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

    西部矿区采动损害及减损开采的地质保障技术框架体系

    王双明孙强耿济世袁士豪...
    1-13页
    查看更多>>摘要：[目的]煤炭在我国的主体能源地位短期内难以发生改变,是我国能源发展的兜底保障.煤炭资源大规模、高强度的开采损害煤矿区地质环境,同时导致突水、冲击地压等灾害.[方法]围绕煤矿安全高效开采面临的地质环境损害预测预警难和减损开采保障压力大等难题,基于煤炭采动损害预测与减损地质保障多学科交叉特点,突出地质条件的控灾机理和采动致灾模式,强调煤炭开采模式与地质结构演化全时空多场响应,分析采动效应下地质条件物质场、能量场、信息场的耦合机制,厘清损害模式和预警信息关键参量的映射关系,形成安全高效开采的地质保障策略和减损控灾工程技术体系.[结果和结论]研究思路为"孕灾环境→损害机制→过程响应→损害预测→防灾减损",技术路线是"煤矿开采地质环境条件→地质结构演化规律及损害模式→多物理场演化全时空信息响应→损害监测及预测预警→减损保障工程技术".核心内容包括:(1)剖析地质条件与致灾地质体的空间关系和成因联系,构建高精度的三维地质力学模型,阐明地质结构、开采条件和损害模式的映射关系,建立主控要素的特征参量数据库;(2)构建采动效应下的工程地质力学模型,研究开采方式、空间布局、采动速率等影响下地质条件结构的时空演化特征和损害机制,提出考虑地质体关键结构破坏演化规律的损害模式判识方法;(3)获取采动过程地质结构演化背景下的全时空多源信息响应,提出主控参量作用下的损害模式识别标准,进而厘清裂隙场、应力场、渗流场与地球物理场信息参量的镜像关系,建立基于地质条件物质场、能量场和信息场耦合响应的全时空信息映射模型;(4)构建地面-钻孔-井下的全空间、多方位、主被动的一体化多源监测体系,提出煤矿采动损害预测模型和预报方法;(5)构建基于损害源、损害模式、损害动力、损害通道剖析以及减损技术与效果评价于一体的减损控灾体系,追求煤炭安全开采与地质环境保护协调发展,破解资源开发与地质环境制约之间的矛盾,为煤矿安全高效开采和防灾减损提供地质、力学、物理基础的科学依据.

    地质保障地质损害减损开采多场信息响应损害模式图谱减损控灾技术

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    华北赋煤区地热资源富集模式及开发利用方向

    庞忠和段忠丰
    14-22页
    查看更多>>摘要：[目的]中国是煤炭大国,在煤炭行业迫切需要转型的形势下,研究赋煤区的地热资源成因与分布规律十分必要.华北赋煤区地热资源储量占全国的 74.7%,是中国地热资源最富集的区域之一.区内分布有渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、沁水盆地和南华北盆地等主要含煤盆地,其岩石圈热状态自东向西逐步降低.地热储包括新生界砂岩孔隙型和寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶-裂隙型两大类型.碳酸盐岩岩溶-裂隙热储温度高、水量大、易于回灌,是煤田区地热勘查与开发利用的优先选择.[方法]针对煤田区地热地质的特点,开展地热系统动力学分析,优选华北赋煤区的地热勘查与开发区域.[结果和结论]提出煤田区有以下 4种聚热模式:(1)煤层与碳酸盐岩地层储盖组合传导聚热;(2)基岩面起伏变化传导聚热;(3)断裂带地下水活动对流聚热;(4)碳酸盐岩基岩面风化壳岩溶以及侵入体接触面岩溶对流聚热.并结合实例进行数值模拟分析.在此基础上,指出华北赋煤区地热勘查与开发优先方向是深部碳酸盐岩储层中的地热资源.地热能作为非碳基能源之一,以其储量大、清洁、输出连续的特点,在未来社会对电力、燃料和热力三大能源需求中的热力供应方面尤其可以做出重要贡献,而中国地热与煤炭资源在空间分布上的重叠,使地热开发利用成为煤炭行业转型的有效途径之一.

