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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

    水热型地热水平井取热对流传热耦合机制

    谷峰李又武张越高英...
    121-130页
    查看更多>>摘要：[目的]闭式取热技术只利用地层热量,不抽采地热水,近年来成为地热开发研究的重点领域之一,但关注储层对流对传热影响的研究相对缺乏.[方法]为了提高单井取热量,提出水热型储层水平井闭式取热工艺,增大井筒与储层的接触面积,且充分利用储层对流.建立水平井、循环水、储层互相耦合的流动传热模型,分储层自然对流、强制对流条件开展取热性能预测,揭示储层对流场、温度场演变特征.[结果和结论]结果表明:(1)储层发育与水平段垂直的强制对流可有效缓解热突破,对取热提升较为明显;与水平段平行的强制对流与自然对流取热量无明显差异.(2)与上覆地层相比,储层段对循环水温的提升占主导地位,平均每米温度提升是上覆地层的 2.4倍.(3)储层对流场和温度场演变具有高度耦合特性.当储层只存在自然对流时,温度场变化范围与达西流动活跃区局限于井筒邻近区域,沿径向方向扩展;当储层发育强制对流时,温度场和对流场在水平井筒两侧呈非对称分布,低温区和低达西流速区位于对流下游方向.(4)储层温度动态恢复特征受对流条件控制.强制对流可加速对井筒周围区域热量补给,促进温度恢复,具备长年运行的条件.研究成果为水平井取热系统研究与设计提供借鉴.

    水热型地热水平井闭式取热对流传热耦合自然对流强制对流

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    单裂隙管道-基质系统中反应性溶质运移解析模型研究

    魏娜娜李旭许光泉张海涛...
    131-139页
    查看更多>>摘要：[目的]裂隙介质精确地定量刻画及其溶质运移理论研究已经成为裂隙含水层地下水污染防治的关键.目前裂隙含水层通常被概化为水平裂隙,而忽视管道裂隙几何特征以及基质扩散对溶质运移的影响.[方法]基于此,建立单裂隙管道-基质系统的溶质运移模型,并利用Laplace变换以及数值逆变换获得模型的半解析解,同时通过COMSOL Multiphysics软件建立数值模型进行验证.定量分析水动力弥散系数、迟滞因子等参数对溶质运移规律的影响,并计算溶质扩散质量通量以及存储量来反映溶质运移的时空规律.[结果和结论]结果表明:(1)管道裂隙水动力弥散系数越大,穿透曲线早期浓度越高,而所达到的峰值越低,且裂隙中溶质浓度随着迟滞因子增大而降低.(2)扩散质量通量峰值随着裂隙弥散系数的增加而减小,并通过分析不同位置的穿透曲线以及扩散质量通量的空间分布曲线可得反向扩散是导致穿透曲线产生明显拖尾现象的主要原因.(3)脉冲注入条件下,裂隙作为主要的存储空间,其存储总量表现出快速增加后不断降低的趋势,而基质中存储量表现出不断增加的过程.总之,通过理论模型计算分析表明在管道裂隙-基质系统中,基质存储与反向扩散过程对裂隙系统中溶质运移规律的影响不容忽视.

    溶质运移管道裂隙反向扩散基质存储半解析解

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    基于信息量-机器学习耦合模型的采煤沉陷区滑坡敏感性评价

    牛晨昊焦润成韩建锋王晟宇...
    140-153页
    查看更多>>摘要：[目的]采煤沉陷区由于其特殊的地质条件和采煤背景,极易引发地面裂缝和地面塌陷,进而导致滑坡等地质灾害,选择适用的影响因子和训练模型在该地区开展滑坡敏感性评价十分必要.[方法]以北京西山煤矿区为例,采用斜坡单元与数学统计模型和机器学习模型耦合方法,开展采煤沉陷区的滑坡敏感性评价.在地理信息系统环境中,选取坡度、坡向、地表湿润度等地形地貌因子,并加入地质背景的地层岩性和与断层距离因子,采煤背景的与采煤巷道距离和与井口距离等共10个因子作为评价指标,通过相关性分析优化滑坡敏感性评价体系.同时以水文分析法划分的地形斜坡单元为评价基础,分别应用信息量模型(I)信息量-随机森林(I-RF)、信息量-多层感知机(I-MLP)耦合模型对滑坡敏感性进行空间预测.[结果和结论]结果表明,耦合模型(I-RF、I-MLP)的精度均高于独立模型(I),3种模型的AUC值分别为 0.861、0.845、0.761,I-RF模型具有更强的预测能力和精度.此外地质和采煤背景因子的加入,优化了滑坡敏感性的评估效果.为了验证滑坡敏感性分区结果的实用性,以北京市"23·7"强降雨事件为时间节点,利用大比例尺航空摄影测量、时序InSAR技术等手段对滑坡敏感性评估结果进行佐证.结果表明,基于斜坡单元和耦合模型的滑坡敏感性评估结果与诱导事件后的滑坡灾害发育情况,有很大程度的吻合性.滑坡敏感性评价结果在一定程度上可以反映各斜坡的滑坡发生概率,对于采煤沉陷区滑坡灾害的预测和防治工作的开展有一定的参考性.

