主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
首頁 > 期刊 > 期刊集群 > 全部期刊 > 《 煤田地質與勘探》
煤田地質與勘探

期刊英文名:Coal Geology & Exploration

  《煤田地質與勘探》,雙月刊,創刊于1973 年,是由中煤科工集團西安研究院有限公司主管,中煤科工集團西安研究院有限公司主辦的面向國內外發行的煤炭科學技術方面的綜合性學術刊物,被美國《烏利希期刊指南》、中國科學引文數據庫(CSCD)核心庫等數據庫收錄。
  • 作者(Author):陳泉霖程喬鄧瑞錦林曉炎王路丁正云李陽
    關鍵詞(KeyWords):煤系石墨開發前景碳層間距(d002)拉曼參數(R2)童子巖組含煤地層福建省

    摘要:福建省煤系石墨賦存于中二疊統童子巖組,是無煙煤受高溫高壓作用進一步變質而成,屬隱晶質石墨。通過調查發現,福建省煤系石墨礦井、勘查區處于未開采或停采狀態,開采礦區也多以煤炭開采的形式生產銷售,造成資源浪費。為合理開發利用煤系石墨資源,采用d002(碳層間距)–R2(拉曼參數)模板鑒別煤系石墨并確定煤系石墨等級,結合區域構造的控制作用,劃分了大田–漳平與永安–安溪石墨成礦區。在此基礎上,綜合實測數據和歷年勘查資料分析,預測出永安長垇、永安下蓋竹–甫弼–塘下洋、大田瓊口–小溪洋–永安老鷹山、漳平可坑–烏石隔、漳平烏坑–華安福田5塊煤系石墨資源遠景區,其預測資源量8 196萬t,展現了良好的開發前景。針對目前煤系石墨資源開發利用現狀,提出“規范煤系石墨資源開采秩序、建立煤與煤系石墨鑒別指標并設立明確的煤礦與石墨礦權規范、優化石墨資源開發利用體系等”系列建議,以實現福建石墨產業結構協調化、技術高度化、產品系列化和價值鏈完整化。
  • 作者(Author):莫佳峰趙訓林朱文卿李煥同
    關鍵詞(KeyWords):煤系石墨成礦規律成因類型控礦因素花崗巖體賦存模式湖南

    摘要:湖南省侵入巖多,構造較復雜,為系統研究煤系石墨資源成礦規律,在收集現有地質資料的基礎上,借鑒國內外煤系石墨礦床的賦存特點,結合湖南省石墨資源的分布特點和開發現狀,采用地質調查、生產井調查、采樣化驗等手段,研究騎田嶺巖體和天龍山巖體2個花崗巖體周邊現有礦區的礦體地質特征,探討石墨礦的成因類型和控礦因素。結果表明,研究區石墨礦成因類型為接觸變質型,主要控礦因素為巖體的侵位機制、構造作用方式、礦體的形態及變質程度。進而提出了3種石墨賦存模式:兜底式、向斜式、背斜式。提出研究區尋找煤系石墨的突破方向:煤系走向與主壓應力方向大致垂直并在巖體附近1.0~1.5 km范圍內。
  • 作者(Author):李久慶秦勇陳義林
    關鍵詞(KeyWords):超無煙煤石墨微晶(變)殼質組富氫鏡質體燕山期花崗巖產狀成因

    摘要:超無煙煤(也稱變量無煙煤)中廣泛發育石墨微晶,為深入分析煤中石墨微晶產出特征及成因,以福建省永安煤田典型樣品為例,采用光學顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡等測試方法,識別并分析煤中石墨微晶的光學性質、物質組成、晶體結構等特征,并探討其成因。結果顯示:石墨微晶主要產出于煤中微裂縫和空腔內,多數具有類似于石油焦的纖維狀顯微結構,可見氣泡膜狀結構;石墨微晶最大反射率為9.29%~10.83%,遠遠高于煤中原有顯微組分;正交偏光加石膏試板觀測條件下,石墨微晶呈現一級黃、二級藍干涉色以及鑲嵌狀、區域狀、纖維狀等顯微結構,局部定向性明顯。掃描電鏡加電子探針探測顯示,石墨微晶多呈鱗片狀并見流動狀結構和氣孔構造,同時顯示出純碳特點。高分辨率透射電鏡觀測到石墨微晶晶格條紋呈平直定向排列,選區電子衍射呈現典型的石墨晶格環斑模式。初步分析認為,煤中石墨微晶的碳質來源于高度熔融的(變)殼質組和富氫(變)鏡質體,熱源為侵入煤田周邊及盆地底部的燕山期花崗巖,熔融含碳物質在孔縫空間內匯聚流動并在高溫下脫除雜質元素,然后在強大巖漿侵位壓力下結晶形成秩理性顯著的石墨微晶;同時,也不排除滲出瀝青質體再次活化形成研究區煤中石墨微晶的可能性。
  • 作者(Author):李煥同王楠朱志蓉范晶晶張衛國
    關鍵詞(KeyWords):高煤級煤隱晶質石墨結構演化X射線衍射拉曼光譜躍變