    赋煤区地热资源聚热模式开发利用华北地区

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    西山煤田岩溶陷落柱柱壁角特征研究及其意义

    赵金贵王江玮杨高峰郭敏泰...
    23-30页
    查看更多>>摘要：[意义]随着采掘向深部延伸,岩溶陷落柱已成为华北煤田矿井开采最隐蔽的致灾地质因素之一.柱壁角是描述陷落柱形态特征的重要指标之一.[方法和结果]以西山煤田上下煤层综采均切割过的 265个岩溶陷落柱为数据源,通过分区、统计、函数构建、地质类比,挖掘西山煤田岩溶陷落柱柱壁角中蕴藏的地质信息,获得如下认识:(1)西山煤田陷落柱平均柱壁角为 84.29°,超 50%的陷落柱柱壁角在 85°～90°,平均柱壁角自西北到东南逐渐增大,从 82.05°增大到 87.57°.(2)西山煤田陷落柱柱壁角与 8号煤层揭露的陷落柱面积成反比,依据柱壁角与陷落柱面积大小关系,陷落柱划分为:充分塌陷陷落柱(90°～85°)、次充分塌陷陷落柱(<85°～81°)、不充分塌陷陷落柱(<81°);对应的2号煤层陷落柱面积分别为<556、556～1 700、>1 700 m2,等效半径为<13.3、13.3～23.3、>23.3 m;对应的8号煤层陷落柱面积分别为<1 250、1 250～2 750、>2 750 m2,半径分别为<20、20～30、>30 m.充分塌陷陷落柱一般发育有柱顶空腔,柱体结构较为松散,可导通顶板裂隙水与柱顶空腔水,以及底板承压奥灰水,是西山煤田导水陷落柱的一种重要类型.[结论]类比地质历史时期降雨量结果显示,具有"北柱南相"的西山煤田岩溶陷落柱,可能形成于气候湿热的古近纪渐新世时期,强烈的岩溶作用吸收了大气中的CO2,并锁定在沉积区,可能是导致全球大气CO2 含量急剧降低的重要原因.

    西山煤田岩溶陷落柱柱壁角充分塌陷陷落柱形成时间

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    低频振动激励煤体共振增渗实验系统研制及应用

    温志辉郭树乾魏建平张铁岗...
    31-40页
    查看更多>>摘要：[目的]振动波激励煤体共振增渗技术作为一种新兴的绿色高效增渗手段,利用低频振动所产生的应力波激励煤体使其孔裂隙发育,渗透率提升.为研究激励频率、应力场及共振效应等因素对增渗效果的影响,探明低频振动激励煤体共振增渗机制,自主设计研发了低频振动激励煤体增渗实验系统.[方法]该实验系统包括主机控制单元、煤样夹持单元、振动激励单元与煤体振动参数监测单元四个部分,可以测试煤体的固有频率、模拟不同强度的激励条件和实时监测振动激励下煤体的振动响应特征.以河南焦作赵固二矿无烟煤样品为研究对象,利用该实验系统开展煤体固有频率测试实验及低频振动激励下煤体渗流实验,揭示在不同激振参数、应力大小等因素下低频振动激励煤体渗透特性变化规律,实现煤体原位受迫振动,通过监测煤体振动响应特征,观测煤体在低频振动激励下所出现的共振效应,并结合工业CT扫描技术,阐明煤体共振致裂增渗的影响机制.[结果和结论]实验结果表明:(1)低频振动作用促使煤体渗透率上升,越靠近煤岩损伤的临界失稳状态时低频振动激励下煤体增渗效果越好.(2)当低频振动激励频率与煤体固有频率(20 Hz)相接近时煤体产生共振效应,煤体受迫共振后加速度响应加大,煤岩体内部的微裂隙逐渐扩展,煤基质内部的孔裂隙连通,使得其渗透率提升效果显著.上述实验结果及实验设备的研发,可以揭示低频振动激励煤体共振增渗的影响机制,为低渗煤层瓦斯高效抽采提供理论指导.

    煤体低频振动固有频率应力波共振增渗瓦斯高效抽采

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于TIN-GTP算法的煤矿三维地质建模技术研究

    王晓辉刘再斌张东亮马良...
    41-48页
    查看更多>>摘要：[背景]煤矿三维地质模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提,对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义.特别是在复杂地质条件下,地质模型若不能准确描述构造和地层之间的关系,将会影响到煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等方面.[方法]以内蒙古桌子山煤田棋盘井煤矿为例,结合现场的地质资料、断层成果和验证结果,开展高精度的煤矿三维地质建模技术研究.首先,通过空间配准、交叉验证和联合反演等手段对地质数据进行融合,以获取更为精确的建模数据;其次,通过沉积构造规律研究,掌握沉积演化特征和构造发育规律;然后,通过不规则三角网-广义三棱柱(TIN-GTP)算法构建三维地质模型.[结果和结论]结果表明:基于该算法的建模技术能够有效、准确且快速地模拟任意复杂地质体,为处理地层不整合、地层尖灭、煤层分叉和断层切割等问题提供了便利.同时,构建了棋盘井煤矿矿井、采区、工作面及其顶底板等不同尺度地质模型,为实现矿井地质透明化智能开采提供了重要数据支撑.经验证,模型误差值均处于0.2 m以下,且 0～0.1 m范围内占整体 95%,表明该建模技术具有先进性与合理性.研究成果对于提升煤矿生产的安全性、效率性和可持续性具有重要意义.

