浅埋近距煤层开采覆岩与地表裂缝发育规律及控制

我国西部神府东胜煤田主要赋存浅埋近距煤层,煤层埋藏浅,覆岩上部厚松散层大范围分布,近距煤层开采导致覆岩与地表裂缝发育严重,加剧了原本脆弱的生态环境进一步恶化.为探究浅埋近距煤层开采覆岩与地表采动裂缝发育规律,掌握其控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采为背景,结合实测统计分析、物理模拟和分形理论,掌握浅埋顶部...     

鄂尔多斯盆地南部延安期成煤环境

本文运用多学科综合研究方法，将鄂尔多斯盆地南部划出深覆水区不成煤环境，浅湖、滨湖浅覆水区，以草本植物为主要质料、厚度薄而有稳定成煤环境；而湖坪地区为间断性覆水，又由发育了一系列流体系的亚环境，严格控制了成煤条件。     

山东五图煤矿李家崖组煤与油页岩共生沉积特征研究

为了研究断陷盆地内煤与油页岩共生发育的沉积环境特征,以山东五图煤矿古近系李家崖组为研究对象开展研究。通过对李家崖组进行岩石学、沉积学等研究发现,该组内共发育5种煤和油页岩共生组合类型,自上而下为:油页岩-煤层组合(OS-C)、煤层-油页岩-煤层组合(C-OS-C)、油页岩-煤层-油页岩组合(OS-C-OS)、煤层-油页岩组合(C-OS)、油页岩-其他沉积物-煤层组合(OS-M/S-C);这些共生组合主要发育在三角洲、滨浅湖和半深湖环境。在湖泊发育初期,一般发育孤立的煤层或油页岩;在湖泊快速扩张期,构造较为活跃,沉积环境变化较快,各种共生组合均可发育;随着水体逐渐变深,共生组合中煤层厚度逐渐减小,油页岩的厚度逐渐增大;在湖泊稳定沉积期,主要发育油页岩-煤层组合,该时期油页岩的厚度最大、最稳定;在湖泊萎缩期,可以发育多种共生组合,主要发育煤层-油页岩组合,水体逐渐变浅,共生组合中煤层厚度逐渐增大,油页岩的厚度逐渐减小;在湖泊消亡期一般不发育油页岩,仅有煤层发育,煤层厚度较大和稳定性较好。在横向上,从滨岸向湖中心,煤和油页岩共生组合中煤的厚度逐渐变薄、尖灭,而油页岩则逐渐变厚,在湖中心厚度达到最大。整体而言,断陷盆地中构造的频繁活动和水体深浅变化,是控制煤与油页岩共生发育特征的主要因素。     

黑龙江七星河含煤盆地古近纪-新近纪沉积相及层序地层特征

黑龙江省东部七星河盆地是一新生代聚煤盆地,其含煤地层为古近系宝泉岭组、新近系富锦组。宝泉岭组由各级砂岩、泥岩、炭质泥岩以及褐煤组成,发育滨浅湖相、深-半深湖相、三角洲平原相,属于湖泊沉积体系、三角洲沉积体系。富锦组主要由泥岩、粉砂岩、中砂岩、含砾粗砂岩及煤层、炭质泥岩、硅藻岩组成,发育滨浅湖相、扇三角洲平原相,分别属于湖泊沉积体系和扇三角洲沉积体系。层序SI相当于宝泉岭组,发育低位体系域、湖侵体系域和高位体系域,煤层主要发育高位体系域中后期,成煤环境以滨浅湖淤积沼泽为主。层序SII相当于富锦组,主要发育湖侵体系域、高位体系域,局部地区发育低位体系域,煤层亦主要发育高位体系域中后期,成煤环境以扇三角洲淤积沼泽和滨浅湖淤积沼泽为主。层序SI、SII的高位体系域中后期,盆地基底沉降速率和物源供给处于相对平衡状态,主要发育了扇三角洲淤积沼泽、滨浅湖和滨浅湖淤积沼泽环境,发育可采煤层。     