    摘要:拉曼光譜能夠反映碳材料結構的有序程度和結構缺陷,可用來表征高煤級煤—隱晶質石墨演化過程中結構變化。通過對受巖漿熱變質影響的不同變形變質程度樣品的拉曼參數與面網間距(d002)之間關系的研究表明:G峰位置與d002呈現階梯變化,能較好地區分出石墨與高煤級煤,S2峰位、D1、G半峰寬與d002呈較好的線性關系;D1與G峰峰位差和半峰寬比隨d002減小而減小,S2與S4峰的峰位差隨d002減小先增大后減小,而其強度比及面積比逐漸增大;d002與拉曼參數關系顯示兩次明顯的結構演化躍變,即無煙煤至變質無煙煤階段,Rmax>6.5%、P(D1–G)<235 cm–1、P(S2–S4)>525 cm–1以及半峰寬比顯著下降、La/Lc減小2~3倍,為芳構化、芳環縮合作用增強向芳環疊片拼疊轉變;半石墨至石墨演化階段,P(D1–G)、ID1/IG與AD1/AG顯著降低,La、Lc迅速增加。以d002為標度能較好地反映煤結構在不同演化階段的Raman光譜特征。
  • 作者(Author):李闊劉欽甫宋波濤張帥毋應科
    關鍵詞(KeyWords):煤系石墨結構演化熱反應X射線衍射(XRD)透射電子顯微鏡(HRTEM)碳相湖南新化

    摘要:為了探究煤系石墨形成過程中結構演化及不同石墨化程度無煙煤和石墨的熱反應行為,選取湖南新化系列變質程度無煙煤和煤系石墨為研究對象,通過X射線衍射(XRD)和高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)對其結構進行表征 ,并結合程序控制升溫法(TPO)分析不同變質程度無煙煤和煤系石墨的熱反應行為。結果表明,隨變質程度的增加,碳結構由無煙煤中的無定形態轉變成石墨的三維有序C原子點陣。系列石墨化煤是由多種有序度不同的碳結構相組成,體現了其結構非均質性,碳結構相含量及分布隨變質程度而逐漸變化,石墨化程度最高的煤系石墨中主要為石墨微晶集合體,但依舊含有結構缺陷。無煙煤和煤系石墨中碳結構的多相性和不均勻分布是影響其熱反應行為的重要原因。
  • 作者(Author):王路彭揚文曹代勇丁正云莫佳峰
    關鍵詞(KeyWords):魯塘礦區煤系石墨構造格局構造控礦騎田嶺巖體

    摘要:湖南魯塘礦區為我國著名的煤系石墨礦區,煤系石墨的形成受巖漿熱作用和構造作用的雙重控制,其成礦和賦存都與構造格局密切相關。為深入研究構造作用對煤系石墨成礦的影響,通過野外地質調查和光學顯微鏡下觀察、X射線衍射和拉曼光譜等測試分析方法,分析研究區構造特征和煤系石墨特征。研究結果表明,受區域構造活動的影響,魯塘礦區構造格局呈現出分區分帶性特征,東西方向可劃分為東部、中部和西部3個條帶;南北方向可劃分為北部、中部和南部3個分區。自西向東,隨著與巖體距離逐漸減小,煤層受巖漿熱作用的影響逐漸增大,煤的石墨化程度也逐漸增高。由南向北,構造變形強度逐漸增強,導致北部分區形成以封閉式高溫–高壓的成礦環境為主,同時,應力作用促進了煤的石墨化,導致煤的石墨化程度較高;中部分區內構造情況復雜,形成不同溫度壓力條件的成礦環境,煤的石墨化程度差異性明顯;南部分區構造情況簡單,主要構成開放式環境,煤的石墨化程度較低,僅在近巖體附近可形成煤系半石墨。研究成果為煤系石墨資源勘探提供了有力依據。
  • 作者(Author):丁正云王路曾歡李陽陳泉霖鄧瑞錦 程喬林曉炎曹代勇
    關鍵詞(KeyWords):煤系石墨構造巖漿活動X射線衍射激光拉曼光譜賦存規律

