首页期刊导航|煤田地质与勘探
期刊信息/Journal information
煤田地质与勘探
中煤科工集团西安研究院
煤田地质与勘探

中煤科工集团西安研究院

王丽

双月刊

1001-1986

ccrimtdzykt@vip.163.com

029-81778075 81778078

710077

陕西省西安市高新区锦业一路82号

煤田地质与勘探/Journal Coal Geology & ExplorationCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中文核心期刊，被美国EI PAGE ONE数据库、美国能源研究院《煤文摘》（COAL ABSTRACT）和国际能源机械《煤文摘》（COAL HIGHLIGHTS）等12种数据库和文摘期刊收录。主要刊载煤田地质、矿井地质、煤层气、水文地质工程地质、环境地质、煤田物探、矿井物探、探矿工程等方面的新发现、学术论文、先进经验和技术革新成果。
正式出版
收录年代

    富油煤研究进展与趋势

    王双明鲍园郝永辉王生全...
    1-11页
    查看更多>>摘要：富油煤是集煤、油、气属性于一身的煤基油气资源,针对国内"相对富煤、缺油、少气"的能源禀赋,开发富油煤对缓解我国紧张的油气资源供应局势、实现煤炭的绿色开发和低碳利用具有重要的意义.以富油煤为主要关键词,通过CNKI和Web of Science数据库检索自 1985-2023年底已公开发表的学术论文和专利,统计分析富油煤的发展历程和主要研究内容,梳理了富油煤研究的热点方向与前沿领域,展望了未来发展趋势.研究发现:富油煤热解、赋存特征及沉积环境、孔隙和分子结构、焦油产率预测、微生物降解、资源潜力及开发利用是当前富油煤研究热点内容.富油煤含有热解可生成油气的富氢结构,如脂肪结构的侧链与桥键及缩合芳香核周缘的弱键结构;富油煤多形成于陆相沉积物供应稳定、气候温暖湿润、强还原条件下的沉积环境;孔隙结构影响富油煤的热解反应效率、焦油析出和油气运移,而分子结构(主要为脂肪族氢含量和富氢弱键)决定了富油煤的生油潜力;富油煤通过微生物的水解、发酵、产氢产乙酸和产甲烷 4个阶段向油气转化.随着地质选区技术瓶颈突破及多学科交叉与融合,富油煤富油性评价指标与预测方法、富氢组分的来源与定量判识、原位开发围岩封闭性及其评价方法、微生物降解与热解联作技术将成为今后研究的热点方向.研究成果为厘清当前富油煤的研究方向和未来走势奠定了基础.

    富油煤原位热解富氢结构研究进展前景展望文献统计

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    采动诱发断层活化响应机制特征研究

    孙文斌郝建邦戴宪政孔令君...
    12-20页
    查看更多>>摘要：在煤矿开采过程中,采动引起的应力扰动是导致断层活化的关键因素,这种断层活化是煤矿安全开采面临的主要挑战之一.断层活化不仅易于诱发煤矿冲击地压、底板突水等地质灾害,而且对开采安全构成重大威胁.为分析采动效应下断层构造带的演化机制,通过Flac3D数值模拟软件及相似材料模拟试验,建立采动条件下断层的应力-位移响应模型,进行相关研究.结果表明:开采过程中,扰动对于应力的影响作用要先比位移产生,且应力会出现峰值;当应力出现峰值,达到屈服极限后,扰动对于位移的影响作用逐渐显现;随着工作面不断推进,采动导致上覆岩层大面积垮落,致使上覆岩层与断层带贯通,并逐渐诱发断层带的活化现象;采动影响下,断层活化并不是一次性全阶段活化,而是由上部到下部的逐渐活化,其具有明显的空间性、阶段性特征.明确了断层活化的发生特征,能够有效提高对于断层活化间接引起的冲击地压、底板突水等一系列地质灾害事故的预警预防,对于煤矿安全高效开采生产具有重要意义.

