松散层水与煤系地层砂岩水混合效应的水文地球化学研究

防止松散层水溃入矿井是祁东煤矿的重点防治水对象,正确判断出水点和出水水源是解决问题的关键。文章通过对松散层水和煤系地层砂岩水混合效应的水文地球化学研究,利用对比分析方法找出变化明显的特征离子(Ca2+、Mg2+、SO42-和HCO3-),将其作为水质监测的重点对象,从而判断突水水源,为建立防止松散层水溃入矿井的预警系统提供可靠依据。

东胜煤田布尔台井田伸展构造几何学研究

通过大量矿井地质构造观测和地表地质调研,对布尔台井田中侏罗世延安组内伸展构造发育和分布规律、构造样式、伸展断层组合形式进行了详细解析.研究结果表明,布尔台井田延安组中伸展断层有中小型高角度正断层和层滑断层两种类型,断层走向以NNE向为主,NW向次之.伸展断层形成于地壳上部构造层次脆性变形域,基本构造样式属盖层滑脱型,断层组合形式有小型地堑、地垒、台阶式断层、阶梯状断层.

承压含水层上采煤突水危险性评估研究

为了评价岩层阻水性能、确定导升带高度,准确评估不同地质和采掘条件下承压含水层突水危险性,实施了井下钻孔水压致裂综合测量,并采用数值模拟方法评估了带压开采突水危险性.实际观测表明,泥岩、粉砂岩、中砂岩、灰岩阻水性能由大到小,导升高度则由小变大;模拟结果显示,当隔水层厚度较大且没有垂向导水构造时,正常地层不会发生奥灰突水;当存在陷落柱时,随着采面推进向陷落柱接近,采矿扰动导致柱体内应力集中及集中范围不断加大,柱体内岩层裂隙活化不断加强,当采动应力集中带与柱体内应力集中带之间煤岩柱不足以抵抗地下水压力时,即发生突水.

低煤阶煤的煤岩成分液化性能及实验研究

以西北侏罗纪煤中的镜煤和丝炭为研究对象,液化实验结果表明:同一变质程度的镜煤的液化转化率(90.67%)、油产率(58.88%)均高于丝炭;而不同变质程度的镜煤和丝炭,因其结构和性质的差异,随变质程度的增高,液化性能整体呈降低趋势。镜质组和惰质组分别作为镜煤和丝炭的主要物源,形成于截然不同的泥炭沼泽环境,致使结构和性质差异大。显微组分特征、红外光谱和分子结构模型分析表明:镜煤中活性组分含量高,H含量和脂肪氢含量高,大分子结构模型中21个单芳环,具有芳香性的吡咯环2个;丝炭中活性组分含量低于镜煤,含氧官能团多,碳含量和芳香氢含量高,大分子结构模型中14个单芳环、6个双芳环、1个三芳环,具有芳香性的吡咯环2个。

稠油高温气体辅助蒸汽驱的可行性研究

针对目前稠油油藏开发效益差、产量低的现状,开展了适用稠油油藏的注气方式研究。从稠油粘温特性和流变特性入手,分析了蒸汽驱开采稠油的驱油机理以及目前开发中所存在的问题,并通过理论分析和室内实验,对利用氮气、二氧化碳气体的性质,辅助蒸汽高效开采稠油的可行性进行了深入研究。结果表明,加入氮气、二氧化碳的高温气体辅助蒸汽驱相比单纯蒸汽驱具有明显优势,原油采收率显著提高。

煤矿(床)水文地质学的研究现状及展望

煤矿(床)水文地质学是研究煤炭资源开发过程中地下水活动规律以及为防止其对采煤工程的不利影响,保护矿区生态环境的一门应用性地质学科,对煤矿安全生产工作具有重要的推动作用。近年来,在保水采煤技术、华北型煤田防治水技术体系、陷落柱发育规律及其治理技术、煤层底板含水层注浆改造保障技术等方面取得了重要进展。随着煤炭开采强度和开采规模的进一步扩大,学科发展面临着诸如老空水及陷落柱探测、矿坑充水条件变化、矿井水患实时评价及治理等重大问题。提出了在学科发展中应优先解决诸如"三高"(高地压、高地温、高水压)地质条件下煤矿突水机理、西部地区煤炭资源开发过程中突水溃砂机理、水资源承载力及其调蓄技术、矿井水资源化及其合理利用研究以及综放开采条件下冒裂带发育规律研究等科学问题。

低渗透油藏空气泡沫复合驱油室内实验研究

针对低渗透油藏注水开发过程中存在着油井含水上升快,污水处理难度大,产量下降快,油藏采出程度低,生产成本高等问题,对低渗透油藏空气泡沫复合驱提高采收率技术的可行性进行了探讨。通过室内实验对泡沫剂的发泡性、稳泡性、泡沫与原油界面张力性能和稳泡剂的稳泡性能进行评价,优选出最佳泡沫配方;通过驱油实验分别从注入量、气液比、注入压力等方面对低渗透油藏空气泡沫复合驱油工艺参数进行研究。实验结果表明,当气液比在1∶1～3∶1范围变化时,采收率随气液比增加而升高,随着注入泡沫液量的增加而增大,当注入量增加到0.4PV时增加不明显;同时当气液比为3∶1时,采收率随着注入压力增加而增大,直至趋于平稳。因此,空气泡沫复合驱是一种很有前景的提高低渗透油藏采收率方法。

