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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

    煤矿微震监测系统在回采工作面顶板水害防治中的应用

    樊鑫程建远栗升段建华...
    115-127页
    查看更多>>摘要：[目的]随着煤矿开采深度增加，工作面顶板水害风险日益突出，制约了我国煤矿绿色安全高效开采，亟需新型顶板水害监测预警技术。探索井-地联合微震监测系统在回采工作面顶板水害防治中的应用，实现顶板水害风险的透明化智能监测预警。[方法]在工作面上方地表和井下两侧巷道同步布置微震传感器阵列，增加垂向采集空间，提高震源定位精度;提取监测数据时频域特征构建样本数据集，利用支持向量机算法实现微震事件智能识别。[结果和结论]以陕西彬长矿区某煤矿工作面为例，成功识别出 3个煤层顶板应力集中区域，与电阻率监测成果吻合，显示导水裂隙带高达 160 m，波及含水层，显示出回采期间顶板导水通道动态发育全过程。该井-地联合微震监测系统能够高精度识别微震事件，为回采工作面顶板水害风险监测预警提供新技术手段。研究有助于推进微震监测技术在煤矿顶板水害等领域的智能化应用，促进煤矿开采的安全绿色高效发展。

    微震监测回采工作面顶板水害机器学习支持向量机

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    煤矿不等长工作面微震事件空间分布特征及其影响因素

    周金艳杨洪增高杰涛
    128-136页
    查看更多>>摘要：[目的]煤矿工作面倾斜长度变化或者调采是增大工作面突水风险的重要因素之一，探究不等长布置方式给工作面回采带来的危险及影响因素，是深化煤矿水害防治研究、保障工作面安全回采的关键问题之一。[方法]以冀中能源峰峰集团九龙煤矿 15240工作面为工程背景，依据大量微震监测数据，基于STA/LTA模型识别微震事件并进行可视化输出，依据频次变化、平面分布范围、垂向分布特征等多维信息，深入分析了不同阶段的微震活动性和空间分布特点。[结果和结论]结果表明:不等长工作面回采过程中，微震事件呈现显著的时空分布阶段性特征。窄面阶段，处于采动初期，微震主要集中于宽面端附近前阶段窄面区域边缘;宽面阶段，处于采动中期，微震活动向后方宽面区域内部蔓延;进入斜面阶段后，微震则集中分布于巷道转弯处及物探异常区附近。由窄变宽区域、调采区域，呈现底板事件活动性增强、扰动深度增大的特点，是加强水文地质观测的重点区域。回采扰动与上覆煤层抬升引起的应力重新分布、巷道围岩卸压失稳，以及两者的耦合作用是导致不同阶段微震事件产生和分布差异的根本原因。研究揭示了不等长工作面回采引发微震活动的基本规律，为类似工作面矿压监测、底板破坏深度、微震监测水害动态预警等提供了新的理论指导和数据支持，为增强煤矿安全生产能力提供重要的技术支撑。

    微震监测空间分布特征倾斜长度变化采动影响

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    随掘地震地质构造精细监测在山西王坡煤矿的应用

    赵会波覃思陈超关奇...
    137-144页
    查看更多>>摘要：[目的]传统巷道地震超前探技术受限于炸药使用、停掘需求、预报速度、探测范围及能力等方面的不足，难以满足智能掘进工作面的高精度地质构造探测需求。[方法]随掘地震以掘进机截割煤壁的震动为震源，采用数据实时上传、自动处理及动态成像的工作模式，充分利用信息技术和软件支撑，借助于海量数据支撑下的实时连续超饱和叠加，大幅提升了对掘进工作面前方地质异常体的成像精细度。以山西王坡煤矿为研究对象，在 2条掘进巷道中部署了随掘地震监测系统，开展地质构造精细探査。[结果和结论]实际工作中，利用监测作业开展后 48 h内积累的数据，即可对掘进工作面前方 200 m范围内地质异常体成像。在 3217工作面回风巷中，成功揭示了掘进工作面前方 97 m的矸石挤压带反射异常，预报误差 1 m;在 3303工作面运输巷中，揭示了掘进工作面前方 39 m的陷落柱，预报误差 2 m;在 3303工作面运输巷中，揭示了 2处煤层破碎带异常区，其中，一处位于掘进工作前方 148 m，预报误差 1 m，另一处位于掘进工作面前方 211 m外，在前序陷落柱和煤层破碎带遮挡下，依然足以形成较强的成像结果，预报误差 3 m。结果表明:该技术探测精度高、探测距离远且探测能力强，可为瓦斯灾害的防治提供技术支持，为煤矿巷道安全高效掘进提供可靠的地质保障。