    断层活化采动影响数值模拟相似试验应力分析

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    不同围压与饱和度下含瓦斯水合物煤体能量变化规律

    祝威高霞张保勇吴强...
    21-34页
    查看更多>>摘要：突出煤层瓦斯水合固化是一项新型降低瓦斯压力增强煤体强度的防突技术,不同围压、饱和度下含瓦斯水合物煤体破坏特性及能量耗散规律尚不明确,无法为现场深部煤与瓦斯突出等动力灾害预防提供理论依据.基于三轴压缩试验获取的偏应力-应变曲线,计算并分析不同围压(12、16、20 MPa)、饱和度(20%、50%、80%)下含瓦斯水合物煤体三轴压缩过程中能量变化规律.研究表明:(1)含瓦斯水合物煤体三轴压缩过程中总能量、弹性能及耗散能均随着轴向应变增加而增大,外界做功在弹性阶段和屈服阶段前期主要转化为弹性能,在屈服阶段后期和强化阶段主要转化为耗散能.(2)当围压从 12 MPa增加到 20 MPa、饱和度从 20%增加到 80%,其临界破坏点总能量不断增大,增幅分别为 120.30%和 81.60%,储能极限与临界破坏点耗散能也随围压增加而增大,增幅分别为174.89%和 110.73%,含瓦斯水合物煤体在高围压和高饱和度下吸收能量的能力、抵抗变形破坏的能力及损伤所消耗的能量的量均高于低围压,越不容易破坏.(3)能耗比随着轴向应变增加匀速增大,饱和度 50%和 80%时,临界轴向应变随围压的增加而增大,但随着饱和度增大临界轴向应变对围压的敏感性降低.(4)围压 16、20 MPa下,储能极限随着储能系数的增加而增大,储能系数与储能极限同等具有表征含瓦斯水合物煤体储存弹性能的能力.(5)煤体中水合物生成能够有效降低瓦斯压力,提高煤体峰值强度、临界破坏点总能量、储能极限及临界破坏点耗散能,整体提升幅度 21.11%～42.11%,有利于提升煤体抵抗外力破坏的能力.研究成果揭示了含瓦斯水合物煤体受载损伤能量变化规律,可为深部煤与瓦斯突出等动力灾害的防治提供一定的理论指导.

    煤与瓦斯突出含瓦斯水合物煤体三轴压缩试验能量特征

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    构造煤层顶板爆破跨界面致裂增透机制研究及应用

    高魁王有为乔国栋田宇...
    35-46页
    查看更多>>摘要：深部煤炭开采地质条件恶化,原生煤在多期构造运动作用下形成松软低渗高瓦斯构造煤层,煤层钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实.针对目前构造煤层顶板爆破致裂增透关键技术没有得到根本突破问题,构建试验模型进行煤层顶板爆破相似模拟试验和数值分析,监测跨界面应力波传播和宏观三维裂隙演化形态,再现了爆破应力波传播和煤岩体内部损伤破坏过程.研究表明:(1)构造煤层爆破损伤范围主要集中在爆破孔和煤层上下煤岩交界面附近煤体;构造煤顶板爆破产生跨界面致裂卸压裂纹,爆破损伤沿爆破孔向四周岩体扩展,最后蔓延到煤层底板,爆破孔位置和上部煤岩交界面以及煤层内部的损伤较为严重.(2)爆破应力波从构造煤层顶板传播到煤岩交界面时发生波的透射和反射,透射的压缩应力波破坏煤体;反射的拉伸应力波反作用于煤岩交界面区域岩体.(3)爆破累积损伤产生的跨界面交叉裂纹卸压,使顶板岩层裂隙和构造煤层裂隙贯通,有利于构造煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采.现场应用表明,煤层顶板爆破瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升,瓦斯抽采纯量从爆破前的 0.07 m3/min提高到 1.73 m3/min,体积分数从10.46%上升到 68.50%,并且长时间维持在较高水平.研究成果可为深部构造煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持.

    构造煤模拟试验爆破卸压煤层增透瓦斯治理

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    煤层气水平井开发的理论技术初探——兼论煤层气和页岩气开发条件对比

