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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

    安徽省关闭煤矿资源调查及其综合利用研究

    刘飞跃陈澫赟杨科段敏克...
    1-11页
    查看更多>>摘要：[目的]在煤炭资源持续高强度开发与能源供给侧结构性改革的背景下，安徽省关闭了一批资源枯竭、产能落后的煤矿，而关闭煤矿仍赋存有地下空间、遗煤、瓦斯、矿井水、土地与基础设施设备等资源，开展关闭煤矿资源再利用具有现实的工程价值和经济效益。[方法]统计自 2013年以来安徽省59座关闭煤矿基础信息和再利用现状，分析关闭煤矿分布特征、遗留资源与再利用潜力;构建安徽省关闭煤矿数据库与WebGIS云平台，实现关闭煤矿信息查询分析与可视化;以潘一矿与石台煤矿为例，分别介绍遗留瓦斯抽采与半地下抽水蓄能的关闭煤矿再利用方案。[结果和结论]结果表明:安徽省关闭煤矿主要集中分布在两淮矿区，部分关闭煤矿关闭时间较短、遗留资源丰富、产权隶属清晰，再利用潜力较大;潘一关闭煤矿综合使用封闭墙压管抽采、原抽采钻孔抽采和地面钻井抽采的立体化遗留瓦斯抽采技术，实施关闭煤矿采空区"排水-抽采-利用"的一体化工程，3年内累计抽采瓦斯量 4 840万m3、发电 8 590万kW·h、直接经济效益 5 120万元，同时保障了相邻矿井的安全生产;石台关闭煤矿拟建设半地下抽水蓄能电站，地下空间可提供有效库容 30万m3、装机容量 35 MW。案例分析表明安徽省部分关闭煤矿资源再利用在技术经济上具有合理性，但仍需开展进一步深入研究。

    关闭煤矿WebGIS云平台瓦斯抽采抽水蓄能安徽省

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    超临界CO2脉动压裂-渗流耦合试验系统研制与应用

    刘佳佳张云龙聂子硕高志扬...
    12-20页
    查看更多>>摘要：[目的]为了有效强化煤层气抽采效果，将脉动压裂与超临界CO2 压裂相结合，提出了利用超临界CO2 脉动压裂煤(岩)的新思路。[方法]自主研发了超临界CO2 脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统，介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能，然后开展了室内真三轴条件下超临界CO2 脉动压裂-渗流试验及超临界CO2 脉动压裂-声发射监测试验。该系统结合独立伺服系统与中央数字系统控制三向应力，采用双泵型恒速恒压泵脉动给压，具有高精度、全过程、真三轴、承载高温、高压及高应力的特点。[结果和结论]试验结果表明:超临界CO2 脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统可以实现良好的脉动压裂功能。超临界CO2 脉动压裂后，煤体渗透率较压裂前呈增大趋势，增大了 2～9倍，且煤体渗透率皆呈现良好的指数变化规律。在声发射-超临界CO2 脉动压裂时期，煤体产生了新的裂隙通道，该通道由压裂孔中心直接贯穿至煤样表面，且可观测到超临界CO2 流体直接从煤中喷出，故超临界CO2 脉动压裂具有一定的扩展和连通裂隙的作用，能够有效提高煤层气的抽采效果。研究成果为强化深部低渗煤层增透技术提供了一定的试验支撑。

    超临界CO2脉动压裂真三轴渗流特性声发射

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    郑庄北中深部煤层气水平井产能影响因素及开发技术优化

    张聪李可心贾慧敏张武昌...
    21-32页
    查看更多>>摘要：[目的]沁水盆地郑庄北中深部煤层气早期采用压裂直井开发，整体表现为低产低效。采用单支套管压裂水平井开发后，单井产量达到直井的 10～50倍，目前已成为主体开发井型，但各井产量差异较大。为明确郑庄北中深部煤层气分段压裂水平井产能影响因素，改善开发效果。[方法]基于郑庄北部水平井开发实践，结合地质特征与工程参数，分析了中深部煤层气水平井产能的主控因素，并针对性提出实现中深部水平井高效开发的建议。[结果和结论]结果表明:单支套管压裂水平井产能受地质和工程因素综合影响。地质条件下，中深部储层含气饱和度明显高于浅部储层，整体资源富集;高产井主要分布在构造曲率较小的平缓区域内;原生煤层射孔段数与水平井产气效果呈正相关关系;研究区水平主应力差介于 8～16 MPa，且随埋深增加而增大，无法形成复杂缝网是导致前期产气效果差的原因。工程条件上，当井眼轨迹方位与最大水平主应力方位夹角为 60°～90°时产气效果最好，井平均稳产气量可达到 9 700 m3/d;水平段越长，煤层稳产气量越高;采用泵送桥塞射孔压裂方式的水平井产气效果明显优于油管压裂方式，稳产气量随压裂规模增加而显著提高，压裂参数中施工排量对改造效果的控制作用显著，当排量<7 m3/min时，水平井稳产气量整体小于 2 000 m3/d;当排量增大到 8～10 m3/min时，稳产气量逐渐增高;当排量保持在 10～12 m3/min，稳产气量持续稳定在 10 000～12 000 m3/d;当排量提高到 16～18 m3/min时，稳产气量突破 18 000 m3/d。最后，优选含气性、构造曲率、煤体结构、地应力等地质参数与水平段长度、压裂段数、单段压裂液量、单段压裂砂量、施工排量、砂比等工程参数，通过灰色关联法分析了中深部水平井产能主控因素。结果表明煤体结构和压裂规模是影响水平井产能的主要因素。提高原生煤层钻遇率与选点效率以及进一步提升施工排量及压裂规模是实现研究区中深部煤层压裂水平井更高产能的主要途径。