    三维地质建模TIN-GTP算法特殊地质现象棋盘井煤矿

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    煤系氦气富集机理与资源潜力——以鄂尔多斯盆地东缘为例

    刘祥柏陶士振杨秀春赵群...
    49-66页
    查看更多>>摘要：[背景]氦气因其化学性质稳定、导热性能好等优势,被广泛应用于国防、军工、航空、航天等高科技领域,具有不可替代的作用.目前我国氦气主要源于进口,对外依存度高,氦气资源安全问题突出.前人对氦气的研究主要集中在常规天然气,对煤系氦气的关注较少.[目的和方法]为了明确煤系中氦气资源分布及资源潜力,对鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)煤系气进行取样分析,系统研究氦气分布规律及其控制因素.并结合沁水盆地煤层气中氦气测试结果,对比这两大盆地煤系中氦气富集机理,深入研究煤系中氦气资源潜力.[结果和结论]结果表明:鄂东缘韩城和大宁-吉县深部煤层气中氦气含量高于中浅部煤层气,其中,韩城深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为 0.042 8%和 0.013 0%,大宁-吉县深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为 0.030 7%和0.012 1%;煤系致密气和深部煤层气中氦气含量相当,其中,韩城和大宁-吉县致密气中氦气平均体积分数分别为 0.046 7%和 0.035 5%,但都属于贫氦煤层气;三交北区块煤系气中氦气含量较高,平均 0.093 0%,近一半的井可以达到富氦煤系气标准.鄂东缘煤系中原位自生氦气极少,主要来源于深部基底岩石、铝土岩和紫金山岩体,氦源岩的分布决定了煤系中氦气的分布.鄂东缘断裂系统是深部氦源和紫金山岩体中氦气的有利运移通道,断裂系统的发育强度和位置是氦气运移、聚集的关键,有效的盖层和封闭的水体环境是氦气保存的必要条件.沁水盆地原位自生氦气较少,成藏后期剧烈构造抬升是煤层氦气散失近 90%的主要原因.深部煤层气和煤系致密气中氦气浓度相对较低,但是资源量巨大,应加大煤系氦气资源勘查力度.同时,应加强对贫氦-含氦煤系天然气的提氦技术攻关,有效利用煤系天然气中的低浓度氦气,以保障国家的氦气资源安全.

    煤系气氦气富集机理资源潜力鄂尔多斯盆地沁水盆地

      原文链接:
    • 万方数据

    液态CO2-水蒸气循环冲击煤体增透及瓦斯抽采效果模拟

    秦雷王平李树刚王辉...
    67-79页
    查看更多>>摘要：[目的]为解决液态CO2 煤层增透技术应用时煤层内部孔隙水受冷凝结为冰阻塞瓦斯运移通道这一问题,提出液态CO2-高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术.[方法]利用低场核磁共振仪、煤岩渗透率自动测试仪、接触角测试仪和三维CT扫描仪分析液态CO2-高温水蒸气冷热循环冲击煤体渗透率演化规律.[结果和结论]结果表明:(1)液态CO2-高温水蒸气冷热循环冲击煤体T2 曲线面积随冷热循环冲击次数增加而增加.(2)煤体渗透率增量与液态CO2-高温水蒸气冷热循环冲击次数指数相关,循环冲击次数增加,煤体渗透性和润湿性均增强.(3)液态CO2-高温水蒸气冷热循环冲击次数达到 12次时,渗流孔体积比例增加 23.57%,渗透率增加 0.009 3×10-3 μm2,接触角减小39.45°.(4)煤体渗透性与渗流孔体积比例、接触角相关,渗流孔体积比例与煤体渗透率正相关,接触角与煤体渗透率指数相关.基于实验研究结果,利用COMSOL软件数值模拟低温液态CO2-高温水蒸气冷热循环冲击煤层工程现场应用.依据试验结果确定恢复到室温25℃时的有效作用半径为0.719 8 m,以此数据模拟矿井煤层瓦斯抽采,结果显示煤层温度与瓦斯抽采效率成正比.试验及模拟结果揭示了液态CO2-高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术的现场钻孔布置及瓦斯抽采运移规律,为该技术下一步现场应用提供参考.