    王红岩段瑶瑶刘洪林赵群...
    47-59页
    查看更多>>摘要：经过 30 a的不懈探索,我国煤层气开发井型逐渐由直井向水平井开发过渡,水平井开发煤层气的基础理论是制约当前煤层气开发的主要问题.和页岩相比,煤层页理和脆性矿物不发育,非均质性更强,不利于体积缝网的形成.但煤层顶底板封盖强,机械强度高,具备较好的水力压裂条件.部分煤层裂隙被方解石等填充,酸化有利于储层渗透率改善和复杂裂缝形成.因此,建立一套适合煤层气储层特征的水平井开发工艺尤为重要.针对煤层地质特征,从水平井长度优化、簇间距优化、压裂液选择、支撑剂选择、返排率、最终可采储量(EUR)特征 6个方面,系统分析煤层气水平井开发技术经济政策,认为煤层气水平段长度一般不超过 1 000 m,簇间距 15～30 m储层改造效果较好;深部煤层气压裂液中加入滑溜水破胶剂及少量低温辅助破胶剂可提高破胶效率;相比中浅部煤层气储层,深部煤层压裂支撑剂应提高大粒径(0.425/0.850 mm)比例;深部煤层(如大吉区块 8号煤)达到最高产气时的压裂液返排率与威远-长宁页岩气相近;煤层气EUR偏低,但用液强度、加砂强度大,应提高煤层气开发效率及经济效益等.煤层气开发效果受地质特征和开发工程技术协同控制,从地质工程一体化角度,提出下步煤层气水平井开发的对策,指出应进一步优化煤层气水平井开发工艺;完善水平井钻完井与配套技术,降低单井钻完井成本;依据煤粉迁移规律,实现煤层气水平井控粉有序返排,提高排采效果;依据游离与吸附气赋存比例,优化生产控制技术提升单井EUR.

    深部煤层气页岩气开发条件储层对比水平井

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    川东南南川区块龙潭组深部煤层气成藏特征及勘探前景

    郭涛金晓波武迪迪解飞...
    60-67页
    查看更多>>摘要：四川盆地东南缘南川区块Y2井直井自喷日产气 1.3×104 m3,获四川盆地东南缘深部煤层气勘探战略突破.为了系统揭示南川区块深部煤层气富集高产规律,通过区域地质、测试、化验及生产资料,从煤岩煤质、孔裂隙发育特征、含气性、可压性入手,开展深部煤层气成藏特征及勘探潜力评价.结果表明:研究区深部煤储层全区稳定分布,厚度在 1.5～4.2 m,镜质体随机反射率Rran在1.6%～2.2%,为高镜质组含量、低灰分煤层,为煤层气成藏提供了物质基础;煤储层为"微孔-微裂隙"型储层,微孔占比达 78.4%,其比表面积贡献达 95%,利于煤层气吸附与保存,微裂隙发育,利于压裂改造及气体渗流;煤层具有"高含气量、富含游离气"的特征,总含气量 12～37 m3/t,深部煤层气游离气占比一般在 24%～36%,吸附临界转换深度在 1 500 m左右;深部煤层水平应力差异系数小,煤体结构好,顶板为良好的应力隔档,天然裂缝与最大主应力夹角小,具有良好的可压性;丁山、林滩场等盆缘宽缓背斜及盆内高陡背斜是川东南深部煤层气勘探的有利区带.研究成果对川东南深部煤层气勘探具有重要的指导作用,也可为全国类似盆地深部煤层气勘探提供借鉴.

    川东南深部煤层气龙潭组赋存状态成藏特征可压性

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    煤系水平井定向射孔压裂裂缝扩展机制

    庞涛姜在炳惠江涛贾秉义...
    68-75页
    查看更多>>摘要：复杂含煤地层顶板水平井射孔压裂是增加煤层透气性、提升瓦斯抽采效率的关键,而地层结构和射孔位置影响裂缝扩展形态.考虑地层结构特征及射孔位置,建立压裂工程地质模型;基于有限元方法构建数值模型,研究射孔位置、地层条件、垂向应力与水平应力差对裂缝扩展的影响,并进行工程验证,提出施工建议.结果表明:射孔孔眼位置存在全部位于煤层中、全部位于顶板岩层中和部分位于顶板部分位于煤层 3种情况.孔眼位于煤层中,裂缝受到界面的"阻隔"作用,对煤层改造有利;孔眼位于顶板,当顶板层理发育,垂向应力与最小水平主应力差大于 2 MPa时裂缝能够穿越层理和界面进入煤层,而顶板完整时,应力差大于-2 MPa裂缝即可在孔眼诱导作用下进入煤层,顶板层理和界面对裂缝垂向扩展具有"阻挡"作用,结构完整地层有利于裂缝的垂向穿层扩展;孔眼部分进入煤层,对裂缝起裂、扩展产生明显诱导作用,形成沿界面的水平缝和进入煤层的垂直缝,无论顶板是否完整,都能形成有效改造裂缝.当射孔孔眼距煤层较远、孔眼与煤层间弱面发育、水平应力大于垂向应力或压裂施工规模不足时,建议采用深穿透射孔、分支孔等能够沟通煤层的工程措施,以保证压裂效果.研究结果在陕西韩城某煤矿的井下分段压裂施工中进行了应用,试验孔瓦斯抽采效果良好,可为类似地质、工程条件下的压裂施工提供借鉴.