    沁水盆地郑庄北部中深部煤层气压裂水平井压裂规模施工排量

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    新疆准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气孔渗系统特征

    陈河青杨兆彪李道清徐苗苗...
    33-43页
    查看更多>>摘要：[目的]新疆深部煤层气资源丰富，其中准噶尔盆地白家海凸起侏罗系煤层是深部煤层气勘探开发的有利目标区。深部煤层气孔渗系统直接决定了深部煤层气的可采性。[方法]以新疆油田2023年最新施工的彩煤 2-004H评价井为基础，基于扫描电镜观察，压汞-低温液氮-二氧化碳吸附、低场核磁共振、CT扫描，变温压孔渗实验，结合数学建模，深入研究了本区侏罗系西山窑组煤的孔渗系统。[结果和结论]结果表明:(1)研究区深部煤储层孔隙类型以植物组织孔和气孔为主，孔裂隙发育，形态多为板状和狭缝状，孔裂隙连通性好，多为开放型孔。(2)全孔径表征结果显示，超微孔最为发育，其次为中孔和过渡孔，各类型孔隙发育较为均匀，总孔比表面积和总孔容较大，接近于贫煤和无烟煤，暗示了其吸附性和储集能力较强，其主要地质原因在于其煤层为特低灰分(平均灰分在 5%左右)煤、煤岩显微组分中主要为丝质体和结构腐殖体，且处于构造高部位的煤储层断裂发育。(3)考虑温度和有效应力对孔隙率和渗透率的影响，建立了研究区孔隙率和渗透率与埋深的关系式。与鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块深部煤相比，不论是常规孔渗结果，还是模拟原位储层条件下的孔渗系统，白家海凸起深部煤储层孔隙率和渗透率均较大，原位储层条件下孔隙率介于 8。60%～10。21%，渗透率介于(0。04～0。21)×10-3 μm2。即本区深部煤储层孔渗系统，不仅储气能力较强，同时其导流能力也较好。

    准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气全孔径表征孔渗系统

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    煤层采动底板突水物理模拟试验研究进展与展望

    张平松欧元超
    44-56页
    查看更多>>摘要：[目的]底板突水受特定地质构造、水-岩-应力及采掘扰动等因素叠加作用影响，具有复杂性、隐蔽性、突发性等特点。[方法]物理模拟试验能较好地还原底板岩层与承压水赋存环境、直观展现采动底板裂隙扩展及突水路径演化全过程、实时获取灾变各阶段多源数据信息，因而在底板突水研究方面具有独特优势。[结果和结论]对底板突水经典理论、标准规范、模拟试验及工程实践等方面的研究成果进行了回顾，重点梳理了试验加载装置及水压模拟方式、相似材料研制及其特性指标、监测技术及其观测系统设计 3个方面的研究进展，其中在模拟水-岩-应力耦合环境下的三维模型底板突水全过程信息捕捉方面有较大突破。面对数智化研究大背景，分析当前底板突水物理模拟试验领域存在的不足，并据此指出未来应重点关注大型三维底板突水综合试验平台研制、基于标准化的多特性相似材料配比数据库建立、多相多场多维耦合监测预警系统构建、人工智能等数智化技术融合应用研究等发展方向。提出的思考有助于从装置、材料、技术等方面提升未来物理模拟试验水平，从而更好支撑煤矿底板水害数智化防治基础研究工作高质量发展。

    底板突水物理模拟试验装置相似材料监测技术展望

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    测线布设形态与测点缺失对采煤沉陷预计参数反演的影响