    液态CO2高温水蒸气冷热冲击渗透率瓦斯抽采

      原文链接:
    • 万方数据

    深部开采环境下底板隔水关键层深梁力学分析

    王秉文查文华鲁海峰
    80-91页
    查看更多>>摘要：[目的]随着矿井开采深度增加,来自高承压岩溶水威胁增大,导致煤层工作面出现涌水、突水等水害现象,分析深部开采环境下煤层底板隔水关键层抵抗水压力强度是解决这一现象的重要内容之一.[方法]为解决此问题,将隔水底板简化为岩梁模型,并运用深梁理论解决深部开采突水预测中的岩梁模型问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,根据深梁弯曲力学特点,结合前人研究成果,将深梁条分成浅梁,通过弹性力学单根浅梁受力分布形式假定层间挤压应力σy为三次函数,给出深梁弯曲应力求解的条分技术,并将计算结果与弹性力学解、FLAC3D模拟结果进行对比.[结果和结论]结果表明,深梁条分解得到的应力及位移与数值解结果趋势更为接近,计算结果更为精确,相对误差均在 10%以内,同时,随着条分层数增加,精度也增加,但提高幅度逐渐降低,因此,工程应用中针对深部岩梁模型条分到一定程度即可;随着高跨比不断增加,精度误差也在增加,说明条分层宽度不宜过大,否则造成误差增加;底板隔水关键层实例表明,当隔水关键层高跨比大于 0.2时,为典型的深梁问题,常规弹性力学的最大拉应力求解结果误差较大,相对误差达到 40.6%,给正确判定关键层突水危险性带来不利影响,此时采用深梁条分法求解应力精度较高,可为深部煤层底板突水预测研究起到重要的指导作用.

    深部开采底板隔水层岩梁模型深梁数值模拟突水预测

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    煤矿"Y"型断层分支底板断裂力学判据及模拟研究

    李昂孙靖昕张文忠张壮...
    92-105页
    查看更多>>摘要：[目的]断层分支作为主断层的一部分普遍存在,不易引起人们重视,但断层分支是引起突水的主要因素之一.[方法]以安徽刘庄煤矿为工程地质背景,在考虑Mohr-Coulomb准则岩体压剪断裂判据基础上,建立断层分支渗流与应力双重影响下的断裂力学灾变模型,分析得出断层分支发生劈裂破坏时的临界水压及断层分支到底板破碎区最小安全距离,研究断层倾角、最小主应力、主断层长度和渗透水压对临界水压及最小安全距离的影响规律和主控影响因素,并模拟分析断层分支在采动影响下塑性区及渗流场的演化特征,开展现场压水试验的验证工作.[结果和结论]结果表明:(1)断层分支倾角越大越易发生突水;最小主应力越大,断层分支裂隙越不容易发生扩展;(2)当主断层倾角为 60°且断层分支与主断层夹角为 60°时,模拟分析结果显示在工作面推进至断层分支正上方位置时,断层导升通道整体活化贯通;当工作面推过断层分支正上方 10 m后,断层分支尖端裂隙与工作面底板破坏带贯通并引起底板突水;(3)通过现场压水试验验证了理论计算的正确性,证实断层分支会造成底板裂隙提前与断层相互贯通,引起工作面出水.研究结果可为煤矿采场底板含此类断层分支时的防水煤柱留设提供一定参考.

    底板突水"Y"型断层分支断裂力学模型断层突水数值模拟现场试验

      原文链接:
    • 万方数据

    多冷媒非均质人工冻结壁弹塑性应力分析

    王彬梁秀玲张子浩蔡海兵...
    106-120页
    查看更多>>摘要：[目的]受制冷媒介温度差异以及被冻地层与冻结管距离差异的影响,多冷媒联合双排管冻结壁的非均匀性较为显著,为了合理评价该类冻结壁的安全性,需开展考虑非均质性的多冷媒人工冻结壁弹塑性应力分析.[方法]选取距离 1/4管距处的冻结壁作为特征截面,将该截面上的温度分布曲线等效成三段一次函数形式,并将冻结壁视为随温度成线性变化的非均质材料,分别基于 4种冻土屈服准则,推导得出多冷媒联合双排管非均质冻结壁弹塑性应力解析表达式.基于该解析表达式,对多冷媒冻结壁的受力特性进行计算,并将该计算结果与均质冻结壁计算得出的结果进行对比.[结果和结论]研究发现:(1)在盐水-二氧化碳联合双排管冻结壁中,径向应力随着相对半径r的增加而上升,环向应力在不同冻结区间(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)表现出不同的变化趋势.(2)基于均质冻结壁计算理论,弹性极限状态的冻结壁的环向应力最大值出现在冻结壁内侧,弹塑性状态的冻结壁的环向应力最大值出现在弹塑性分界面处,塑性极限状态的冻结壁的环向应力最大值出现在冻结壁最外侧;而基于非均质冻结壁计算理论,冻结壁环向应力最大值始终出现在冻结壁分区界线(r=2)处.(3)在考虑非均质特性后,冻结壁的弹性极限承载力降低 1.8%,而塑性极限承载力提高 8.1%.在弹塑性状态下,对应相同塑性区相对半径,非均质冻结壁具有更高的承载力,且这种现象随着塑性区相对半径的增大而愈发明显.研究成果对富水地层多冷媒联合冻结帷幕的设计具有重要的参考价值.

    人工地层冻结法双排管冻结壁多冷媒联合冻结帷幕非均质屈服准则弹塑性分析

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普