因素进行多元线性回归分析。结果表明:管道埋深、管径大小和冲刷流速3个因素能够解释冲刷深度71.4%~80.6%的变化,管道埋深显著负向影响冲刷深度,管径大小和冲刷流速显著正向影响冲刷深度。管道穿越会破坏河床颗粒间的原始胶结状态,强化水流的冲刷作用。利用所得线性回归方程对珠海市某管道穿越工程进行安全性验证,考虑了管道埋深与管径大小对冲刷深度的影响,验证结果证明了回归方程的可行性。研究成果为管道穿越工程设计提供一定参考。

    2022年06期 v.50;No.294 118-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 2083K]
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水文地质 工程地质

  • 基于改进型突水系数法治理底板奥灰水害技术

    李凯;李晓龙;

    针对渭北煤田下组煤底板超薄隔水层条件下,煤层开采过程中底板奥灰水害防治技术难题,依托渭北煤田韩城矿区桑树坪煤矿奥灰水害治理课题,基于煤矿井下近水平定向钻进技术,提出底板奥灰岩层顶部利用与注浆改造的防治水思路。(1)考虑底板破坏带失去阻水能力的因素,结合突水系数法确定奥灰顶部利用与注浆改造的临界厚度,采取自工作面两端相向钻进的方式开展定向钻孔探查,依据探查情况,结合压水试验结果,确定钻孔注浆工艺及参数,分析注浆效果。(2)采用地面三维地震、地面瞬变电磁探查采区低阻异常和构造发育情况,采用直流电法或瞬变电磁探查巷道工作面前方富水区,待巷道系统形成后,采用直流电法测深、音频电透视探查巷道和工作面底板下的富水区,采用无线电波透视探查工作面构造及煤厚变化情况。最后根据物探和定向钻探的探查结果,实施检查技术,综合评价带压开采的可行性。研究表明,奥灰顶部富水性弱,可作为相对隔水层利用,突水系数已降至0.073 MPa/m以下,为今后进一步完善《煤矿防治水细则》突水系数临界值的确定提供坚实的依据,确保了工作面安全回采,形成了修正的突水系数法结合“探查-注浆-检查”的奥灰水害防治技术体系,延伸了矿区安全开采下限。

    2022年06期 v.50;No.294 125-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1940K]
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  • 基于组合赋权的加权秩和比法的底板突水危险性评价

    姚辉;尹尚先;徐维;张润畦;蒋知廷;

    煤层深部开采使得煤矿底板水害事故频发,传统突水危险性评价方法评价指标单一、评价结果偏离实际的弊端逐渐显露,造成众多新型评价方法涌现。以河北省华北型煤田东欢坨矿为研究对象,选取含水层性能、隔水层性能、地质条件、煤层条件的评价因素集,综合考虑10个评价因素,建立适用于东欢坨矿的底板突水危险性评价指标体系;利用层次分析法确定各指标主观权重,利用CRITIC法确定各指标客观权重,将2者耦合得到综合权重,兼顾专家主观经验与数据客观信息,保证权重确定的全面性;引入加权秩和比法,构建评价矩阵,依据指标对评价对象所产生的优劣性影响将其分为高优型指标和低优型指标,编秩计算WRSR值,对数据进行分档排序,确定安全、较安全、较危险、危险4个评价等级区间,形成评价模型;利用GIS强大的空间管理及信息处理功能,完成结果的信息展示;将评价结果与实际工程出水位置相比较,发现突水位置都在底板突水较危险区域,并与传统评价方法突水系数法相对比,证明评价模型有效。研究成果形成了煤层底板突水危险性评价新方法,丰富煤层底板突水危险性评价方法的种类,为煤矿防治水工作者提供新思路。

    2022年06期 v.50;No.294 132-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2570K]
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  • 地层形变与地下水位分层监测数据的交叉小波分析

    孔祥如;

    地面沉降通常由于地下水的超采而引发,其发生发展相对于地下水位的变化具有一定滞后性。如何获取准确的地面沉降滞后时间一直是地面沉降研究的重要课题。基于北京平各庄地面沉降监测站2008—2018年地面沉降和地下水位长时间序列的分层监测数据,采用Mann-Kendall趋势检验、连续小波变换、交叉小波变换等方法,分析了不同层位地层形变对地下水位动态的滞后特征。结果表明:中–深层承压水具有1 a左右的主震荡周期,潜水和浅部承压水在大部分时域无显著周期;深部严重沉降层的形变量具有1 a左右的主震荡周期,地下水位与形变量共振周期显著,地层由浅到深形变时滞分别为(16.58±8.91)、(7.16±7.09)和(9.66±6.62) d;浅部弱沉降层中,埋深在32~63 m地层形变量具有1 a左右的主震荡周期,与中层承压水存在显著共振周期,形变时滞为(32.02±9.67) d,其他地层形变量与地下水位无显著周期及相关性。研究成果为构建地面沉降精细化模型、提高地面沉降预测精度以及研究更有效的地面沉降防控措施提供了新的技术思路。