    矿井安全随掘地震地质构造煤层破碎带挤压带陷落柱

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    基于各向异性介质理论的煤系地震数据高分辨处理方法与应用

    李慧婷常锁亮张生关雯元...
    145-153页
    查看更多>>摘要：[目的]随着深部资源勘探开发的重要性不断提高，对高精度地震勘探提出了新要求。针对具有强各向异性的含煤地层，传统基于各向同性的资料处理方法不再适用。[方法]提出一种基于水平横向各向同性介质(Transverse Isotropy Medium with Vertical Symmetry Axis，VTI)和方位各向异性介质(Transverse Isotropy with Horizontal Axis of Symmetry，HTI)联合处理的地震数据处理方法。首先，针对含煤地层沉积特征，分析VTI介质特点，采用高阶动校正处理，可以有效消除各向异性在大偏移距数据中引起的同相轴弯曲，保证共反射点远近道能达到同相，提高数据叠加成像质量。其次，针对构造裂隙发育特征，立足于HTI介质的方位各向异性分析，采用OVT域处理方法，通过建立方位各向异性参数场去除不同方位角差异对数据的影响。联合应用上述 2种处理方法，通过制定合理的处理流程，优选关键参数，搭建一套实用的、适合目标地层的各向异性处理校正方法，解决含煤地层在复杂条件下的速度分析、叠加等问题，从而提高煤系地震数据的分辨率和解释精度。[结果和结论]实际应用结果表明，新方法获得的地震数据主频更高、频带更宽，在小构造特征识别和古地理环境刻画方面更具优势，为精细地质解释提供了有力支撑。同时也强调了对含煤地层进行各向异性处理的必要性，推动各向异性处理技术的在宽方位地震勘探中的应用。

    含煤地层VTI介质HTI介质高阶动校正OVT处理

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    煤矿井下碎软煤层气动定向钻进技术与装备研究

    田宏亮张金宝王力方俊...
    154-165页
    查看更多>>摘要：[目的]我国煤层赋存地质条件复杂，碎软煤层分布广泛，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井众多，目前采用钻孔瓦斯抽采是防治瓦斯灾害的有效措施。碎软煤层常规回转钻进存在轨迹不可控、成孔深度浅、抽采盲区大，常规定向钻进卡埋钻事故多、成孔困难、钻进效率低等问题。[方法]系统阐述了煤矿井下碎软煤层钻进技术的发展历程与应用现状，研制了气动螺杆钻具、定向钻机、随钻测量系统、除尘泵车、空压机或制氮机、油雾润滑装置等组成的煤矿井下气动定向钻进装备，并配套开发了气动定向钻进工艺和筛管完孔技术等关键技术，解决碎软煤层定向钻进成孔难题，保障瓦斯抽采效果。利用该成套技术与装备在两淮、山西、贵州等地区煤矿进行的碎软煤层定向钻孔试验。[结果和结论]研究表明:(1)气动定向钻进技术是碎软煤层钻孔瓦斯治理的有效技术手段，其钻进深度普遍达到 200 m以上，最大钻孔深度达 607 m，且可有效控制钻孔轨迹在目标煤层中延伸，煤层钻遇率达 90%以上。(2)现场试验表明，气动定向钻进成孔效果好、施工效率高，最大效率达到3 594 m/(台·月)，有力推动气动定向钻进技术从小规模试验到大规模的工业化推广应用。结合此成套技术与装备的应用现状和煤矿安全高效生产对钻探技术装备的发展需求，提出煤矿井下气动定向钻进技术与装备的拓展应用方向以及向自动化、智能化和集约化方向发展的现实需求和必然趋势。

