鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气共生组合特征
摘要：煤炭资源的多重价值体现在含煤岩系中多种矿产资源的共生组合与共采潜力,除煤层自身之外,煤层气、页岩气、致密砂岩气等煤系非常规天然气（煤系气）共生共存的现象已日趋受到业界的关注。研究这些煤系非常规气的共生组合模式,有助于煤系气的综合勘查和开发。通过对鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气成藏地质条件的研究,以典型钻孔的岩性组合、沉积序列和测试数据分析为例,确定了煤系气的有利层段。结果显示：区内太原组上段、山西组下段,以及延安组一段上部、二段和三段具有煤系非常规气的勘探潜力,如JM107钻孔延安组三段876～897 m处,4煤和4上煤附近,为良好的煤系气层段。据此,建立了3种煤系非常规气共生组合模式,初步探讨了煤系非常规气的共生耦合机制。青藏高原北部煤系赋存的板块构造控制
摘要：青藏高原北部（青南地区）构造背景复杂,从石炭纪至侏罗纪均有煤系沉积,煤炭资源较丰富,板块构造格局是控制其形成和分布的主要因素。系统研究该地区煤系的形成演化和区域构造的关系,有助于揭示青藏高原北部煤系资源赋存的规律,服务煤系资源的综合勘查和评价。通过对青藏高原北部区域构造背景及煤系特征的分析,结合野外地质调查工作,总结了研究区煤系分布在空间和时间上的特征,建立了煤系形成的两大类3级共9种构造-沉积模式,并详述了各模式煤系的特征。据此,以不同成煤时代的煤系为研究对象,进一步分析了其成煤作用与盆地构造演化的关系和各时期成煤盆地的构造演化模式,以及区域构造对煤系的后期改造作用。初步探讨了青藏高原北部区域板块构造对煤系赋存的影响。青藏高原北部成煤地质背景及煤系矿产资源特征
摘要：为摸清青藏高原北部煤系矿产资源的种类和分布状况,开展了青藏高原北部成煤地质背景和煤系矿产资源特征研究。通过实地调查、典型样品测试及资料综合分析,总结出青藏高原北部主要成煤时代为早石炭世、晚石炭世、晚二叠世、晚三叠世及早中侏罗世,煤系可划分为昆仑山、积石山、唐古拉山、土门—巴青、昌都—芒康等5个赋煤带;主要的煤系矿产有煤炭、煤系气、天然气水合物、煤中锗镓以及煤系石膏、高岭土、优质灰岩等。在成煤环境、煤化作用、构造演化等的共同作用下,尕马羊曲地区形成煤-煤中锗共生矿床;开心岭—乌丽地区形成煤-煤系气-天然气水合物共生能源矿床;唐古拉山地区的巴贡组（T3bg）、那益雄组（P3n）、杂多群（C1zd）、加卖弄群（C2j）均具有形成煤-煤层气-煤系页岩气共生能源矿床的资源潜力。华北煤中金属矿产的种类和分布特征
摘要：华北赋煤区煤中广泛存在与煤炭成因有紧密联系的多种金属矿产,通过煤系矿产的调查研究,笔者讨论了华北煤中金属矿产的种类和分布特征。结果表明：1煤中金属矿产是一种新型的金属矿产类型,具有分布稳定,资源储量大的特点,往往能形成大型或超大型金属矿床。根据这类矿产的赋存特征、品位含量等因素,以及与煤系的共伴生关系,将矿床类型划分为煤型大宗金属矿床、煤型稀有金属矿床和煤型放射性矿床3种矿床类型。2华北地区煤中金属成矿有其特定的时空分布,成矿期也仅限于石炭二叠纪成煤期,在其他成煤期仅呈现金属元素异常,而未能形成矿床。煤中锂仅在准格尔煤田黑岱沟、管板乌素6号煤层及平朔安太堡矿区石炭二叠纪煤中含量达到工业品位。煤中镓异常富集到成矿床规模的也仅在鄂尔多斯盆地东侧大同、平朔、西山、柳林、阳泉等地的石炭二叠纪煤层中。高铝煤主要分布在内蒙古、山西等地的石炭二叠纪煤层煤中,在平面上煤灰中Al2O3的含量总体呈北高南低趋势,可能与北部阴山物源区的搬运距离有关。煤中铁分布在桌子山煤田西南部（西来峰断裂以西）的个别煤矿区,含煤沉积与＂西北型＂的羊虎沟群相当,分布范围局限,资源储量也很有限,但它代表的是一种新的煤中金属类型。基于AHP的灰色聚类法的煤中铝、镓资源评价体系