    2022年06期 v.50;No.294 138-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 3431K]
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  • 氨氮在煤矿采空区充填矸石中的运移机制

    李玉嵩;卢宇灿;曹琼;赵丽;朱开鹏;张庆;于洪飞;张垒;

    我国西部多数煤矿区矿井水往往含有较多的生产污水,导致其氨氮含量较高,利用煤矿采空区充填矸石对矿井水进行预处理已成为矿井水及矸石资源化利用的重要措施。以神华神东煤炭集团公司保德矿矸石为充填介质、以矿井水中的氨氮为研究对象,通过模拟采空区的水文地质环境,开展柱模拟实验,结合CXTFIT 2.1软件,研究氨氮在充填矸石中的运移机制,这对于评价煤矿采空区充填矸石对矿井水的预处理效果具有重要意义。结果表明:达西流速3.12 cm/h、25℃时,Cl-在充填矸石中的运移可用CDE模型较好地表征(r2=0.999),较高的纵向弥散系数(D)、溶质分子扩散系数(Df)、机械弥散系数(Dh)和弥散度(λ)值与充填矸石较大粒径、较长运移距离有关,淋出液中总溶解性固体(TDS)和Cl-的质量浓度呈显著线性关系;双点位吸附溶质运移模型能够较好地表征氨氮的运移过程,氨氮的阻滞系数R为23.79,其在矸石上的平衡吸附点位仅占总吸附点位的46%,一级动力学吸附速率常数α为3.5×10-4 h-1;氨氮的孔隙流速及水动力弥散系数远低于Cl-的数值,这主要与高含量的黏土矿物高岭石对氨氮的吸附有关;在649 h的氨氮运移过程中,亚硝酸盐和硝酸盐氮以及pH值均无明显变化,实验中后期TDS稳定,这进一步证实氨氮在模拟的矸石柱运移过程中以对流、弥散迁移及吸附为主,生物转化作用可以忽略。研究结果可为评价我国煤矿采空区地下水库的水质预处理技术提供重要理论依据。

    2022年06期 v.50;No.294 147-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K]
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  • 基于宽窄平台相结合的黄土高边坡优化设计——以陕西省子长市某工业广场高边坡为例

    南宁;李鹏;苏生瑞;董福;马驰;

    山区或丘陵地带建设煤矿工业广场时将面临高边坡问题,不合理的高边坡设计严重浪费土地资源,造成环境破坏和投资增加,也为基础设施带来巨大安全隐患。基于此,以陕西省子长市某煤矿工业广场高边坡为例,借助现场调查、理论分析和数值模拟等手段,综合考虑边坡抗冲刷性和整体稳定性,探讨不同数量、位置和宽度的宽平台对高边坡的应力、应变场和稳定性系数的影响规律,结合模型的开挖量,选取满足稳定性要求且开挖量最少的最优坡形。结果显示:陕北地区粉黄土高边坡最优单坡坡率为1∶0.75,坡高5~6 m;宽平台能改变潜在滑移面位置,当宽平台位于坡脚或坡顶时,潜在滑移面分布以宽平台位置为界,分布于宽平台以上或以下边坡;当宽平台连续分布且宽度较大时,高边坡可视为2个独立边坡来分析计算;高边坡最优坡形为:30 m高边坡单坡高5 m、坡率1∶0.75,窄平台宽度3 m,布置2个宽平台、位置(3)(5)、宽度10 m;50 m高边坡单坡高5 m、坡率1∶0.75,窄平台宽度3 m,布置4个宽平台、位置(3)(5)(8)(9)、宽度14 m。宽窄平台优化组合方式可为陕北地区粉黄土高边坡设计和防护工作提供理论依据和实际指导。

    2022年06期 v.50;No.294 155-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 2313K]
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  • 关中西部眉县城区地热井回灌试验Q-p曲线方程探究

    申小龙;李浩;王伟;成舟颖;