浅埋近距离煤层群开采覆岩与地表移动破坏规律研究

为掌握浅埋近距离煤层群下行开采覆岩破坏及裂隙带发育规律,以红柳林煤矿浅埋近距离煤层群开采为例,采用相似材料模拟和数值模拟研究,对浅埋近距离煤层群下行开采的覆岩破坏特征及裂隙带发育高度进行研究,结果表明：2^-2煤开采的初次来压步距约为60m,周期来压步距约为15m; 2^-2煤覆岩关键层破断后,导水裂隙带高度增长速度变大,并直达地表,高度达165m,裂采比大于27.5;多煤层开采下,3^-1、4^-2煤层导水裂隙带高度发育至上覆煤层底板后均发生突增并直达地表,最终导水裂隙带高度为175m,煤层的重复采动使得地表移动和变形值增大,破坏程度增加;多煤层重复采动导致工作面两侧应力释放,较单煤层开采最大应力值变小。研究结果可为近距离多煤层的安全高效开采提供参考。     

综放开采条件下软弱覆岩破坏特征及防治水技术研究

煤层回采后覆岩破坏特征与煤层开采方法及覆岩性质相关,覆岩破坏特征主要指导水裂缝带发育高度及其形态,是顶板水害防治的关键技术参数。在分析矿井水文地质条件的基础上,采用钻孔冲洗液漏失量观测、数值模拟与经验公式3种方法综合确定了敏东一矿软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度,结果表明:综放开采厚度为7.7 m时,导水裂缝带发育高度为80 m。研究成果填补了我国北方大雁、扎赉诺尔、伊敏河等矿区的研究空白。通过对南一采区东西翼水文地质条件的对比分析,发现西翼水文地质条件较为复杂,提出以加强煤层顶板探放水与控制煤层开采厚度为主的防治水技术方法,并计算出工作面不同范围内的煤层开采厚度。     

黄河流域陕北煤炭开采区厚砂岩对覆岩采动裂隙发育的影响及采煤保水建议

煤炭开采活动导致的煤层顶板覆岩地质条件变化及采动裂隙发育是损害地下关键含水层的直接原因,也是造成矿区生态环境退化的根源。煤层顶板覆岩结构中发育的厚砂岩作为一种典型的地质条件,其对覆岩采动裂隙的发育规律具有重要的影响。为此,在分析研究区主采煤层赋存地质条件及其分布规律的基础上,选择陕北煤炭开采区曹家滩煤矿主采2?2煤层顶板覆岩为地质原型,采用FLAC3D数值模拟平台模拟分析了厚砂岩不同厚度和位置对覆岩采动裂隙发育形态和发育高度的影响,并以此提出了相应的“采煤保水”建议。结果表明:研究区2?2煤层顶板覆岩中厚砂岩平均厚度25 m,距2?2煤层平均间距76 m;厚砂岩距煤层30 m时,覆岩采动裂隙表现为“矩形—L形—马鞍形”的动态变化特征,距煤层70 m时表现为“L形—倒梯形—马鞍形”变化特征,距煤层大于95 m时全程表现为“马鞍形”特征;覆岩采动裂隙最大发育高度随厚砂岩层位的升高而先减小后增大;厚砂岩厚度H≥30 m、距煤层间距L>95 m,或H≥60 m、L>60 m时,可有效阻挡采动裂隙向上发育贯穿厚砂岩;在充分考虑厚砂岩对覆岩采动裂隙发育规律的影响,选择合适的空间位置和开采阶段进行合理的覆岩减损和保水防治,实现“边采边治、边采边护”的绿色开采模式。该研究成果可为黄河流域中游陕北煤矿区煤炭开采与生态环境保护协调发展提供理论指导。      

山东翟镇井田煤层风氧化特征及影响因素

该文通过对翟镇井田上组煤风氧化特征及发育规律的分析,找出了影响煤层风氧化为煤层上覆煤系地层厚度、煤层顶板岩性和煤层顶板岩石的裂隙发育程度等多方面因素,依此为翟镇井田上组煤的风氧化范围的预测提供了依据。     