摘要：铝、镓资源是重要的战略性矿产,在煤中广泛分布。目前对煤中铝、镓资源研究日益增多,但尚未形成科学合理的资源评价体系。根据煤中铝、镓资源特征确定出影响其资源评价的10项主要指标,采用层次分析法与灰色理论评价方法相结合,构建出煤中铝、镓资源评价模型。通过专家打分方法,确定出各指标因素对煤中铝、镓资源条件影响权重,并结合当前对煤炭和伴生资源研究现状及相关规定对评价指标进行了赋值。应力约束下储存CO2煤层膨胀变形特性试验研究
摘要：利用自主研发的MCQ-Ⅱ型煤层瓦斯驱替试验装置,对原煤大尺寸（100 mm×100 mm×200 mm）试件,进行了恒定温压（25℃,31 MPa）条件下CO2在贫煤、贫瘦煤和弱黏煤3种煤阶煤中的注入储存试验,对CO2注入储存过程中煤体膨胀变形特性进行了测量分析;并对小尺寸（6 mm×6 mm×6 mm）原煤试件通过CT扫描,研究了3种煤样的微观结构特征。主要结果为：对最小观测尺度为4.5μm的CT重建图像,通过统计分析,发现贫煤孔隙率（4.67%）小于贫瘦煤孔隙率（5.39%）小于弱黏煤孔隙率（12.10%）;在31 MPa体积应力约束条件下,持续12 h的CO2注入过程中,煤体膨胀变形受孔隙压力与CO2吸附变形的共同作用,且体积膨胀百分比与CO2注入储存量呈线性关系;在注入储存相同量气态CO2条件下,贫煤体积膨胀应变大于弱黏煤大于贫瘦煤;由于煤体层理性结构特征,弹性模量在垂直与平行层理2个方向上的差异性,煤体在垂直层理方向膨胀应变大于平行层理方向应变,且2个方向膨胀应变均与CO2储存量呈线性关系。基于Curvelet变换的地震资料弱信号识别及去噪方法
摘要：针对地震资料中背景噪声较强,有效弱信号淹没其中难以识别,且在时间域地震有效信号和随机噪声又较难分离的问题,尝试将其通过Curvelet变换进行信噪分离。在Curvelet的不同尺度域采用自适应阈值函数对噪声进行压制,保留有效信号系数;同时,阈值函数中引入不同尺度域地震剖面信噪比,通过与信噪比相关的权值系数降低具有高信噪比的尺度域阈值,从而保留被随机噪声淹没的弱信号;最后对残留噪声系数再应用中值滤波,进一步压制噪声,突出弱信号。与常用于弱信号识别处理的小波变换,以及Curvelet变换的固定阈值处理方法相比,具有多尺度多方向性的Curvelet变换能够更加有效的刻画地震信号,结合自适应的阈值处理时,在弱信号识别及去噪方面具有明显优势。白垩系含水地层立井突水淹井治理技术
摘要：结合五举煤矿主立井在穿过白垩系含水地层时遭遇的突水淹井事故,分析了事故特点并确立治理方案,提出了西部富水地层立井普通法施工突水淹井事故的综合治理技术。以静水位施工水下混凝土止水垫截水为先导工作,实施控制性排水协同壁后注浆封水,最后进行工作面渐进式高压深孔预注浆堵水。介绍了水下混凝土止水垫的参数设计、特制底卸式吊桶和水下自流平特制混凝土配比、水下止水垫浇筑与养护工艺、止浆垫联合加固及渐进式深孔预注浆等技术。成功解决145.68 m水下360.97 m3/h的涌水井筒淹井事故,为西部地区立井普通法施工及其防治水工作积累了实践经验。基于注浆试验的深井软岩CT分析