    摘要:福建省大田—漳平地區位于東部濱太平洋構造帶上,不同時期的巖漿熱液作用和復雜多變的構造形變格局,為該地區形成豐富的石墨礦床提供了良好的成礦條件。為了查明大田—漳平地區煤系石墨的成礦控制因素及分布規律,通過工業分析、元素分析、X射線衍射和激光拉曼光譜等實驗,對不同礦區不同變質程度的煤和煤成石墨的化學組成及微觀結構特征等煤成石墨化特征進行了研究,并將不同變形特征的樣品劃分為煤成石墨、煤成半石墨和石墨化無煙煤三大類。研究表明:煤的變形特征與煤成石墨的演化類型基本一致,且韌性變形樣品的石墨化程度最高,說明構造應力作用能促進煤的石墨化作用;煤成石墨的分布受到巖漿–構造活動的控制,石墨礦床多產出于巖漿巖侵入體外接觸帶或附近斷裂帶的有利圍巖地層中,且大田—漳平地區煤系石墨礦具有明顯的成區、成帶分布特點,煤成石墨成礦區主要集中在閩西南坳陷南部的漳平一帶;而北部大田一帶分布的礦區礦體石墨化程度較漳平一帶低,多為煤成半石墨或石墨化無煙煤,研究結果可為該地區煤系石墨礦產綜合勘探開發利用提供有利依據。
  • 作者(Author):張帥馬汝嘉劉路張浩劉欽甫
    關鍵詞(KeyWords):內蒙古扎魯特無煙煤分子結構分子模型結構優化范德華力

    摘要:為了構建內蒙古扎魯特地區無煙煤的分子結構模型,采用工業分析、元素分析、核磁共振碳譜、高分辨率透射電鏡和X射線光電子能譜等測試方法對該地區無煙煤的分子結構進行研究。結果表明無煙煤分子結構中以芳香碳為主,脂肪碳以短烷基側鏈和環烷烴為主。煤分子結構中氧原子主要以酚羥基和醚氧基的形式存在,氮原子主要以吡咯型氮和吡啶型氮的形式存在,硫原子主要的賦存形態是硫醇硫酚。結合由核磁共振碳譜測得的煤結構參數和由高分辨率透射電鏡測得的芳香環尺寸和含量,構建了無煙煤大分子平均結構模型。對構建的模型進行了結構優化與能量分析,發現煤分子結構的芳香片層趨于平行排列,非鍵結勢能中的范德華力是保持煤結構穩定的主要因素。本研究為采用分子動力學模擬從分子尺度研究扎魯特地區無煙煤在石墨化過程中,其芳香碳層的拼疊過程及其反應路徑提供了模型基礎。
  • 作者(Author):郝國強胡社榮
    關鍵詞(KeyWords):有機氮賦存形態煤階X射線光電子能譜邯鄲–峰峰礦區

    摘要:氮是煤中的常見元素之一,煤中氮的賦存形態多樣且隨煤階發生變化。以邯鄲–峰峰礦區為例,利用X射線光電子能譜(XPS)實驗,研究不同變質程度煤(Rran =1.08%~3.67%)中有機氮的賦存形態,探討煤中各形態有機氮相對含量隨煤階的變化規律。結果表明:按N 1s XPS譜圖分峰峰值的結合能可將煤中氮的形態歸為N-6、N-5、N-Q和N-X四種;研究區煤中N-5的相對含量最高,且隨著煤階的增高而降低;N-Q的相對含量隨著煤階的增高而增高;煤中N-6的相對含量隨煤階呈“增–減–穩”的變化規律;N-X的相對含量為9.1%~35.1%,其與煤階關系不明顯;在煤階Rran=1.08%~1.47%的范圍內,煤的N 1s XPS譜圖中缺失N-Q分峰,表明褐煤中相對含量最高的質子化吡啶氮在此階段已幾乎全部去質子化而轉化為吡啶氮。不同變質階段氮的賦存形態變化特征對燃煤發電及煤化工領域煤化學參數選取提供參考。
  • 作者(Author):廖家隆張福強韋夢蝶梁興東
    關鍵詞(KeyWords):豐度富集因素扶綏煤田賢按煤田晚二疊世