    碎软煤层气动定向钻进钻探装备钻进工艺瓦斯抽采

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    基于延时微分的旋转导向工具造斜率预测方法研究

    李飞张楠
    166-173页
    查看更多>>摘要：[目的]旋转导向工具造斜率的准确预测是实现工具精准控制的前提，为掌握旋转导向底部钻具组合造斜率变化规律。[方法]根据工具结构特点，采用欧拉-伯努利梁方程法对复合式旋转导向工具底部钻具组合进行受力分析。通过结合底部钻具几何关系，得到各节工具转角与钻头预钻进偏角计算方法，并将旋转导向工具各节点与钻头间距离作为空间延时周期，最终建立基于延时微分的旋转导向底部钻具组合的造斜率预测模型。该模型综合考虑了工具本身几何尺寸与结构、与地层有关的钻头切削各向异性、钻压以及工具材料及内外径有关的抗弯刚度等参数对造斜率的定量影响。[结果和结论]研究表明:(1)该模型预测结果与斯伦贝谢成熟应用的基于有限元分析的钻具造斜率预测软件仿真结果具有良好的吻合度，预测结果差值均保持在 0。5(°)/30 m以内，符合工程要求。(2)同时该方法还可在钻具姿态测量短节的实际测量数据基础上补偿钻头与测量单元间距带来的测量误差问题，为解决测量盲区提供一种新的途径。基于空间延时微分的造斜率预测方法为旋转导向系统底部钻具组合的结构优化及钻井参数优选提供理论依据和快速分析手段。建立的模型易于仿真和移植，在实际工程应用中可获取较好的实时响应，为基于数字孪生的旋转导向工具研发提供准确的钻具运动模型基础。

    旋转导向系统底部钻具组合造斜率预测力学分析延时微分

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    煤层气废弃井封堵管柱三维非线性流固耦合振动特性分析

    许志新万继方洪毅刘航铭...
    174-186页
    查看更多>>摘要：[目的]煤层气废弃井中水泥塞封堵质量是防止井内污染物泄漏的关键。现行煤层气废弃井处置标准中的注水泥塞方式为简单的泥浆泵注，该方法形成的水泥塞存在水泥颗粒团聚、气泡和微孔隙等问题，导致水泥塞强度降低，易失去密封性能。[方法]针对该问题，将振动技术应用于煤层气废弃井封堵作业中，通过专用工具带动管柱振动，依靠振动能量的传递，改变水泥浆流性以提高水泥塞封堵质量。基于Euler-Bernoulli梁理论及Hamilton变分原理，充分考虑非线性因素，建立了封堵作业中管柱-水泥浆系统三维非线性耦合振动控制模型，采用Lagrange函数和三次Hermite插值函数对管柱系统进行离散，利用Newmark-β法计算并分析了管柱在水泥浆条件下的振动特性;并搭建了机械振动试验测试平台，通过正交试验，研究了振动频率、振动时间以及振动幅值三因素在不同参数组合条件下对水泥石力学性能的影响，得到了最佳振动参数，并进一步研究了单因素对水泥石力学性能的影响规律。[结果和结论]结果表明:(1)考虑纵横耦合效应后，管柱自身由线性结构变为非线性结构，加载使其振动固有频率明显增大，并与振型一起实时变化，在一定时间后变化呈现周期性。(2)管柱长度与振动固有频率成反比，管柱越长其振动固有频率的变化量越小。(3)管柱-水泥浆耦合效应对振动固有频率的影响显著，在水泥浆存在的情况下，管柱系统的振动固有频率均降低，随着水泥浆密度的增加，管柱振动的固有频率降低。(4)机械振动可以使水泥浆体系更加均匀致密，表现为水泥石强度得到极大提升，当振动频率为 15 Hz、振动时间为 5 min，振动幅值为3 mm时，相比于未振动工况，水泥抗压强度提高 38。45%、抗拉强度提高 24。14%，胶结强度最大提高 52。9%。研究结果可指导封堵工具振动参数的设计，为现场施工参数的确定提供参考，提高水泥浆性能以提高封堵质量，具有工程指导意义。

    煤层气废弃井机械振动封堵三维非线性流固耦合振动特性水泥塞力学性能

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