煤层采空区“三相”的激发极化特征

激发极化法对煤层采空区、采空积水区、裂隙富水区等情况的探测,可以取得不同的响应特征,具有良好的区分效果。将该方法的物理-电学特性与土力学理论相结合,从土力学中的"三相"（固体、液体、气体）角度对激发极化法探测煤层采空积水等情况的不同特征进行理论分析,并进行了"三相"相关参数（饱和度、孔隙率）与激发极化特征（视电阻率、极化率）之间的关系实验。理论分析及实验结果表明:煤层采空区激发极化特征表现为"高电阻率、低极化率",采空积水区表现为"低电阻率、中-高极化率",裂隙富水区表现为"低电阻率、高极化率";煤层采空积水等不同情况下的激发极化特征与饱和度、孔隙率的变化密切相关。山西晋城某煤矿的工程实例,验证了理论分析成果。      

煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采钻孔钻进工艺

碎软煤层在我国煤矿区分布广泛,具有瓦斯含量高、压力大、渗透率低等特征,在碎软煤层中钻进存在喷孔、塌孔、排渣不畅等问题,导致碎软煤层钻进困难、孔内事故频发,进而影响成孔深度和成孔率,造成瓦斯治理盲区;尤其是随着我国煤矿开采深度的增加,碎软煤层瓦斯抽采孔工作量和成孔难度不断增大。针对碎软煤层瓦斯抽采对钻孔施工需求,研究开发了高转速螺旋钻进工艺、中风压空气钻进工艺、气体定向钻进工艺等实用、经济的碎软煤层高效钻进技术,破解了碎软煤层钻孔排渣护孔、轨迹控制和高效成孔等方面难题,实现了碎软煤层钻孔在服役周期内的长效利用,相关技术在安徽、贵州、山西等地区成功推广应用,达到高效、精准抽采的目的,为矿井安全生产提供了技术保障。     

河流-三角洲体系微相控烃及机理研究:以珠江口盆地恩平组煤系烃源岩为例

河流-三角洲体系煤系烃源岩是重要的油气来源,传统的研究方法主要为单井点分析,对研究区的勘探程度和资料情况的依赖性大,而且认识滞后于勘探,很难在油气勘探和有利生烃洼陷的预测中发挥作用。对珠江口盆地恩平组煤系烃源岩进行系统研究,揭示煤系烃源岩发育的特征和有利地质条件,并将沉积微相分析与烃源岩的地球化学指标(有机质丰度、生烃潜量、氢指数)相结合,提出微相控烃的特点及机理,建立了珠江口盆地恩平组河流-三角洲体系煤系烃源岩的发育模式。珠江口盆地恩平组沉积时期构造稳定,沉积、沉降速率近平衡;气候温暖湿润,植被繁茂,并且河流和三角洲环境的广泛分布为煤系烃源岩的发育提供了有利条件。河流和三角洲环境发育的煤层均呈薄层状产出,纵向上发育层数多,横向连续性差;河流和三角洲环境发育的煤系烃源岩有机质丰度均较高,生烃潜力和氢指数相近,有机质主要来自陆生高等植物。研究区煤系烃源岩非均质性很强,呈现明显的微相控烃的特点,由河道、分流河道向远离河道、分流河道的河漫沼泽、沼泽有机质丰度增高,有机质类型变好,河流的河漫沼泽和三角洲平原沼泽微相是最有利的沉积相带。各微相的古地形、水动力条件、氧化还原条件等古地理条件的不同是造成各微相烃源岩发育差异的重要原因。在上述研究的基础上,建立了反映研究区河流和三角洲环境各微相烃源岩发育差异及煤层展布特征的煤系烃源岩发育模式。     