内蒙古乌兰盖盆地早白垩世岩相古地理研究 及油气地质意义

乌兰盖盆地白垩系下统大磨拐河组可划分为冲积扇相、湖泊相、湖底扇相3种沉积相类型.以煤层作为等时对比标志层(煤层位于K1d2段),编制了乌兰盖盆地白垩系下统大磨拐河组K1d2-K1d4段地层厚度等值线图、最深煤层深度等值线图和砂泥比等值线图.研究结果表明:乌兰盖盆地中轴线地区在早白垩世时期存在2个深湖相区,这一地区是深色泥岩广泛分布的地区;紧邻深湖区逐渐过渡为灰绿色砂泥岩相的浅湖相带,地形坡度和缓,东南侧和西南侧坡度起伏大,其间发育有2个孤立、平行盆地边缘的浅湖相区;浅湖相区的间隔地带为滨湖相区,岩性主要为1套浅灰色砂岩夹砾岩的组合,盆地沉积物质来源于北部巴音宝力格古陆和南侧大兴安岭古陆.通过岩相古地理展布特征分析认为,乌兰盖盆地下白垩统大磨拐河组(K1d)生烃坳陷位于巴其北坳陷和高力罕坳陷的半深湖—深湖沉积区,该区地层沉积厚度大、范围广,是下一步油气地质调查和勘探的重要层位.     

曹家滩井田煤层赋存及保水开采条件

曹家滩井田是榆神矿区规划的一个特大型煤矿,规划能力10M t/a,该井田煤炭资源丰富,煤层稳定,煤层厚度大,埋藏适中,煤层上覆普遍发育有红土隔水层,煤层开采对萨拉乌苏组地下水影响较小,是理想的保水开采区。论述了煤层特征及开采技术条件,认为该煤层厚度,埋藏深度适中,适合建设机械化综采矿井。     

潮水盆地侏罗系沉积特征及找煤潜力

潮水盆地侏罗系为完整的断陷湖泊充填沉积序列,沉积环境属多种沉积体系,具有低位体系域—湖侵体系域—高位体系域的多层序旋回的特点。下侏罗统为断陷初始形成期的湖泊沉积,具有断陷盆地形成初期“填平补齐”的沉积特点。地层厚度变化大,沉积相变快。在层序中可识别出低位体系域与湖侵早期体系域。低位体系域主要发育了冲积扇、辫状河道、滨浅湖砂砾、洪积物等;中侏罗统为裂陷发展期湖泊沉积,为盆地内主要含煤岩组。层序中粒度旋回较发育,通常在每一旋回的上部含煤层或炭质泥岩,层序底部常发育砾岩。在该层序中可识别出局部低位体系域与高位体系域。低位体系域发育河流砂砾沉积和滨浅湖砂砾,常表现出垂向加积或退积序列。而湖侵体系域则以较深水的湖相沉积为特征,常表现出向上泥岩厚度加大的退积式准层序组;同时,亦发育诸多三角洲相沉积;上侏罗统为断陷消亡期沉积,形成低位体系域浅湖、扇三角洲和冲积扇沉积体系。潮水盆地下侏罗统芨芨沟群上岩组和中侏罗统青土井群下岩组均具有成煤的构造、成煤的环境和成煤的物质来源,而找煤的关键是寻找目前技术、经济水平可以达到的赋煤构造。     

准噶尔盆地东部侏罗系西山窑组层序控制下的聚煤规律研究

准噶尔盆地东部地区侏罗系煤炭资源丰富,其中西山窑组是主力含煤层系,具良好的勘探前景。通过钻井资料、测井相特征及岩石组合类型综合分析,明确研究区西山窑组层序构成及层序演化,并对该时期层序控制下的聚煤规律进行了系统研究。结果表明,西山窑组作为一个三级层序,主要沉积于温暖、潮湿的前滨-浅湖-泥炭沼泽环境,其内部进一步识别出低位体系域、湖扩体系域和高位体系域。低位体系域时期不利于泥炭沼泽的持续发育和形成广泛分布的厚煤层;湖扩体系域时期,湖平面不断上升,为泥炭的生成和保存提供了良好条件,该时期研究区西部煤层较厚,由西向东煤层逐渐分叉减薄,同时由北向南逐渐分叉和减薄;高位体系域时期,煤层由西向东厚度逐渐减小,数量也逐渐减少,由南向北煤层分布较为稳定,该时期厚度较大的煤层主要发育于底部且横向上分布较稳定。湖扩体系域时期石树沟凹陷中北部和梧桐窝子凹陷中西部及高位体系域早期石树沟凹陷中南部可作为研究区西山窑组煤层重点勘探地区。     