    郭庆彪余庆郑美楠罗锦...
    57-68页
    查看更多>>摘要：[目的]准确的采煤沉陷预计参数是实现全周期绿色开采的重要基础依据，基于测线沉陷数据进行反演是获取上述参数的主要手段。[方法]为定量分析测线布设形态与测点缺失对采煤沉陷预计反演的影响，在基于黑猩猩优化算法构建概率积分模型沉陷预计参数反演方法的基础上，结合数值模拟实验反演得到 6种测线形态和 3个不同位置(最大下沉区域、边界区域和拐点区域)测点缺失时的采煤沉陷预计参数，并揭示其对参数反演结果的影响机理。[结果和结论]结果表明:采用黑猩猩优化算法反演的参数精度较高，下沉系数q的中误差均不超过 0。01，影响角正切值tanβ的中误差不超过 0。04，开采影响传播角θ0 的中误差约为 1。1，平均拐点偏移距s0 的中误差优于 10 m。观测线形态改变对θ0 影响较小，但对q、tanβ和s0 影响较大，当观测线布设成非标准形态时，单纯依赖参数反演方法可能导致反演结果的失真。当工作面为非充分采动时，最大下沉区域测点缺失对tanβ和θ0 影响不大，但随着最大下沉区域缺失测点的增多，最大下沉信息含量逐渐减小，q和s0 会逐渐减小。边界区域测点缺失对参数反演影响较小，但会影响下沉盆地移动范围及边界角、移动角等角量参数的确定。拐点区域测点缺失占比不超过 40%时，测点缺失对参数反演影响较小，但拐点区域测点缺失占比超过 40%时，随着缺失测点的增多，曲线形态失去控制，q和s0 会逐渐减小，而tanβ逐渐增大。由于采煤沉陷预计参数间具有强相关性，在适应度函数准则为预测残差平方和最小的约束下，当测线形态改变或测点缺失时，可通过缩小参数寻优范围或插值方法削弱其对参数反演结果的影响。

    开采沉陷参数反演概率积分模型观测线特征黑猩猩优化算法

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    不同加载速率下青砂岩破裂演化规律及能量利用效率分析

    赵环帅潘永泰乔鑫王星宇...
    69-78页
    查看更多>>摘要：[目的]研究不同加载速率下岩石破裂演化规律及能量利用效率是岩石破碎加工领域亟待解决的问题。[方法]基于室内试验进行青砂岩细观参数标定，建立青砂岩宏-细观力学响应关系，采用颗粒流程序，研究不同加载速率下青砂岩应力-应变曲线与应力链分布特征，从破裂特征与裂纹特点方面分析青砂岩的破裂演化规律，并分析青砂岩破裂过程中的能量利用效率。[结果和结论]结果表明:(1)青砂岩在破裂过程中，应力-应变曲线表现为峰前线弹性、峰前塑性变形和峰后逐步失稳阶段，拉力链导致青砂岩裂纹扩展，最终破裂是压力和拉力链相互作用的结果。(2)不同加载速率下，青砂岩破裂可分为剪切破裂、贯穿破裂及混合多级破裂阶段，剪切与贯穿破裂阶段是剪切力起主要作用，而混合多级破裂是拉伸力主导的破裂模式。拉伸裂纹在破裂过程中起主导作用，生成速率明显高于剪切裂纹，总裂纹生成速率达 2 400。81 m/s。(3)青砂岩断裂能的演化可分为缓慢增加、急剧增大与趋于稳定阶段，在加载速率为 0。05 m/s时，最大能量利用效率为 0。088%。研究结果不仅从细观层面对岩石破裂演化规律及能量利用效率进行了初步探索，也可为岩石破碎过程中工艺参数的合理选择提供指导。