中国北方烧变岩的分布、特征及研究意义*

中国北方烧变岩分布广泛,见于以昆仑山—秦岭—大别山为界的中国北方地区多个沉积盆地边缘,但地质学家对其研究较为薄弱。野外调查显示中国北方烧变岩主要以4种方式分布: (1)大面积连片分布,(2)沿山脉走向的线状分布,(3)沿河流下切河谷分布,(4)为第四系黄土覆盖。烧变岩主要为侏罗系、石炭—二叠系煤层自燃所致。各类型的烧变岩在中国烧变岩区不同程度发育,具瓷化结构、白化结构、烧熔结构、残余构造、气孔构造、微柱状节理、角砾状构造、垮塌构造、裂缝充填等结构和构造。其颜色以砖红色、赭红色、棕色、钢灰色最为典型,岩石中发育鳞石英、方石英、堇青石、铁堇青石、莫来石等典型高温矿物。中新世以来,中国西部、北部地区构造活动强烈,干旱气候加剧,烧变岩也主要形成于这一时期,但煤层自燃与构造运动、环境变化、古野火事件的耦合关系还鲜有提及,其所蕴含的各种地质信息值得在今后的研究中予以关注。     

双重采动影响下复采煤层巷道稳定性分析与维护方案设计

为了解决薛虎沟煤矿复采煤层回采巷道受双重采动影响下的支护问题,经现场观测,部分巷道顶板存在上部空巷与煤体并存现象,增加了支护难度。通过理论分析和数值模拟的方法对2-106A2巷道在双重采动影响下围岩稳定进行了受力状态分析,并对原支护方案进行了校验,结果表明原支护方案不能满足此条件下的巷道稳定,需要对巷道顶板和右帮(2-106B工作面侧)采取补强支护。利用数值模拟的方法对2-106A2巷道采取补强支护方案后的围岩稳定性进行了分析,模拟结果表明所设计的补强方案合理。另外,在现场采用十字布点法对2-106A2巷道受双重采动影响230 m这段巷道进行了围岩变形量观测,巷道顶板下沉最大量195 mm,左、右两帮移近量分别为124 mm、265 mm,巷道顶板破碎区变形得到了很好的控制,实现了工作面的安全高效回采。     

煤层顶底板采动破坏同步动态监测电性特征分析

随着煤炭开采深度的增加,深部复杂条件下开采的水害问题日益严重。复杂条件下煤层回采过程顶底板破坏动态监测对于工作面突水预测、采煤方法改进等具有重要意义。本文基于并行电法监测技术,结合双模式电极数据采集方式,同时在采煤工作面进行煤层顶、底板全空间地电场特征监测研究,获得了煤层围岩顶底板采动前后电阻率及自然电位同步响应特征。研究表明:顶底板跨孔电阻率监测动态变化可以显示孔间电阻率随采煤工作面逐步推进的动态变化情况,可有效表征顶底板破坏带发育范围,同时顶板垮落造成的电阻率变化程度大于底板破裂引起的电阻率变化程度;自然电位数据可分辨顶、底板岩层及裂隙张合形态、以及破裂程度,研究区域内顶板自然电位值明显高于底板自然电位值,且顶板的破裂引起的自电位变化强度明显大于底板破裂引起的自电位变化。采用多参数对煤层顶底板采动破坏进行同步动态监测,对保障采动工作面安全回采具有现实应用价值。     

黄河北煤田10号煤煤层气储层物性及特征研究

煤层气是一种备受国家重视和开发利用的非常规清洁能源,煤层气储层物性的研究对煤层气资源的评价与开发具有重要意义。以黄河北煤田煤层气开发资料为基础,结合区域地质特征,应用煤层气地质理论对煤田内10号煤煤层气储层物性特征进行了研究。研究发现:10号煤层宏观煤岩类型以半亮煤为主,煤中有机显微组分以镜质组为主,无机显微组分以黏土为主;煤的变质程度比较高,整体进入成熟阶段;10号煤层储层孔裂隙发育、渗透率较低;10煤层对甲烷的吸附能力较强;10号煤层储层压力为2.16~4.20MPa,压力梯度为0.418~0.797MPa/100m,为低压储层至常压储层;黄河北煤田呈单斜构造,10号煤层埋藏深度较深,含水性较好,有利于煤层气保存。