    煤系水平井定向射孔水力压裂裂缝扩展

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    蒙陕接壤区煤层顶板涌水水源智能判别方法

    王皓孙钧青曾一凡尚宏波...
    76-88页
    查看更多>>摘要：蒙陕接壤区煤炭高强度开采诱发的煤层顶板水害问题日益凸显,高效智能地判别煤层顶板涌水水源是顶板水害防治的关键.以蒙陕接壤区3个典型矿井为研究对象,将无机指标K++Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO4 2-、HCO、-3TDS和有机指标UV254、TOC、溶解性有机质(DOM)的荧光光谱作为判别指标,利用主成分分析法(PCA)对 80组地下水水样数据进行主成分提取,提出一种人工鱼群算法(AFSA)改进随机森林(RF)的PCA-AFSA-RF顶板涌水水源智能判别方法.首先,建立PCA-RF判别模型,其准确率(Ac)、精确率(Pr)、召回率(Rc)和F-measure指数(f1)分别达到了 83.00%、83.17%、80.42%和 79.57%;其次,通过AFSA对PCA-RF判别模型中决策树数目、树深和内部节点分裂所需的最小样本数进行寻优,在AFSA中引入遗传机制以避免陷入局部最优,建立基于PCA-AFSA-RF的煤层顶板涌水水源智能判别模型,该模型Ac、Pr、Rc、f1 分别达到 92.18%、91.11%、87.58%和88.82%,较PCA-RF分别提高 9.18%、7.94%、7.16%和 9.25%,回代准确率达到 97.50%;最后,利用该模型对 12个矿井水水样进行判别,结果与现场实际相一致,表明AFSA改进后的PCA-RF模型具有更好的准确性和泛化能力.研究结果可为煤层顶板涌水水源的准确判别提供新方法.

    蒙陕接壤区顶板涌水无机-有机指标机器学习智能判别

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律

    齐跃明周沛周来蒋丹...
    89-100页
    查看更多>>摘要：高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难.以某闭坑矿区为研究对象,选取SO4 2-作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO4 2-污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响.结果表明:SO4 2-在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大 10倍,空间变异性增强;闭坑 5、10、15 a后,最大水平迁移距离分别为 215、414、612 m,最大垂向迁移距离分别达到 50、65、70 m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO4 2-迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO4 2-浓度变化对扩散系数的敏感度更高.基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了"源头减量-过程阻断-末端治理"的综合防控与治理方案.研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴.

    闭坑煤矿酸性矿井水硫酸盐导水裂隙带采动效应综合防控

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    灰岩在烧变过程中的热破裂机制试验研究

    张卫强曹志成周琦忠王左券...
    101-110页
    查看更多>>摘要：自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化.为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石热破裂的规律,并结合数值模拟和微观结构测试揭示其发育机理.结果显示:(1)方解石填充裂隙、层理等相对软弱结构面的热破裂温度阈值在300～400℃,完整岩石结构的热破裂温度阈值在500℃左右;600℃之前的热破裂形态较简单,基本是直线型裂纹,且宽度较小、数量较少;700℃以上出现宽度和长度显著增大的弧形热裂纹,热裂纹两侧试样的颜色有明显区别,靠近热裂纹的白色部位还发育一些连通弧形裂纹的次级小裂纹;800℃时,试样颜色全部变白,结构完全破碎,成散体状.(2)从微观结构和热应力角度阐释灰岩热破裂发育机理,发现试验温度路径下试样的热破裂主要发育在降温过程中,且最大热应力差主要在靠近试样表面的近似环形带上分布.500℃以下的热破裂成因主要为热应力在试样的原始缺陷处集中,并超过了部分软弱结构的抗拉强度;500℃以上受热应力与矿物分解共同控制,500℃以上升降温过程中的最大热应力基本超过灰岩的抗拉强度,且菱镁矿、白云母、白云石等矿物逐渐分解,逐渐增多的内部缺陷为应力集中提供有利条件,加剧了热破裂的发育;当温度达到 800℃时,热破裂发育程度很高,且白云石和方解石快速分解,生成CaO,部分CaO在冷却过程中与空气接触生成Ca(OH)2,热裂纹与主体矿物分解共同导致试样结构的破碎.研究成果可为岩体破裂和地质结构演化分析奠定基础.

    灰岩热破裂热应力矿物分解温度阈值成因机理

      原文链接:
    • 国家科技期刊平台
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据