浅埋煤层过沟开采覆岩裂隙与地表裂缝演化规律数值模拟

浅埋煤层过沟开采在陕北矿区普遍存在,严重威胁着矿井安全生产和生态健康发展。覆岩采动裂隙及地表裂缝的发育是岩体微裂隙的延伸和扩展的结果,为更加系统地研究浅埋煤层过沟开采覆岩微裂隙的演化规律,以陕北安山井田125203工作面为背景,根据现场沟道剖面及钻孔资料,采用Particle Flow Code (PFC)数值模拟平台构建颗粒流数值采煤模型,模拟分析覆岩微裂隙的发育特征、数量变化规律和力链演化特征,揭示微裂隙的发育规律和地表裂缝发育机理。结果表明:浅埋煤层过沟开采过程中,覆岩微裂隙发育表现为“产生–延伸和扩展–聚合成群–贯通成缝”的动态演化过程;根据微裂隙的基本发育特征及分布规律,可将发育全程划分为非连续跳跃式、连续贯通式和横向扩展式3个微裂隙发育阶段;覆岩微裂隙数量随工作面推进距离的增大而增多,非连续跳跃式和连续贯通式发育阶段呈现指数增长特征,分别累计发育微裂隙547和2 867条,覆岩微裂隙逐渐发育至地表;横向扩展式发育阶段呈线性增长特征,累计发育微裂隙11 705条,微裂隙数量随岩层高度的增大而减小;覆岩力链演化过程中,强黏性力链的破坏致使微裂隙发育,局部产生应力集中,强黏性力链拱自下而上逐渐破坏并贯通至地表,导致微裂隙延伸发育至地表形成地裂缝,力链在未贯通岩层的微裂隙两侧和尖端及地表裂缝两侧形成强力链区,微裂隙处形成弱(无)力链区。该研究成果可为陕北矿区浅埋煤层过沟开采覆岩及地表损害防控提供理论指导。      

哈密大南湖煤田详查区沉积环境及聚煤规律

以大量钻孔岩芯资料为基础，研究了哈密市大南湖煤田一井田西山窑组沉积环境类型，共划分出四种成因类型，即扇三角洲前缘沉积，发育较差的扇三角洲沉积，发育完整的扇三角洲沉积，扇前湿地、浅湖沉积。并且通过对西山窑组中段煤层厚度和地层厚度的分析，对该区的聚煤规律和控煤因素进行了研究。为该区开矿及外围勘探提供了宝贵的资料。     

推覆体下煤层构造特征及对综采的影响

对新集二矿推覆体下煤层构造规律进行了初步研究。认为推覆构造对煤层小构造起控制作用;煤层中小断层91%以上为正断层;层滑构造主要分布在11、8、6号煤的浅部,层滑构造是造成煤层厚度变化的主要因素;煤层变薄带呈SEE～NWW方向展布,与主构造线一致;落差3.5m以上断层影响综采工作面布置。     

黑龙江依兰盆地古近系煤与油页岩共生特点及层序地层格架

黑龙江依兰盆地是我国典型的煤与油页岩共生盆地,通过对盆地古近系达连河组层序地层格架下煤与油页岩共生特征进行研究,识别出四种煤与油页岩共生组合,即煤层／油页岩／煤层组合、油页岩／煤层／油页岩组合、油页岩／其它沉积腺层组合及油页岩／煤层组合。将达连河组划分为一个三级层序,其内部可以识别出4个体系域：低水位体系域（LST）沉积期,在地势低洼处发育厚度不大、分布局限的油页岩,向隆起区尖灭;湖扩张体系域（EST）沉积期,4种煤与油页岩共生组合均有发育;湖扩张体系域从早期到晚期、从滨湖到湖中心,共生组合中煤层厚度逐渐减小,油页岩厚度逐渐增大;早期高水位体系域（EHST）沉积期,主要发育厚度巨大、分布稳定的油页岩;晚期高水位体系域（LHST）不发育煤层和油页岩。可容空间增加速率与沉积物堆积速率的相关关系控制了煤、油页岩的发育和相互转换。     

