内蒙古二连盆地巴彦宝力格煤田下白垩统赛汉塔拉组层序—古地理与聚煤作用*

二连盆地巴彦宝力格煤田蕴藏着丰富的煤炭和煤层气资源。利用钻孔和测井资料对赛汉塔拉组层序格架下的古地理演化特征和聚煤作用进行研究,识别出3种层序界面类型: 区域不整合面、河道下切谷冲刷面和对应整合面,将赛汉塔拉组划分为2个三级层序,厚煤层主要发育于层序Ⅰ湖侵体系域早期和晚期。采用单因素分析多因素综合作图法,恢复了层序格架下的古地理格局,古地理单元为冲积扇、扇三角洲平原和滨浅湖。有利聚煤环境为扇三角洲平原与滨浅湖过渡带、滨浅湖,具有合适的基底沉降速率并且受到较小的陆源碎屑影响。从层序Ⅰ到层序Ⅱ,煤层厚度减小,聚煤作用减弱;多层厚煤层的形成受基底沉降震荡性、周期性的影响,受可容空间增加速率与泥炭堆积速率比值不断变化的控制。层序Ⅰ发育时期,研究区中部为下一步煤炭资源和煤层气勘探的有利区。     

鄂尔多斯盆地东南部上古生界层序地层格架及含气砂体沉积演化特征*

鄂尔多斯盆地长期存在“南油北气”的固有认识,晚古生代早期砂体不发育与分布规律不清的认识,长期制约了盆地东南部天然气勘探开发的步伐。因此,加强盆地东南部上古生界煤系含气地层地质方面的研究、尤其是层序地层与储集砂体成因研究,对进一步增储上产具有重要理论与实践意义。作者采用Vail经典层序地层理论与方法,对鄂尔多斯盆地东南部上古生界进行层序地层研究: 首先对层序界面进行识别,以岩性、旋回和沉积特征变化作为识别依据,并提出二级层序界面上下岩性组合变化巨大、二级界面之上叠置的低位砂厚度巨大的观点,共将本溪组—石盒子组划分为3个二级层序,11个三级层序;其次根据层序内部砂体堆积、迁移样式对体系域进行了划分。通过大量钻井的层序单元追踪对比与岩心精细描述,重点分析层序格架内主要含气层段本溪组、山西组及盒8段储集砂体的空间叠置关系,结合不同时期基准面旋回变化及其形成机制对其进行探讨,认为优势含气层段储集层中本2段具有障壁迁移、毯式连通,山2段具有低位控砂、面线连通,山1段具有侧向迁移、接触式连通,盒8段具有迁摆叠置、多向连通的特点。     

基于CT三维重建与逆向工程技术的煤体数字模型的建立

为了建立能够表征煤体真实孔隙结构的数字模型,进而进行数值模拟研究,通过μCT225kVFCB高精度CT系统扫描得到了大柳塔煤矿长焰煤CT数据,可观测到的最小孔隙直径为1.94 μm。使用基于Matlab语言的三维重建程序结合逆向工程技术,提出了一种将煤体CT三维数据转换为CAD数字模型的方法。以Ansys建立的煤体有限元模型为例,对煤体瓦斯渗流进行了模拟,分析了煤体孔隙内的速度及压力分布规律,并计算了沿X、Y、Z方向的渗透系数。计算结果表明：在微观尺度下（< 100 μm）煤体渗透系数呈现各向异性,其受煤体结构的影响较明显。提出的基于CT三维重建结合逆向工程技术构建的煤体CAD数字模型不仅可进行有限元分析,同时也可以被EDEM等离散元分析软件所使用,拓宽了煤体CT三维数据的应用范围,丰富了煤体在微观尺度上的研究方法。     

煤岩动静力学参数关系试验研究

煤岩的动、静力学参数关系的试验研究,对研究煤岩的位移和变形特征及工程支护设计具有重要意义。将取自新河煤矿3煤的煤样加工成Φ50 mm×100 mm的圆柱体标准试件;采用500 kHz频率的纵横波换能器分别进行纵横波速度测试;在MTS815.03电液伺服试验机上进行单轴压缩试验,得到静态弹性模量和泊松比。试验结果表明:煤岩动弹性模量与横波速度相关性强于与纵波速度的相关性,煤岩介质的纵波对孔隙和裂隙发育程度的敏感程度要比横波高;煤岩试件Ed/Es比值主要集中在1.4~1.7,室内煤岩试件动、静弹性模量和动静泊松比之间存在较好的线性相关关系。      