    青砂岩加载速率颗粒流程序力学特性力链断裂能

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    煤电基地CO2和CH4遥感监测及时空特征分析

    徐燕飞陈永春李静刘晓舟...
    79-90页
    查看更多>>摘要：[目的]CO2 和CH4 是煤电基地能源生产活动中的主要温室气体排放种类，其监测与时空分布是研究区碳监测体系建设的重要内容。[方法]以安徽淮南市为例，利用GOSAT、OCO-2和Sentinel-5P这 3种卫星数据进行研究区 CO2 和 CH4 浓度监测，得到 CO2、CH4 柱浓度(XCO2 和XCH4)变化和分布情况，采用源清单法分析CO2 行业和区域排放特征，同时采用Pearson相关系数和多元回归方法分析影响研究区XCO2 和XCH4 浓度的主控因素。[结果和结论]结果表明:(1)基于GOSAT和OCO-2卫星融合数据分析显示，淮南市 2016-2020年XCO2 和XCH4 浓度整体呈增长趋势，期间XCO2 浓度增加 12×10-6、XCH4 浓度增加 23×10-9;XCO2 浓度和累计发电量的Pear-son相关系数为 0。98，XCH4 浓度和累计煤炭产量的Pearson相关系数为 0。99，均呈极强相关。(2)利用Sentinel-5P卫星搭载的对流层观测仪(TROPOMI)高分辨产品数据分析淮南市各区域XCH4 浓度分布时空特征发现，研究区秋季XCH4 浓度高于夏季，XCH4 浓度受能源生产和农业生产两方面的影响。(3)源清单法得出淮南市一级源分类CO2 排放最多的为化石燃料固定燃烧源，占全市CO2 总排放量的 89。59%，化石燃料固定燃烧源中电力供热占比 99%以上;主要为淮南市潘集区和凤台县燃煤电厂CO2 排放;源识别显示集中分布在淮南市北部的火力发电厂为研究区CO2 最主要排放源。(4)影响研究区XCO2 浓度的主控因素为地区生产总值、累计发电量和第二产业产值，影响XCH4 浓度的主控因素为累计煤炭产量、第一产业产值、播种面积。研究结果对我国"双碳"目标下煤电基地碳监测体系构建与完善具有重要的参考意义。

    碳排放遥感监测XCO2XCH4主控因素多元回归分析煤电基地安徽淮南市

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    川西磨西断裂湾东地热水化学特征及成因机制

    黄珣张云辉李晓吕国森...
    91-101页
    查看更多>>摘要：[目的]地热能开发是实现碳达峰、碳中和的重要途径。磨西断裂位于川西鲜水河断裂南段，拥有丰富的地热资源，是未来地热能开发的重点区域。[方法]对四川磨西断裂湾东地热区开展水文地球化学研究，通过水化学相关性分析其水-岩作用过程，利用地热温标、硅-焓混合模型等方法计算其热储温度、冷热水混合比例，采用氢氧同位素探明补给来源和补给高程。[结果和结论]结果显示:磨西断裂地热水的水化学类型包括HCO3·Cl-Na型和HCO3·SO4-Ca·Mg型。地热水的水化学组分主要受水-岩作用(泥盆系大理岩方解石矿物溶解)影响，其中HCO3·Cl-Na型地热水在磨西断裂深部受岩浆水混合和CO2 脱气作用影响。HCO3·Cl-Na型地热水热储温度较高(159。16～228。57℃)，沿磨西断裂循环深度较大;HCO3·SO4-Ca·Mg型地热水的热储温度较低(111。02～138。04℃)，沿次级构造草科断裂运移，循环深度较小。地热水的补给来源均为大气降水和深部岩浆水，补给区为湾东地热区西部贡嘎山，补给高程在 2 382～2 981 m。本次研究探明了湾东地热区存在 2种不同成因模式，其水化学特征和热储温度差异显著，可为该区地热能开发提供更具针对性的理论依据。

    地热水水-岩作用热储温度补给来源成因模式四川磨西断裂

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    多源煤基固废胶结充填体力学及变形破坏特征试验研究

    杨科张继强何祥魏祯...
    102-114页
    查看更多>>摘要：[目的]为研究多源煤基固废胶结充填体的力学特性及变形破坏规律，选择 5种典型煤基固废，开展了煤基固废胶结充填体(Coal-Based Solid Waste Cemented Backfill，CBSWCB)的单轴压缩、声发射响应及微观结构测试试验。[方法]分析了CBSWCB单轴抗压强度的影响因素和交互作用，建立了基于交互作用的抗压强度影响因素四维空间可视化模型，结合CBSWCB的声发射及微观结构特征，阐明了单轴压缩条件下的力学演化特征及宏观变形破坏规律，从微观角度进一步论证了CB-SWCB承载过程中水化反应机理及宏细观联系。[结果和结论]试验结果表明:(1)单轴抗压强度的主要影响因素是质量分数，而炉底渣掺量的影响程度最小。(2)单轴压缩下CBSWCB的宏观变形破坏由塑性、弱劈裂破坏逐渐向脆性、剪切破坏转化。(3)CBSWCB试件声发射参数演化可以分为上升期、平静期、活跃期、稳定期，声发射累计振铃计数曲线呈现明显的"阶梯状"增长，累计振铃计数在上升期和平稳期内缓慢增加，在活跃期急剧增加，在稳定期逐渐趋于平缓。(4)水泥掺量偏低以及多源煤基固废充填材料属性差异导致水化反应程度有限，水化产物数量较少是CBSWCB单轴抗压强度普遍偏低的主要原因。研究结果可为多源煤基固废用于充填开采提供一定参考依据。

    煤基固废胶结充填体变形破坏声发射特征空间可视化水化反应

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