峰峰矿区煤储层孔隙特征研究

峰峰矿区不但是我国的重要煤炭基地,并且煤层气资源丰富。煤储层高压(12MPa)饱和水法孔隙度在1.28%~5.73%。BJH总孔容为0.000 46~0.001 46mL/g,平均孔径3.1~12.01nm。孔的类型主要有微孔、小孔和中孔三类,以微孔为主。总比表面积在0.029 6~0.409m^(2)/g。微孔越发育比表面积越大,比表面积越大吸附煤层气的能力越强,煤层气含量一般越高。

典型煤矿区小煤窑老空水探查治理关键技术及其应用

以峰峰矿区辛安矿为例,经探查在+32 m、-100 m水平矿井涌水量中,周边小煤窑老空水约占总涌水量的70%。现已探明采空区内有3处重要涌水点均在大青灰岩含水层,最大涌水量可达6 m^(3)/min。由于涌水点位于封闭采空区,井下不具备定向钻探施工的条件。因此,拟采用地面多分支水平井定向钻探技术对大青灰岩含水层进行探查,通过综合运用超浅垂深定向施工、立体通道精细探查、定向水平孔投料、过水通道动水快速封堵等关键技术,不仅可以高效的识别出采空区涌水点,而且经现场抽水验证,地面多分支水平井注浆技术能够对井下突水点精准有效封堵。

河北峰峰矿区煤中微量有害元素的赋存与分布

运用仪器中子活化分析、电离耦合等离子体原子发射光谱、带能谱仪的高分辨率扫描电镜以及逐级化学提取对河北峰峰矿区不同煤阶的煤中微量有害元素进行了测定,发现该矿区煤中微量有害元素含量均值与华北地台晚古生代煤的均值相比,As(3.21μg/g),Br(13.01μg/g),Co(6.21μg/g),Cu(31.29μg/g),Mo(3.63μg/g),Rb(7.73μg/g),Sn(9.60μg/g),W(1.62μg/g)等元素的含量偏高;该矿区不同变质程度煤中微量有害元素的含量不同,在明显受岩浆热液影响的无烟煤中As,Co,Cu,F,Fe,Mo,Ni,U,Zn含量较高;岩浆热液形成的方解石和黄铁矿脉是峰峰矿区无烟煤中Zn,As,Mo,Cu,Ni,Co等微量有害元素富集的主要载体。燃煤产物特别是飞灰中As(9.10μg/g),Co(10.55μg/g),Cr(58.18μg/g),Mo(13.95μg/g),Se(4.25μg/g),Th(34.50μg/g),U(7.65μg/g)的含量和原煤相比普遍较高,对它们的赋存状态及其对环境和人体健康的危害值得深入研究。

邯郸-峰峰矿区新构造特征及其煤炭资源开发意义

采用遥感图像解译、天然地震震源分析等手段,对邯郸-峰峰矿区的新生代构造特征进行了深入研究.受太行山山前断裂带伸展滑脱的区域构造背景条件的控制,邯郸-峰峰矿区的先存断裂在新生代不同程度地重新活动,同时形成一些新断裂.矿区新构造格架由NNE-SSW向构造线与NWW-SEE向构造线组合而成,两组断裂交汇部位是底板突水、瓦斯突出等矿井地质灾害的易发地段.在华北新生代伸展变形区,新构造,尤其是活动断裂对矿井安全生产的影响应引起充分的重视.

峰峰矿区2号煤中微量元素富集特征差异性研究

为探讨煤中锂元素及稀土元素赋存状态和同一煤层不同矿井间煤中微量元素的差异性及其控制因素。以峰峰矿区的梧桐庄矿和九龙矿山西组2号煤为研究对象,通过反射光显微镜、原子吸收光谱仪(AAS)及X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDS)等分析测试方法,对比分析了两煤矿2号煤中煤质及微量元素富集特征,研究了2号煤中Li及稀土元素(REY)的赋存状态,探讨了2号煤微量元素富集特征的差异性及其影响因素。研究结果表明,九龙矿2号煤层样品中微量元素含量整体比梧桐庄矿高,梧桐庄矿和九龙矿2号煤中Li元素平均含量分别为49.8μg/g和64.3μg/g,稀土元素平均含量分别为68.8μg/g和130μg/g。梧桐庄矿2号煤中Li元素和REY元素主要赋存于煤的有机质中;而九龙矿2号煤中Li元素主要赋存于高岭石和伊利石等黏土矿物中,REY元素主要赋存于独居石、黄铁矿和黏土矿物中。峰峰矿区2煤的沉积物源和沉积环境控制了其微量元素分布的总体特征,而燕山期岩浆热液作用导致2号煤层中微量元素在矿区南部的梧桐庄矿和矿区中部的九龙矿的差异。岩浆热液作用主要引起煤中Li,Nb,Pb,Ta,Th,Y,La,Sm,Ce,Er,Yb元素富集,其余微量元素没有明显变化。尤其是稀土元素和Li元素受岩浆热液影响含量增加,峰峰矿区九龙矿比梧桐庄矿2号煤中Li元素平均含量高14.5μg/g,稀土元素平均含量高61.2μg/g。梧桐庄矿2号煤中只有Li元素表现为轻微富集,而九龙矿2号煤中Li元素表现为富集,Nb,Pb,Ta,Th元素和稀土元素中Y,La,Er表现为轻微富集。