    摘要:針對廣西晚二疊世聚煤盆地中鋰、鎵元素地球化學異常問題,選取扶綏和賢按兩個典型晚二疊世煤田,通過系統取樣測試,研究煤系中鋰、鎵豐度,并結合成礦地質背景,分析煤中鋰、鎵的富集控制因素。結果表明:研究區鋰和鎵均有一定的工業前景,扶綏煤田鋰和鎵的平均豐度分別為83.5 μg/g和30.8 μg/g;賢按煤田鋰、鎵豐度分別為199.1 μg/g和33.4 μg/g。鋰主要富集于合山組底部K1煤層、炭質泥巖及鋁土巖段,而鎵在合山組底部各巖性中的豐度并無明顯差異。云開古陸及周邊中酸性火山巖是鋰、鎵物質的基礎來源,合山組底部高鋁沉積巖系可能是合山組K1煤層中鋰、鎵的直接物源。鎵元素在各巖體之間的遷移比較活躍,其物源區的含量水平起主導作用,而鋰元素的富集除了受控于物源外,沉積環境及后期地質作用的影響更為明顯。研究成果為廣西煤系中鋰、鎵資源的勘查預測及其綜合利用提供科學依據。
  • 作者(Author):姚海鵬呂偉波王凱峰李玲李文華 林海濤李鳳春李正
    關鍵詞(KeyWords):二連盆地巴彥花凹陷低階煤煤層氣成藏地質要素資源潛力

    摘要:為了建立巨厚低階煤煤層氣資源評價方法,以二連盆地巴彥花凹陷為研究對象,通過研究煤層氣成因、煤層埋深、煤層厚度、煤儲層物性、含氣性、水文地質和蓋層等,總結了巨厚低階煤煤儲層的關鍵成藏地質要素,并進一步建立了新的低階煤煤層氣資源潛力評價方法,圈定了巴彥花凹陷煤層氣勘探開發有利區和目標區。結果表明:巴彥花凹陷主要含煤地層為下白堊統騰格爾組(K1t),以褐煤和長焰煤為主,顯微組分以鏡質組為主,煤層氣的形成是生物成因為主、混合成因為輔的成烴模式,生物成因氣占主導地位;研究區共發育3個煤組,煤儲層厚度大,發育面積廣,埋深適中,保存條件好,含氣量較高,空氣干燥基含氣量最高可達4.45 m3/t,1、2煤組有利于形成煤層氣藏,3煤組有利于形成煤系砂巖氣藏。根據建立的資源潛力評價方法,煤層氣勘探開發的最優目標區位于巴彥花凹陷北部。
  • 作者(Author):周優張松航唐書恒喻天成馮釗
    關鍵詞(KeyWords):煤層氣含氣量多元回歸分析Petrel 三維地質建模沁水盆地柿莊南區塊

    摘要:煤層含氣量對煤層氣開發有直接影響。柿莊南區塊煤層含氣量相對較高,但開發過程中存在較多低效井,開展含氣量三維地質建模有助于厘定含氣性對煤層氣井產量的影響。以沁水盆地柿莊南區塊3號煤層為研究對象,運用多元回歸分析方法依次建立基于埋深、灰分、揮發分及固定碳含量等參數的含氣量預測公式及基于測井數據的煤巖工業分析各組分含量預測公式,最終得出柿莊南區塊基于測井數據的含氣量預測模型并應用于全區,與實測值對比表明預測結果較好。運用Petrel軟件基于預測結果構建含氣量模型,探討3號煤層含氣量三維分布特征。研究表明,區內3號煤層含氣量介于11~20 m3/t,其主控因素為煤層埋深和構造部位。該模型對研究區煤層氣井低產因素厘定和煤層氣開發生產具有指導意義。
  • 作者(Author):婁義黎鄔忠虎王安禮左宇軍劉鎬孫文吉斌
    關鍵詞(KeyWords):頁巖破裂過程流固耦合聲發射各向異性