煤矿安全投入评价指标体系构建方法研究

为合理选择煤矿安全投入评价指标体系,根据煤炭企业的长期安全发展,在分析现有的煤矿安全投入评价指标不足的基础上,建立了人、科学技术、安全管理3个2级指标和16项3级评价指标的多因素的评价指标体系。通过分析确认了指标的合理性和准确性,该指标既能反映事故预防与控制,也反映了企业长期安全发展。研究表明:煤矿安全投入促进安全供给和安全需求在总量和结构上的平衡发展,是逐步实现煤矿安全投入良性循环的基础,才能保证煤矿的长期安全发展。

黄土地层下预应力锚索荷载传递规律的试验研究

在已有理论推导的基础上,基于现场拉拔试验,分析锚固长度、拉拔荷载及锚索体直径对预应力锚索在特定黄土地层条件下荷载传递规律的影响。分析结果表明:(1)预应力锚索的有效锚固长度以6～8m最为合理,过短不利于锚索极限承载力的充分发挥,过长则易造成锚索材料的浪费;(2)锚索轴力随拉拔荷载增大不断向锚固段远端传递且越来越小,其峰值则不断增大且向远端偏移,该现象与锚固段前端锚索体所受轴力超过其屈服极限而产生局部塑性破坏有关;(3)土体及锚固体具有明显的非均质性和非线性,使得浆体与土层间存在相对薄弱或非连续界面。当拉拔荷载级别增大至一定量值时,这些弱面上即发生锚固力跳跃分布现象;(4)在工程实践中,锚固力分布曲线的始点与锚固段端口并不完全重合,而是相对纵轴均存在不同程度的偏移,导致发挥实际锚固作用的锚固段长度往往较理论设计的偏短;(5)在黄土地层下,部分预应力锚索极限承载力随其直径增加而线性增长,增长系数约为1.1,而与锚索有效锚固长度无关。所得结果为黄土地区锚索支护工程的设计和施工提供参考依据,具有一定的理论和实用价值。

岩心定向与储层裂缝探测技术研究进展

储层裂缝对油气勘探和开发具有重要意义,虽然研究裂缝的手段和方法有很多,但是还缺乏有效且成本较低的技术手段。裂缝研究首先要解决的是岩心定向的问题,文中归纳总结了目前各种岩心定向的方法和技术,综合评价各种技术方法,认为古地磁岩心定向技术是最直接、有效且应用广泛的定向技术。在此基础上,总结了目前裂缝探测的各种方法和技术,并对其分别进行了评述,提出综合各个学科和技术,发挥各技术和资料的优点,对储层裂缝进行综合研究,开展点、面、体3个层次全方位的裂缝研究,从而指导油气田的勘探和开发。

老窑采空区的探测技术与实例研究

针对老窑不同的采煤方法(如壁式开采、房式开采)、不同的采空区类型(如工作面采空区、巷道采空区等)以及采空区内充填物质的差异等多种复杂情况,讨论了老窑采空区的地震波场和电磁波场响应,结合一些典型工程实例,总结了老窑采空区与老窑巷道在二维、三维地震资料上的判识标志以及视电阻率断面上的显示特征,提出了小煤窑采空区快速检测的最佳技术组合,即综合利用遥感地质影像分析、地面地质调查、地面地震与电法勘探以及钻探验证等多种手段相互配合,能够实现采空区的多方法、多参数综合探测,减少多解性,提高综合探测精度.

非均布高压水对采煤工作面底板隔水岩层破坏特征及其突水条件研究

针对深部煤炭资源开采严重受底板高承压岩溶水害威胁的现实问题,为进一步认识工作面底板岩溶水突出机理,有效评价和防范矿井突水灾害,确保矿井安全开采,从岩溶地质与岩溶发育的根本规律方面研究分析了底板高压水含水介质结构特征及高压水对工作面底板隔水岩层的作用力方式,提出高压水对其上覆隔水岩层具有非均布水压作用力的基本概念,并将非均布水压作用方式概化为4种基本类型。通过数学与力学理论分析和数值模拟计算,分析研究了不同类型非均布水压力对其上覆隔水岩层的破坏特征及其诱发突水的条件,得出非均布水压力对隔水岩层的破坏程度明显小于均布水压的重要认识。在相同的水压力条件下,不同的非均布水压作用方式,对其上覆隔水层的破坏程度有明显差异,在煤层走向上水压作用范围越大则底板破坏范围和深度越大,在煤层倾向上水压作用范围的大小对于底板破坏范围及程度的影响相对较小。