摘要：深井注浆围岩内部结构复杂而隐蔽,目前尚缺乏对其强度等特性定量测试分析的有效方法,通过三轴压力相似模型试验,制作了高应力深井破坏软岩等效试件,采用优化的浆液配比和自主研发的MYZJ-2型实验室液压注浆系统对破坏软岩进行了实验室注浆试验,测试注浆后试件单轴抗压强度,利用CT扫描技术对注浆试件裂隙变化情况进行了观测研究,并分析了试件内部裂隙分形维数变化规律。研究结果表明,采用水灰比1∶0.6,膨润土比例为水泥重量4%的超细水泥浆液对等效破坏泥岩试件注浆加固后,试件承载能力得到一定程度恢复,且峰后残余强度较注浆前提高约40%,韧性能力提高,试件内部裂隙基本被浆液填充,裂隙分形维数由注浆前1.385减小到注浆后1.074,注浆效果较好。综放开采顶煤放出体理论计算模型
摘要：从理论上描述了综放开采顶煤放出体的形态及影响因素,引用散体介质力学中的Berg-mark-Roos模型（B-R模型）,考虑了综放支架对顶煤放出过程及放出体的影响,通过散体顶煤三维放出相似模拟和PFC3D数值模拟,得到了重力加速度修正系数K,对B-R模型进行了改进,改进后的模型可以准确描述顶煤放出过程,得到了顶煤放出体理论形态。支架掩护梁-散体顶煤和顶煤-顶煤之间摩擦因数f的差异会导致顶煤放出体左右两侧散体颗粒临界运移角度θG的不同,使放出体向支架前方超前发育,这一放出体理论形态与BBR研究中顶煤放出体呈＂切割变异椭球体＂的形态相吻合,使用该理论模型可预测不同顶煤厚度条件下的放煤时间。近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究
摘要：围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3＋4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20～30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3＋4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。沿空巷旁支护适应性原理与支护方法
摘要：沿空留巷作为无煤柱开采技术的重要组成,在薄及中厚煤层等条件下已经试验成功,但对于厚层坚硬顶板来压剧烈状况,沿空留巷效果差。本文在分析坚硬顶板岩梁剧烈运动特征的基础上,提出了沿空巷旁支护适应性原理,包括载荷适应性和变形适应性两方面;构建了＂柔-强＂组合巷旁支护力学结构模型,即采用柔性材料缓冲坚硬顶板先期剧烈沉降、高强材料承担顶板后期作用,发明了定量确定巷旁＂柔-强＂巷旁支护体分层厚度的方法;初步探讨了采空区矸石压缩与巷旁支护的流变协同力学特征,推导了采空区矸石压实稳定时间计算公式,分析了巷旁支护强层材料流变性能要求。现场试验表明,采用该方法实现了坚硬顶板条件下的沿空留巷,推动了无煤柱绿色开采技术进步。煤矿充填开采连续曲形梁形成与岩层控制理论
摘要：在充填开采大量工程实践和物理相似试验基础上,提出了充填开采上覆岩层连续曲形梁理论模型,当密实充填率达到一定条件时,顶板不会产生断裂,仅发生弯曲变形,形成连续的曲形梁,能有效地控制关键层的沉降变形。阐述了连续曲形梁的几何特征和力学特征,指出了顶板形成连续曲形梁的条件。通过建立力学模型,计算得出了连续曲形梁变形的理论解和便于工程应用的工程解,进一步分析得到连续曲形梁与关键层的量化关系,为密实充填率的设计提供了理论依据。此外,对连续曲形梁的三维模型及其理论解和数值解做了一些有益的分析和探索,揭示了充填开采对岩层变形的控制机理。基于响应面法的充填体强度增长规律分析