    摘要:為探究流固耦合作用下頁巖的破裂過程和聲發射特征,利用RFPA2D-Flow數值軟件分別對黔北地區牛蹄塘組不同層理傾角頁巖進行流固耦合數值模擬。研究表明:由于層理結構的影響,頁巖抗壓強度和彈性模量均表現出明顯的各向異性。頁巖的破裂過程可分為彈性、屈服和破壞3個階段,隨著層理傾角的變化,頁巖最終表現出3種破壞模式,分別為斜I型、V型和火焰型。層理傾角不同的頁巖,其破裂過程中的聲發射信號演化規律不同。對低層理傾角(0°、15°、30°)的試樣,累計AE曲線表現為“平緩—線性—臺階—平緩”的變化規律;高層理傾角(60°、75°、90°)試樣的累計AE曲線呈現“平緩—線性—陡增”的變化規律;當a=45°時,累計AE曲線表現為“平緩—線性—激增—平緩—激增”的變化規律,且其AE計數出現兩個峰值。
  • 作者(Author):郭小銘郭康劉英鋒
    關鍵詞(KeyWords):深埋煤層泥砂潰涌多源信息融合主控因素評價方法侏羅紀煤田照金煤礦

    摘要:深埋煤層采場頂板泥砂潰涌災害是由于泥巖頂板遇水發生松散崩解,在礦壓作用下泥砂集中潰入井下的綜合性災害,其災害發生受到含水層、礦山壓力、地質構造等多因素影響。以黃隴煤田照金煤礦為研究區,在災害發生機理研究的基礎上,討論了災害發生的主要影響因子,最終選取洛河組含水層富水性、煤層到洛河組含水層距離、宜君組礫巖厚度、煤層上覆雜色泥巖厚度、煤層到雜色泥巖距離、單位面積斷層密度、褶皺構造分布和煤層開采厚度8個主控因素,采用層次分析權重賦值方法,確定影響災害發生的各主控因素權重,構建煤層頂板泥砂潰涌災害危險性評價數學模型;繪制主控因素專題圖并進行柵格賦值,通過信息融合疊加方法將各因素進行疊加,最終形成多源信息融合的照金煤礦煤層頂板泥砂潰涌災害綜合分區。研究結果表明,照金煤礦ZF202工作面所在區域該類災害發生的危險性高,與實際開采過程中曾發生的“4?25”重大事故發生區域較為吻合,說明本次危險性評價模型構建合理,分區結果可用于指導礦井的開采布設與泥砂潰涌災害防治。
  • 作者(Author):連會青楊俊文韓瑞剛孟璐韓永
    關鍵詞(KeyWords):礦井水災“情景–應對”應急決策情景演化決策機制

    摘要:為解決礦井水災事故應急快速反應、高效決策的現場需求,針對礦井水災事故的不確定性、復雜性和緊迫性等特點,運用多案例分析法,解析了11起典型礦井水災事故,提出了判別“情景”和事故“情景”兩個關鍵概念,定義了集合{突水水源,突水通道,采掘方式,出水量,淹沒范圍,生存空間}為礦井水災事故的情景,并運用AHP分析法計算了6個情景要素各自的權重。確立了“情景–應對”應用在礦井水災應急決策領域的實現途徑,詳細闡述了構建情景庫、案例庫、對策庫的方法以及“情景–應對”型礦井水災應急決策方案的生成過程,并提出了以“黃金72小時” “8天8夜”為時間節點的多階段礦井水災事故應急決策機制,案例推演應用表明,該應急決策機制不僅規范了事故應急流程,而且實現了精準、快速、高效的目標。
  • 作者(Author):鄭竹艷許光泉楊婷婷余世滔張海濤
    關鍵詞(KeyWords):斷層導隔水性巖溶地下水水?巖作用反向水化學模擬顧北煤礦淮南煤田華北煤田