矿井构造研究现状与发展趋势

综述了我国在矿井地质构造理论、研究思路与方法、煤层流变和煤体显微构造、构造煤结构一成因、构造定量评价、构造预测技术等方面的主要研究进展。剖析了制约矿井构造研究的一些认识误区及其带来的负面影响。提出了矿井构造学科发展的总体思路,指出构造理论创新和提高中小型构造的预测精度与准确性是矿井构造研究取得突破的两大方向。地质与物探结合、地面探测与井下探测结合、探测技术与地质条件结合、构造精细研究和综合探测配套技术结合、培养地质与地球物理复合型人才是矿井构造研究取得突破的关键。

断层上盘防水煤柱合理宽度研究

当前采用的断层防水煤柱设计方法,是将断层上盘防水煤柱沿宽度方向看作是均匀连续和各向同性的弹性体,没有考虑到矿山压力、构造应力和水压力对煤柱的破坏和影响作用,导致煤柱留设宽度缺乏科学性,增加了工作面突水威胁。为了合理设计断层煤柱宽度,本文分析了煤柱在不同作用力下的物性状态,在此基础上将煤柱从隔水功能上划分为矿压影响区、有效隔水区和断层影响区,并分别推导和确定这3个区域的宽度计算公式,修正了断层防水煤柱设计方法,为上盘断层防水煤柱设计提供了科学的参考依据。

岩石锚杆锚固段荷载分布试验研究

岩石锚杆锚固段荷载分布规律是岩土锚固技术的关键问题之一。在拉拔试验锚杆杆体测点应变数值采集的基础上,利用复合幂函数和高斯函数对实测数据进行曲线拟合,获得了临界破坏状态下的锚固段轴力及剪应力分布情况。试验结果表明:岩石锚杆锚固段剪应力的分布集中在锚固段的前部;高斯函数可以较好地描述临界破坏状态下锚杆杆体的轴力分布;界面破坏出现在界面峰值抗剪强度远大于界面所能提供的黏结强度情况下。研究结果为锚杆的设计与计算提供了理论依据。

大回线源瞬变电磁响应理论研究回顾及展望

解析公式的求解是电磁探测方法基础理论研究的重要内容.以往用于大回线瞬变电磁法的理论公式,有圆形重叠回线表达式、中心回线表达式.为了更接近勘探工程中使用的矩形回线源,和为提高效率在回线中心1/3区域观测的实际情况,采用了大定源回线的解析公式.由此定义的视电阻率,克服了偏离中心点观测引起的边缘效应,提高了解释精度,也将大定源回线和大回线装置的理论公式统一了起来.基于偶极子微元的大定源回线解析解在瞬变电磁法理论研究中起到了重要作用,但还不能很好地反映近、中区场的响应特征.可以将静电场点电荷直接比拟到时域场中,在回线上对时变点电荷微元进行积分,以获得适合全场区、全期的更精确的理论公式.

低渗透裂缝性油藏微生物调驱室内研究

低渗透油藏主要开发技术是在强化地质认识基础上,以酸化压裂、完善井网、细分开采、丛式井配套为主的水驱技术,由于天然裂缝发育,在注水开发过程中呈现出油井产水快速上升、产能下降、供液能力差、低产低效的局面。为改变这种局面,对延长油田唐80区从54井组微生物调驱进行室内评价研究。微生物采油是一种经济有效的技术,是油田开发后期一种重要的提高采收率技术。针对井组油藏的特点,根据微生物驱提高采收率技术路线,对菌种进行筛选及评价,对初步筛选的2种微生物菌种在室内进行了基本性能评价,并进行微生物菌液物理模拟实验,综合评价和研究驱油技术提高采收率的能力。实验结果表明,利用微生物对该类油藏进行调剖驱油,能明显改善注采状况,对区块起到降水增油的作用。为更好地在低渗透性油田应用微生物采油技术,提供了经验和依据。

实测阻水系数评价奥灰突水危险性方法研究

开采受奥灰水威胁的煤层时,通常都把突水系数作为安全评价的依据,此方法存在一定局限性。采用室内小尺寸水力压裂试验测得煤层底板的阻水系数;用实测的阻水系数对兴隆庄煤矿首采区下组煤(16上煤、17煤)带压开采时奥灰水的突水危险性进行了评价。结果表明,该方法评价奥灰突水危险性直观、清晰、简洁,值得推广。

大区域地下水流数值模拟研究现状及存在问题

在分析大区域地下水流数值模型构建缘起的前提下,系统论述了近年来地下水流数值模拟在大区域地下水资源评价、水文地质参数确定、地面沉降、溶质运移、海水入侵、盐渍化、风险评估、地下水管理及地表水与地下水的联合开发利用等方面的国内外研究应用现状;归纳、总结了目前大区域地下水流数值模型在灵敏度分析、裂隙和岩溶介质中模型建立、基于地下水流数值模拟的溶质运移模型建立、地下水流数值模型构建所需工作量等理论和方法研究及实际建模过程中存在的一些问题;展望了今后大区域地下水流数值拟在研究范围、模拟技术与方法以及与其它模型耦合等方面的发展趋势。