陕西澄合矿区中深部4号煤层厚度变化原因

陕西渭北石炭-二叠纪煤田澄合矿区4号煤层是区内主要可采煤层之一。通过对区内煤层厚度与其上覆煤系厚度、煤中灰分、硫分及煤层顶板岩性-岩相等因素的相关性分析,结合4号煤层成煤期与聚煤期后环境分析,探讨了研究区及其周缘地区4号煤层厚度变化原因。结果显示:4号煤层厚度与上覆煤系厚度、煤中灰分及硫分均呈正相关关系,相关系数分别为0.810 1、0.430 9、0.813 6;该煤层发育于浅水型三角洲沉积体系的三角洲平原地带;煤层厚度变化受控于聚煤期同沉积构造和聚煤期后河流冲蚀作用的双重影响,前者使煤层厚度变化较小,后者对煤层厚度影响较大,甚至出现无煤带。      

梅河盆地梅河组含煤-油页岩岩系成矿特征分析

综合利用野外露头及岩芯观察,岩石矿物组合、有机地球化学和工业分析等资料,对梅河盆地梅河组上含煤段煤与油页岩成矿特征进行深入分析。研究表明,油页岩与煤相比,具有较低的挥发分及有机碳含量,较高的灰分。煤层顶板油页岩与煤层底板油页岩相比,具有较高的挥发分及有机碳含量,较低的灰分。油页岩有机质类型为Ⅰ-Ⅱ_2型,其中,煤层底板油页岩主要为Ⅰ型,煤层顶板油页岩主要为Ⅱ_1-Ⅱ_2型;煤的有机质类型主要为Ⅱ_2-Ⅲ型。梅河组上含煤段发育于盆地萎缩阶段,含煤、油页岩岩系主要发育于扇三角洲前缘-浅湖-沼泽沉积环境,煤与油页岩的成矿序列形成于与沼泽有密切成因联系的浅湖环境,主控因素为浅湖时期的湖平面或沼泽时期的潜水面。     

近海断陷盆地古近纪煤系沉积控煤作用与成煤模式——以山东黄县盆地为例

我国海域区煤型油气资源量丰富,然而海域煤型烃源岩的研究程度却相对较低,严重制约了海域区煤型油气资源勘探。选取与海域区煤盆地成煤时代基本一致、地质条件相似、研究程度高的近海断陷含煤盆地——黄县盆地为例,开展沉积控煤作用与成煤模式研究。在充分吸取前人研究成果的基础上,精细重建了成煤期的古地理格局、演化及其沉积控煤作用。结果表明：(1)黄县盆地古近纪煤系主要发育冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊沉积,可以识别出2个三级层序。煤层主要发育在湖扩张体系域时期的辫状河三角洲、滨浅湖环境。(2)综合恢复了涵盖古近系整个成煤过程的层序I湖扩张体系域和高水位体系域、层序II低水位体系域和湖扩张体系域的层序-古地理格局,并分析其沉积演化特征与沉积控煤作用;煤层主要发育在低水位体系域晚期-湖扩张体系域早期,湖平面缓慢上升的辫状河三角洲前部湖沼环境,并逐步向辫状河三角洲扩展;其次,煤层发育在湖扩张体系域的中晚期,湖平面频繁变浅-变深的湖沼-浅湖沉积环境。(3)建立了古近纪近海断陷盆地2种典型的沉积成煤模式。一是滨浅湖湖沼-辫状河三角洲成煤模式,主要发育在低水位体系域晚期-湖扩张体系域早期湖水平面缓慢抬升的过...     

浅埋采空区大采高条件下覆岩破坏规律

浅埋采空区下远距离煤层开采覆岩破坏直接影响本煤层工作面安全开采和上覆采空区稳定性。针对神东矿区大柳塔煤矿开采实际,采用相似模拟试验、数值计算和现场实测方法研究了2-2煤采空区下伏的5-2煤层开采覆岩运动及裂隙发育规律。研究结果表明,大柳塔煤矿5-2煤层一次采全高开采,覆岩裂隙带贯穿层间岩层导通2-2煤采空区,层间岩层的破断会诱发上覆岩层大面积垮落,工作面出现强烈的矿压显现,同时加剧了上覆采空区围岩结构失稳及地表沉陷。现场实测也表明大柳塔煤矿5-2煤层大采高开采覆岩破坏高度137. 32 m,裂采比20. 2,与模拟结果一致。这些成果可以为大柳塔矿5-2煤层工作面安全开采提供理论依据。