    斜坡单元滑坡灾害敏感性评价指标模型耦合机器学习模型北京西山煤矿区

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    反射槽波探测法在煤层褶曲与断层识别中的研究与应用

    吴国庆
    154-165页
    查看更多>>摘要：[背景]煤矿智能化转型中,精准识别地下异常体对地质透明化体系构建至关重要,褶曲异常体的精确探测是井下物探技术的难点,其准确辨识对减少掘进成本、回采难度及安全风险有重要意义.[目的和方法]基于以往的槽波勘探实践,发现褶曲对槽波的传播特性具有显著影响,但传统槽波反演技术难以区分褶曲与断层.为此,构建了几何形态类似、勘探距离相等的断层与褶曲数值模型,首先运用三维波场模拟技术挖掘波场信息,明确了二者波场响应差异;其次采用绕射偏移成像方法反演处理,获取了成像结果.[结果和结论]研究结果表明:(1)褶曲异常相较于断层,其反射槽波波形更为分散且模糊,不同反射点能量分布不均.(2)褶曲异常在远偏移距处的直达槽波信噪比高于断层构造,且能减缓直达槽波的衰减速度,使得直达槽波在褶曲异常中的传播距离约为断层构造中的 1.5倍.(3)断层的反射槽波与直达槽波能量差异较小,而褶曲异常则表现出较大的能量差异.(4)褶曲异常的反射槽波主频低于断层构造,并导致直达槽波与反射槽波的频带变宽;褶曲异常反射槽波频率和速度均略高于直达槽波,断层构造此特征不明显.(5)断层构造的反射面通常位于断层面中上端,而褶曲异常的反射面则倾向于褶曲面中部,且褶曲异常的绕射偏移成像反射面在连续性上较断层构造差.基于上述波场特征与频散特性的深入分析,以山西阳泉某矿 15号煤层为例,通过反射槽波绕射偏移成像技术,成功实现了巷道侧帮煤层中断层与褶曲的定性识别,并清晰描绘了褶曲的发育形态.研究成果不仅为采区工作面的合理布局提供了更为精确的地质依据,也为煤矿的安全生产、高效开采提供了有力的技术支撑.

    矿井安全槽波勘探反射槽波地质异常体褶曲断层数值模拟

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    基于神经网络的绕射波速度分析方法

    陶俊宏赵惊涛盛同杰
    166-175页
    查看更多>>摘要：[背景]在地震成像领域,精确的速度模型对于细致地刻画地下空间结构至关重要.尤其在煤矿开采中,小尺度地质结构如断层和陷落柱与开采安全事故密切相关,这些结构在地震记录中通常以绕射波的形式出现.[目的和方法]为了有效成像这些小尺度地质体,充分利用绕射波信息进行精细化速度建模显得尤为重要.基于此,提出了一种基于神经网络的绕射场速度分析方法.首先在共虚震源域分离绕射波,利用分离的绕射波道集生成绕射速度谱;其次,在偏移倾角域利用绕射波的拟线性特征生成绕射速度比值γ谱.最终,将传统的反射速度谱与两类绕射速度谱作为输入,基于卷积注意力神经网络进行绕射场智能速度建模.[结果和结论]数值模拟数据测试验证了绕射场速度分析网络能够提高对地层尖灭、岩溶陷落柱等地质体精细化速度建模的准确性,在成像剖面上可有效聚焦绕射波,实现中小尺度构造的精细刻画.对煤矿实际数据的应用进一步证明了该方法在速度建模的效率以及成像精度上均优于传统方法,更适用于复杂地质条件下的小尺度构造成像.

    绕射波深度学习速度分析智能建模地震成像

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    基于循环特征推理的大间距缺失地震数据重建方法

    李紫娟常光耀贾永娜
    176-183页
    查看更多>>摘要：[目的]由于急流、裂谷、高山等自然环境的限制,采集的地震数据会出现大间距缺失的现象,影响后续的地震数据处理和地质分析工作,需要对缺失数据进行插值重建.[方法]为解决大间距地震数据缺失问题,提出一种基于循环特征推理的重建方法.首先缺失的地震数据经过部分卷积运算,在计算过程中根据感受野内有效特征图数据的占比,自适应地调整卷积运算结果的权重,避免在连续缺失的地震道上执行无效的卷积操作.然后采用循环特征推理的方式,逐步对缺失部分进行渐进式重建.部分卷积运算和循环特征推理交替进行,直至所有缺失数据重建完成.最后特征融合每次迭代产生的重建特征,以保证推理的准确性.为增强模型对大间距缺失区域纹理细节的学习能力,结合纹理损失和均方误差函数作为复合损失函数,进一步提高重建精度.[结果和结论]结果显示:(1)基于循环特征推理的方法可以有效重建大间距缺失的地震数据,信噪比在原缺失数据的 14.89 dB的基础上提升至 28.15 dB.(2)连续缺失 30道至 80道的多次重建实验中,本方法的重建结果信噪比、结构相似性、均方误差等评价指标均优于U-Net方法.采用 6种不同公开数据集测试了本方法的重建效果,进一步证明了本方法的有效性.(3)对比实验探究部分卷积核大小对重建结果的影响表明,当部分卷积核大小为 3×3时重建结果信噪比更高并且迭代时间更短.研究成果为大间距缺失地震数据的重建方法提供了新的解决思路.