    摘要:利用斷層兩盤巖溶水化學特征判斷其導隔水性對于我國華北型煤田水害防治具有十分重要的實踐意義。以顧北礦F104斷層兩側太原組巖溶地下水為研究對象,在分析斷層兩盤水文地質條件基礎上,采用Piper三線圖、離子組合比和主成分法,分析了主要組分來源及水?巖作用差異性,并采用PHREEQC軟件對巖溶地下水進行反向水化學模擬。結果表明:南北區巖溶水均存在方解石和白云石的溶解和沉淀現象,南區陽離子交換吸附和脫硫酸作用程度強于北區,而北區黃鐵礦氧化和巖鹽溶解作用較南區明顯,南北兩區水化學環境及水?巖作用存在顯著差異,進而推斷F104斷層具有較好的阻水性,且影響了其兩側的氧化?還原環境及溫度差異,控制著地下水徑流方向和水?巖作用程度。
  • 作者(Author):梁向陽楊建
    關鍵詞(KeyWords):富水性七里鎮砂巖含水層涌水量主控因素沉積相呼吉爾特礦區

    摘要:鄂爾多斯盆地呼吉爾特礦區屬于“水壓高、水量大、富水性不均一”的深埋侏羅紀煤田區,各礦井面臨較嚴重的水害防治壓力,為了弄清該地區礦井涌水特征及其沉積控制條件,開展了沉積相與頂板鉆孔出水層位、鉆孔涌水量、工作面涌水量等方面的相關性研究,結果表明:呼吉爾特礦區導水裂縫帶范圍內,主要發育曲流河沉積相的延安組真武洞砂巖段和直羅組七里鎮砂巖段,巖性為細粒–中粗粒砂巖。直羅組早期發育了一套河流相沉積,對延安組頂部的強烈沖刷侵蝕,導致礦區中部的門克慶、母杜柴登井田范圍內2-1煤層缺失,并形成了較厚的七里鎮砂巖段;礦區兩側的2-1煤層較完整,其上覆七里鎮砂巖較薄。七里鎮砂巖含水層是工作面回采過程中的最主要充水含水層,各礦井的工作面頂板疏放水鉆孔涌水量差異顯著,古河床沖刷帶中部的礦井鉆孔涌水量普遍大于古河床沖刷帶兩側,與頂板地質沉積相有較好的對應關系。煤層頂板地質條件(沉積相)的差異性,控制了各礦井工作面回采過程中涌水量大小;直羅組古河流沖刷帶兩側廣泛發育的富水條帶,則影響工作面涌水量的變化規律。
  • 作者(Author):汪北方梁冰劉維張晶遲海波劉亞輝
    關鍵詞(KeyWords):辛安煤礦復采工作面臨空窄煤柱應力疊加動態注漿加固效果檢驗

    摘要:隨著我國煤炭資源去產能整合煤礦的增多,復采工作面臨空窄煤柱采動失穩問題日益凸顯,已嚴重制約礦井安全高效生產。為此,針對辛安煤礦復采1402工作面輔運巷道5號鉆場臨空窄煤柱穩定性控制的工程難題,運用數值模擬與理論分析相結合的方法,探究5號鉆場臨空窄煤柱穩定性采掘擾動響應特征,提出5號鉆場臨空窄煤柱動態注漿加固技術方案并開展現場應用和效果檢驗。研究結果表明:1402工作面輔運巷道掘進對5號鉆場臨空窄煤柱穩定性影響較小;在1402工作面回采期間,距5號鉆場18~6 m范圍,臨空窄煤柱集中垂直應力由非對稱馬鞍形分布逐漸過渡為拱形分布;距5號鉆場6 m時,臨空窄煤柱承載疊加垂直應力超過煤體強度,塑性區完全貫通,極易破壞失穩;現場采用MP364型注漿材料及專用注漿設備對5號鉆場臨空窄煤柱前后5 m區域進行加固,動態注漿始終超前工作面10 m,通過深孔窺視和氣體監測手段驗證臨空窄煤柱良好的封堵固化效果,保障了工作面安全回采,為我國整合礦井類似條件下煤柱穩定性控制提供借鑒和參考。
  • 作者(Author):胥勛輝張國彪包含晏長根
    關鍵詞(KeyWords):結構面三維激光掃描3D打印剪切強度抗剪強度參數各向異性