基于声发射参量的煤样损伤模型研究

在单轴压缩下煤样损伤模型基本原理的基础上,推导出了基于声发射参量的煤样损伤模型。以原煤为研究对象,在单轴压缩下,对煤样进行声发射实验,验证了基于声发射参量的煤样损伤模型在煤样破坏前是可行的;分析了在单轴压缩下的声发射特性,并提出了基于＂归一化＂声发射累计计数的损伤变量,得到了在单轴压缩下煤样的应变—损伤方程和煤样的一维损伤本构方程。研究结果表明：声发射参量能够反映煤样内部原生裂隙的压密及新裂隙的产生、扩展、贯通等演化过程;基于声发射参量的煤样损伤模型是合理的,反映了声发射事件数和煤样损伤之间的对应关系;单轴压缩下的煤样损伤演化过程,可分为初始损伤阶段、损伤稳定演化和发展阶段、损伤加速发展阶段和残余损伤阶段4个阶段。     

煤岩吸附二氧化碳气体的CT实验研究

利用工业CT技术及应变测量研究不同气压下煤岩的二氧化碳气体吸附性质。研究发现：煤样的应变随吸附时间和气体压力的增加而增加,且在不同方向是不同的,吸附气体导致煤样孔隙率增加;煤样CT图像的灰度均值和灰度标准差随吸附时间和气体压力的增长都表现出增加的趋势。结果表明：吸附二氧化碳导致煤样总体发生膨胀变形,这为吸附提供更多的孔隙表面积而使吸附气体量增加,含气煤样的密度也因此而增大;气体吸附导致的煤样密度均值增加的效应大于体积膨胀导致的煤样密度均值减小的效应;吸附使煤样内部物质分布不均匀程度增加。     

大断面厚顶煤巷道顶板冒落破坏的上限分析

根据大断面厚顶煤巷道顶板的破坏特性,考虑了顶板围岩应力水平与支护荷载的影响,利用Hoek-Brown强度准则及其相关联的流动法则,构造出厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机构。基于塑性力学中的上限分析方法,结合变分原理,推导得到了大跨度厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机制,并以赵楼煤矿某巷道现场实践为例,分析了不同计算参数对顶板冒落破坏机制的影响。计算研究表明：随着岩体经验参数A、抗拉强度、抗压强度及支护荷载的增加,冒落体尺寸随之增大,而当岩体经验参数B、围岩应力及岩体重度增加时,冒落体尺寸则随之减小;冒落体尺寸代表了巷道顶板安全性能的大小,其尺寸越大,表明使巷道顶板发生冒落破坏所需外力功越多,顶板安全性能也越高;岩体经验参数B、围岩应力水平与支护荷载对顶板围岩破裂机制影响较为显著,参数B决定了冒落体的破裂形状,随着参数B的增加,冒落破裂迹线的曲率不断减小;增大支护阻力是提高顶板稳定性的有效途径,其研究结果可为大断面厚顶煤巷道支护设计提供一定的理论依据。     

松软煤层井下泡沫钻进工艺试验

松软煤层瓦斯抽采孔的深孔施工技术在现有的钻进工艺下不能很好的满足要求。为了提高松软煤层钻进的时效和孔深,提出了煤矿井下松软煤层泡沫钻进工艺,并在淮北邹庄矿进行了现场试验。分析了3个试验孔的具体工况,提出了较为合理的解决方法,使钻孔深度达到了200 m。这不仅有效增加了在松软煤层中的成孔深度,提高了成孔率,还降低了孔口的粉尘污染。      

“双端封堵侧漏技术”在探测大采深工作面煤层底板裂隙中的应用

我国浅部煤层的储量在近几年内大量减少,为满足工业生产,人民生活的需要,开采深部煤层成为势在必行的发展趋势,但是,深部采区条件较为复杂,尤其是在华北石炭-二叠型煤田内,底板奥灰水,溶岩水一直都限制着煤层的开采,底板突水占整个煤矿事故中90%以上的比例。大采深工作面受底板承压水的威胁较大,采动造成的裂隙一旦与导升带相连通,形成一导水通道,则会造成底板突水。双端封堵侧漏技术通过将整个钻孔细分为若干单位段,通过测试每一单位段前后两次漏水的差异,从而确定受回采影响下底板的裂隙发育情况和最大发育深度。     

新疆哈密戈壁滩区煤层三维地震勘探实践

本文就新疆哈密地区煤田三维地震工作,讨论了戈壁滩区三维地震工作实施的难点及采用的技术措施,并结合戈壁滩区采集的地震资料的特点对资料处理流程中的叠前去噪、静校正和三维偏移提频处理给予了重点关注.本次勘探表明在戈壁滩复杂地质条件区,利用“专用钻机成孔、高迭加次数、小炮检距、高频组合接收”采集技术,可获得较好信噪比的原始资料,经过精细处理和综合对比解释,地质成果良好.