摘要：为了研究充填体强度形成过程中水泥、细矸率和减水剂用量对充填体力学性能的影响,在对煤矸石、粉煤灰等充填材料物化性能分析的基础上,采用中心复合实验法研究了水泥、细矸率和减水剂用量对充填体的不同龄期强度特性影响规律,建立各个养护龄期的充填体强度响应面回归模型,为现场不同龄期的充填体强度预测提供了一个科学的方法。结果表明：在整个养护龄期内,充填体强度随着水泥、减水剂的掺量增大而增大,随着细矸率的增加而降低,但降幅不大。充填体的早期强度不仅受水泥、细矸率、减水剂的单一因素影响,而且三因素间的交互作用影响显著,其中1 d强度特性回归模型为二阶响应面,3 d强度为三元二次式。充填体中后期强度受水泥、细矸率、减水剂的单一因素影响,三因素间交互作用不明显,其对强度的影响顺序为：水泥〉减水剂〉细矸率。基于有限体积法的煤粒瓦斯放散无因次分析
摘要：根据煤粒瓦斯解吸放散的特点,基于达西定律,建立了圆柱形煤粒瓦斯放散微分方程,并运用有限体积法对方程进行处理。引入无因次准数,对瓦斯放散微分方程及运用有限体积法进行离散处理后的方程进行无因次化。通过编写Visual Basic计算机程序对方程进行解算,得到不同时间不同节点处煤粒内部瓦斯压力变化曲线、瓦斯解吸速度变化曲线、瓦斯累积解吸量变化曲线和瓦斯含量变化曲线。通过分析无因次曲线图,并给出应用实例,进而得到煤粒瓦斯解吸放散规律。瓦斯抽采过程中钻孔位置对煤层参数演化影响的试验研究
摘要：利用自主研发的＂多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统＂,开展了煤层非均布应力状态下不同钻孔位置条件的煤层瓦斯抽采物理模拟试验,以探讨抽采过程中的瓦斯流动特性及钻孔位置的影响规律和作用机制。对结果进行分析表明：抽采过程中瓦斯压力降低先快后慢,变化形式符合weibull分布函数,温度变化趋势与瓦斯压力基本一致;与钻孔距离越近,瓦斯压力和温度降低越快,瓦斯压力梯度也越大,相反,瓦斯压力梯度则越小;应力集中区对煤层瓦斯流动有一定的屏障作用,不利于气体流动和抽采效率的提高,而渗透系数较高的卸压区有利于瓦斯气体的流动;对拟合所得的Weibull参数分析发现,钻孔位置对瓦斯抽采效率有明显影响,卸压区抽采时位置参数和尺度参数都相对较小,标示着较大的瓦斯压力降低速度和较好地抽采效果,且抽采量也是最大,因此认为采用单一钻孔时,卸压区抽采是相对优化的方式,研究结果对煤层瓦斯抽采提供了参考。不同瓦斯压力下煤岩三点弯曲断裂特性研究
摘要：为探求含瓦斯煤I型裂纹断裂韧度及断裂过程裂纹扩展特性,以原煤制作中心直裂纹半圆盘三点弯曲试样为研究对象,利用自行研制的带视窗的含瓦斯煤岩试验装置,开展了不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤I型裂纹断裂特性研究。研究结果表明：在瓦斯赋存状态下,随瓦斯压力的增大,I型断裂韧度及断裂能耗呈逐渐降低的趋势;含瓦斯煤试样扰度逐渐增大,试样在破坏前塑性形变逐渐明显;裂纹初始扩展速度显著增加（瓦斯压力由0增加至1.5 MPa时,其初始扩展速度由78 m/s提高至239 m/s）,且随裂纹长度的增加,扩展速度明显降低;通过数字散斑方法,清晰的描述试样表面变形及裂纹扩展过程,并得到裂纹扩展前的损伤区域。缝槽水压爆破导向裂缝扩展实验研究
摘要：针对西南地区薄煤层在使用传统深孔预裂爆破技术增加煤体透气性时,爆生裂缝无序扩展至顶底板引发顶底板失稳破断的技术难题,结合刻槽爆破裂缝导向性和水压爆破高效性,提出缝槽水压爆破技术。通过实验对比分析了耦合装药爆破、缝槽空气不耦合爆破、缝槽水压爆破形成的裂缝特征及应力演化规律。结果表明：缝槽水压爆破能大面积定向预制二维平面裂缝;在相同装药量下,缝槽水压爆破制造的煤体暴露面积是缝槽空气不耦合装药爆破的1.42倍、耦合装药爆破的11倍;其爆炸应力峰值略高于耦合装药爆破,达到割缝空气不耦合装药的1.5倍。而且,缝槽尖端方向应力变化大于其他方向,引起更大的质点振动,利于煤岩体破断,导向裂缝起裂和扩展,更有利于保护煤层顶底板。