    地震数据重建部分卷积循环特征推理复合损失函数

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    阳泉矿区碎软煤层深孔气动定向钻进关键技术与实践

    刘飞李泉新方俊刘建林...
    184-191页
    查看更多>>摘要：[目的]针对山西阳泉矿区碎软煤层瓦斯精准、超前、区域治理需求,提出采用气动定向钻进煤层预抽钻孔的技术方案.[方法]在分析气动定向钻进成孔技术难题的基础上,开发了适用于阳泉矿区碎软煤层赋存条件的气动螺杆钻具稳定运转技术、钻孔轨迹精确控制技术、深孔高效排渣技术、气动套铣打捞技术,优化了气动定向钻进装备配套方案,并在阳泉矿区碎软煤层中开展了现场工业性试验.[结果和结论]结果表明:(1)通过优化气动螺杆钻具结构和工艺流程、设计低风阻管路,有效解决了气动螺杆钻具的异常制动,实现了稳定高效运转.(2)通过优化钻孔设计轨迹和工艺参数、设计大角度造斜钻具组合和研制气动冲击螺杆钻具,保障了钻孔轨迹的精确调控,提高了煤层钻遇率.(3)通过复合强排渣技术和短起钻冲孔工艺的应用,有效提升了钻孔排渣效率.(4)通过采用气动套铣打捞技术,配套设计的专用可退式打捞筒,满足阳泉区矿区碎软煤层孔内复杂事故处理需要,并成功处理 2起严重卡钻事故.(5)在阳泉矿区某矿施工完成孔径 120 mm的 10个定向钻孔,成孔深度均达到 450 m以上,最大钻孔深度达到 607 m,最大单班进尺 76 m.碎软煤层定向孔取得了显著的瓦斯抽采效果,单孔日均抽采瓦斯纯量最大达 971.96 m3,实现了阳泉矿区碎软煤层瓦斯长时间稳定抽采.研究成果为阳泉矿区碎软煤层瓦斯高效治理提供了新的技术途径,具有显著的应用和推广价值.

    阳泉矿区碎软煤层定向钻进气动螺杆钻具瓦斯抽采钻孔轨迹控制

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    矿山地面救援应急响应与大直径钻孔关键技术

    麻坦诸葛雷赵伟东
    192-202页
    查看更多>>摘要：[目的]大直径救生孔多次在矿山地面钻探救援中得到成功应用,但在快速出动、跨区域救援等应急响应方面仍有短板,在应对复杂地层时大直径救生孔的工艺适配性不足.[方法]从应急救援整体角度出发,以救援时效为指标,就响应能力提升、复杂地层成井工艺等关键技术进行总结.构建了矿山地面钻探救援应急处置流程,明确了预案启动、响应动作和响应速度 3个方面的提升内容,建立了跨区域救援层次化出动机制和钻前技术保障响应机制.分析了大直径救生孔松散层、基岩层钻进工艺特点,提出了针对破碎、高涌水等复杂地层施工难点的解决方案,指出了救援提升过程中的典型问题.[结果和结论]研究表明:(1)科学的矿山地面钻探救援应急响应机制是提高救援效率的重要方式之一,通过采用跨区域救援层次化出动机制和钻前技术保障响应机制,可有效提高应急响应效率 2.3倍.(2)形成了复杂地层条件下大直径救生孔高效成孔的解决方案,并应用于济宁九顶山矿大直径救生孔工程试验,完钻孔深 403.2 m,终孔孔径 580 mm,平均机械钻速 2.5 m/h,从应急响应到救援提升总用时 311.95 h,救援整体时效性提升 47%.(3)就救援时效性而言,救援准备阶段的提升效率要优于救援实施阶段,且应急响应能力的提升途径更易实现,因此在钻探工艺和装备提升不大的情况,矿山救援队应着重提升应急备战和快速反应能力.研究结果可满足 400 m以浅矿山地面应急救援需求,可指导矿山救援队建立应急响应机制,为大直径救生孔的施工设计提供参考,对矿山地面钻探应急救援具有指导意义.

    矿山地面钻探救援应急救援模式应急响应大直径救生孔成孔工艺

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    《煤田地质与勘探》征稿简则

    封3页
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