    地热井回灌中,明确回灌压力(p,回灌压力水头)与回灌量(Q)的关系对区域地热绿色可持续开发极为关键。为明确这个关系,以关中西部眉县城区G102井回灌试验先期有关数据为基础,对其进行优化处理,确定3组数据。依据该数据绘制Q-p曲线图,基于压水试验5类曲线特征,判断曲线图可能为抛物线型、对数型及幂函数型。由此,绘制了3类曲线图,差分法判断曲线类型。在判断结果的基础上,应用均衡误差法获得对应方程的参数,并依据先期回灌量数据平均值的最大偏差,确定回灌量允许最大绝对误差范围,最后经过后期实例验证及误差分析。结果表明:(1)在研究区域,此方法所推得方程计算结果与实际相比未超出回灌量允许的绝对误差范围,且相对误差偏差小,可以满足回灌试验中对回灌量的评估。(2)相对误差具有先逐渐变小后变大的特征,出现这种特征的原因与储层的饱和度、压力及非均质岩体等因素有关,超出了方程所包含的约束。(3)结合研究区其他回灌井试验情况,确定该区域主要回灌地层为中元古界宽坪群时,Q-p曲线图为幂函数类型。该研究成果可为下一步该区域地热资源的有效开发提供一定的科学依据。

    2022年06期 v.50;No.294 165-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 2980K]
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煤田物探 矿井物探

  • 覆盖层影响下圆锥型瞬变电磁Occam约束反演

    李哲;杨海燕;岳建华;刘志新;姜志海;苏本玉;张华;汪凌;杨夫杰;

    在地表浅层瞬变电磁勘探中,覆盖层是影响瞬变电磁探测效果的重要因素之一。为了进一步验证覆盖层影响下圆锥型场源装置的探测效果,在瞬变电磁全区视电阻率理论基础上,引入地层信息约束的Occam反演方法,研究了覆盖层不同参数影响下下伏地层的电磁响应特征。研究结果表明:目标层电磁响应强度与覆盖层和目标层电阻率比值有关;当覆盖层电阻率逐渐增大时,目标层反演电阻率与实际电阻率拟合度呈现先提升后降低的趋势,临界点出现在覆盖层与下伏高阻层电阻率相等时;当覆盖层厚度增大时,下伏地层的电磁响应相应减弱,异常区电磁响应峰值出现时间提前,反演后电阻率峰值深度加深。通过加入地层信息约束,下伏地层电阻率与实际电阻率拟合度及层界面分辨率均得到有效提升。研究成果为圆锥型场源野外数据处理与解释提供理论参考。

    2022年06期 v.50;No.294 175-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 2195K]
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  • 面向透明工作面的地质建模插值误差分析

    安林;韩保山;李鹏;代振华;王新苗;

    工作面建模一般通过三维地震、井巷和钻孔测量等探测手段获取工作面的实际展布情况,然后利用插值算法建立相应模型。其中,采样数据是工作面建模的基础,插值算法是工作面模型实现的必经途径。插值算法和采样数据量的大小在不同程度上影响工作面模型的精确性,定量研究工作面模型精确度影响因素将对插值算法优选和采样数据获取量提供重要的参考价值。在工作面探测资料的基础上,通过交叉验证的方法,分别计算对比函数插值、光滑离散插值(DSI插值)和克里金插值的插值误差。为了解决透明工作面建模采样量大的问题,提出相对间距误差,并计算得到13组不同采样比例时模型的相对间距误差。结果表明:(1)透明工作面模型构建过程中,DSI插值、克里金插值和函数插值的平均绝对误差分别为0.015 5、0.022 5、0.231 2,因此,DSI插值算法构建的模型精确度最高,克里金插值算法次之,函数插值算法最差。(2)随着采样数据量的增加,模型的误差逐渐减小,当采样数据量小于10%时,插值误差下降幅度很大;但当采样数据量大于10%时,其下降幅度趋于平缓,建议在构建工作面模型时采样数据量大于10%。(3)在透明工作面模型实际构建过程中,建议采用DSI插值算法;同时根据最低采样数据量分析得到的最佳更新距离和最佳采样间距进行采样,提高工作面局部数据量。

    2022年06期 v.50;No.294 184-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1653K]
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  • 《煤田地质与勘探》征稿简则

    <正>《煤田地质与勘探》于1973年创刊,月刊(2022年1月起变更),中煤科工集团西安研究院有限公司主办,是煤炭地质行业学术与实用技术并重的综合性期刊。主要刊载煤炭地质,矿井地质,煤系气,煤伴生矿产,水文地质,工程地质,环境地质,煤田物探,矿井物探,钻掘工程等方面,具有较高学术、技术水平和实用价值的基础理论、先进技术与方法、先进经验等科研或工程实践成果。本刊发表的文章在国内外具有较广泛的影响,欢迎煤炭地质及相关领域的广大科技工作者踊跃投稿。

    2022年06期 v.50;No.294 190页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
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