    摘要:結構面形貌特征是影響結構面剪切行為的重要因素,而且結構面形貌特征的各向異性與其剪切力學行為的各向異性之間存在一定的聯系。利用三維激光掃描和3D打印技術模擬了天然結構面,并以水泥砂漿為材料澆筑了尺寸為100 mm×100 mm×150 mm的含結構面試樣,開展了不同法向應力下沿不同方向的剪切試驗。結果表明,結構面的剪切行為具有明顯的各向異性,這種特性可以體現在峰值剪切強度及相應的剪切位移和抗剪強度參數上;在低法向應力條件下,峰值剪切強度各向異性的強弱程度與法向應力之間并非呈現簡單的單調變化關系;抗剪強度參數c(黏聚力)、f (內摩擦角)值沿不同剪切方向的變化趨勢總體上較相似;通過分析不同剪切方向上c、f值相對于0°方向的差異程度,可以發現剪切方向對c值的影響更為強烈。
  • 作者(Author):王龑熊祖強趙高博
    關鍵詞(KeyWords):超長工作面大斷面空巷三維應力演化綜合治理技術

    摘要:為解決超長工作面過大斷面空巷極易發生片幫和大面積冒頂等難題,以晉城成莊礦某超長工作面為背景,建立大斷面空巷的三維模型,將工作面頂板劃分為煤柱頂板、空巷頂板和待采區頂板3部分。通過理論分析,推導了煤柱失穩的判據,并利用FLAC3D數值模擬分析了大斷面空巷頂板應力演化過程。結果表明:煤柱寬度W≤40 m時,工作面超前支承應力與空巷超前支承應力在煤柱上疊加,煤柱開始發生塑性變形;W≤10 m時,煤柱頂板應力逐漸達到峰值16.6 MPa,煤柱發生破壞并失去承載能力,工作面超前支承應力向待采區轉移,空巷頂板應力達到峰值12.7MPa。根據空巷頂板應力演化規律,確定高水材料充填支柱支護的合理強度及空巷兩幫煤壁注漿加固的時機,輔以空巷錨索梁補強,提出了大斷面空巷綜合治理措施,現場應用效果良好。
  • 作者(Author):杜建濤閆麗 趙超英
    關鍵詞(KeyWords):合成孔徑雷達干涉(InSAR)小基線集沉陷監測二維形變蔚縣礦區

    摘要:河北蔚縣是我國華北地區最大的地下采煤區之一,該地區長期存在采礦塌陷災害,不僅威脅采礦安全,而且嚴重破壞當地生態環境。本文基于合成孔徑雷達干涉(InSAR)這一新型空間對地觀測技術,采用61景Sentinel-1A/B干涉寬幅(Interferometric Wide swath,IW)模式數據進行礦區形變觀測,獲取整個礦區在2017—2018年間的地表形變空間分布特征,并對礦區地表的沉降量級及面積進行詳細的統計分析。此外,采用融合多軌道SAR數據的多維形變時序估計方法,對西細莊礦數據進行東西向和垂向的二維形變分解,獲取該礦的二維形變時間序列。結果表明:除南留莊井田外,其余三大井田在監測期間均存在不同程度的地面沉陷災害;整個礦區年沉陷速率超過–10 cm/a的區域達到了2.16 km2;受成像幾何影響,不同軌道數據獲取的形變結果存在一定差異;西細莊礦以垂向形變為主,伴隨明顯的東西向水平形變。研究結果為蔚縣礦區地面沉陷監測與煤礦安全開采提供數據參考。
  • 作者(Author):易富杜常博王政宇于犇
    關鍵詞(KeyWords):筋土界面直剪試驗拉拔試驗宏細觀分析界面參數

    摘要:為了更全面地分析筋土界面相互作用特性,改制了一臺可視加筋土界面特性宏細觀分析的試驗儀器,可開展不同土工合成材料與填料的直剪和拉拔試驗;該儀器改進了試驗箱的尺寸,可方便兩種試驗的對比分析,增加了圖像攝錄系統,可進行試驗過程的細觀分析。使用新研制儀器分別進行了土工合成材料(土工格柵和土工布)加筋尾礦砂的直剪和拉拔試驗,試驗結果表明:兩種試驗條件下,土工格柵與尾礦的界面參數(似黏聚力和似摩擦角)及似摩擦系數均比土工布與尾礦的界面參數和似摩擦系數大;直剪試驗下筋材網孔的有無對筋–尾礦界面參數均有較大影響,拉拔試驗下筋材網孔有無對筋–尾礦界面參數似黏聚力的影響較為顯著,對似摩擦角的影響較小。隨著宏觀變量法向應力的增加,細觀參數孔隙率減小,平均接觸數增加,反映在宏觀上的現象就是填料顆粒被壓密,筋材需要克服的阻力增大。該試驗儀器能夠較好地分析筋土界面宏細觀特性,獲得關鍵技術指標以用于加筋結構的設計。
  • 作者(Author):李永強徐拴海張衛東孫玉亮韓永亮張浩黃健豐
    關鍵詞(KeyWords):地源熱泵套管式換熱器熱短路數值模擬

    摘要:?套管式地埋管換熱器是深層地源熱泵系統常用的換熱裝置。基于流體流動換熱方程,建立套管式地埋管換熱器與周圍巖體之間的傳熱模型。以第一個供暖季為例,分析內管導熱系數和循環水流量對換熱性能的影響,并引入換熱器效能對熱短路現象進行評估,研究結果顯示:內管導熱系數越大,熱短路現象越顯著;熱短路使內外管中循環水溫差降低,管內出現熱堆積,導致換熱器換熱功率降低;套管式地埋管換熱器的換熱功率隨循環水流量的增大逐漸增大;內外管之間存在熱短路時,出口水溫隨循環水流量的增大先升高后降低,隨著流量增大,換熱器效能增大。研究成果可為深層地源熱泵系統中地埋管換熱器的設計提供借鑒。
  • 作者(Author):吳姍姍高剛桂志先王鵬李成毅
    關鍵詞(KeyWords):HTI介質AVAZ正演Ruger公式Monte Carlo隨機方法裂縫

    摘要:?疊前縱波方位各向異性檢測裂縫是目前應用最為廣泛的方法,該方法主要是利用AVAZ地震資料橢圓擬合的長軸與短軸信息來評價裂縫,該方法在具體應用時,認為裂縫型儲層AVAZ響應特征的變化僅由各向異性參數決定,而沒有考慮非各向異性參數的影響,從而引起裂縫評價的多解性。為提高該技術的裂縫評價精度,從模型分析入手,將模型中各向異性參數及巖性參數設置為概率密度分布函數,然后采用Monte Carlo隨機方法進行疊前AVAZ正演模擬。首先,對各向異性參數對橢圓擬合的影響進行簡單分析,得出各向異性參數γ對橢圓扁率B/A與各向異性因子B影響最大、δ次之、ε最小。然后,進一步重點分析不同標準差的速度與密度模型的B/A與B響應特征,得出地層的速度與密度的變化在較小范圍內時,該技術評價裂縫才具有一定的可行性,其中,地層縱波和橫波速度的變化(尤其是縱波速度)對疊前AVAZ響應影響較大,地層密度幾乎沒有影響,故當橫向巖性變化較大時,該方法在評價裂縫型儲層時的結果具有一定的不確定性。
  • 作者(Author):劉仕友張迎朝李洋森閆安菊張海洋
    關鍵詞(KeyWords):瓊東南盆地AVO屬性遠近道差異屬性流體檢測部分疊加

    摘要:?對于信噪比相對較低的疊前地震資料,利用傳統AVO屬性交會分析和截距梯度乘積屬性分析(即P×G屬性)效果可能并不理想。為了有效提取疊前道集AVO屬性信息,從疊前部分疊加體出發,根據遠近道部分疊加體的相對關系,構建類似P×G屬性的遠近道差異屬性因子,其中近道疊加反映截距屬性,近遠道疊加差值反映梯度屬性,并通過理論模型驗證其可以取代P×G屬性應用于實際地震資料的AVO分析。最后以瓊東南盆地深水區某氣藏進行實際驗證與分析,可知部分疊加數據相比單道道集信噪比明顯提高,所以遠近道差異屬性可以有效解決實際道集的滿天星現象,從而為信噪比相對較低的地震資料AVO屬性分析提供更有效的方法。

主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團 中國煤炭學會學術期刊工作委員會

©版權所有2015 煤炭科學研究總院出版傳媒集團 地址:北京市朝陽區和平里青年溝東路煤炭大廈 郵編:100013
京ICP備05086979號-16  技術支持:云智互聯
147期红心水论坛