峰峰矿区煤炭开采对岩溶地下水环境的影响研究

运用地下水流场、水化学等理论、野外地质调查和室内地质数据资料分析相结合的方法,对峰峰矿区1981～2007年间地下水变化状况进行详实研究,揭示了煤炭开采对峰峰矿区岩溶地下水影响的特征及演化规律。分析结果表明,长期规模性的矿井疏排水与地下水过量开采,是岩溶地下水流场发生改变、水位下降、水质变差和水资源量衰减的主要因素。

古交矿区奥灰岩溶发育特征及主控因素研究

为查明古交矿区奥灰岩溶发育特征及控制因素,通过对野外地质观查、水文地质钻孔资料对比及室内试验分析得出:峰峰组顶底分别发育一段相对隔水层,中间为第1岩溶含水层,上马家沟组底部为相对隔水层,上部分别为第2、3岩溶含水层;奥灰顶部充填型相对隔水层受古构造运动控制,奥灰强弱相间的岩溶现象受其岩性韵律组合的控制,泥灰岩段成为裂隙岩溶含水层段是因为石膏层的盐丘作用产生了似层状的膏溶角砾岩带、压碎岩带和裂隙带。研究认为古交矿区峰峰组顶部近30m厚的充填型隔水层及下段泥灰岩石膏层可作为隔水关键层。

矿业遗产保护研究探讨——以峰峰矿区为例

矿业遗产保护是一个重要的热点问题。以百年老矿区——峰峰矿区为研究对象,首先对其发展历史进行了梳理并分析存在的问题,同时,借鉴国外经验,结合矿区传统文化特点、所在区位优势和资源优势,选取2个资源匮乏的煤矿作为典型个案,提出了改造的2种可能性——煤炭开采遗址博物馆和特色墓园,并针对具体功能需求,对煤矿地上建筑、构筑物、井下巷道、矸石山等遗产进行了功能置换和景观改造,对矿业遗产的保护进行了有益的探讨。

峰峰矿区主要矿山环境地质问题及防治对策

峰峰矿区矿产资源丰富,长期的大规模开采产生了一系列的矿山环境地质问题。通过野外调查和统计分析等手段,对峰峰矿区开采引发的主要环境地质问题进行详细分析。结果表明:矿区地面塌陷、地裂缝和崩塌等地质灾害较为严重;并分析了矿区开采引起的地质生态效应,发现矿区存在占用土地资源,开采沉陷破坏土地结构、农田积水,含水层破坏、水土污染等环境地质问题。在此基础上,提出了矿区开采引起的地质灾害防治对策和加强矿区地质生态环境综合治理的建议。

华北煤矿地下导水通道性质的研究

运用三维天然电磁波勘探法在地面对开采的峰峰矿区梧桐庄矿3号异常区进行探测,资料解释结果表明:3号异常区存在一组发育的小断层,为断层导水,而不是陷落柱导水.经过少量的井下钻孔验证,证实了结果的正确性.

邯峰矿区深部煤炭资源勘查方法与模式

针对我国深部煤炭资源现状及深部煤田勘查所面临的困难和挑战,以邯郸峰峰矿区(以下简称邯峰矿区)为例,分析了影响深部勘查工程的煤田构造特征、勘查手段及勘查模式。强调浅部资料及钻探工程在矿区深部勘查中应用的重要性,对深部勘查工程的钻探深度、布孔方式、钻孔信息获取三方面的特点进行了系统总结。在综合分析的基础上,建立了以邯峰深部勘查区为例的老矿区深部煤炭资源勘查模式,即充分利用浅部生产矿井资料,以钻探工程为主,辅助其他多种勘查手段的综合勘查模式。

煤层气生成及含气量控制因素

利用EASY%Ro数值模拟法,对峰峰东部矿区2号煤煤层热演化史进行模拟及恢复,探讨了峰峰东部矿区2号煤煤层气的生成和演化特点,认为峰峰东部矿区受构造运动及岩浆活动的影响,经历二次生气阶段,早期以区域深成变质作用为主,煤中有机质在深成变质作用下发生一次生气;晚期受岩浆活动的影响,促使该区的煤层进一步变质及煤层气第二次生成。在此基础上分析了研究区含气性及含气性的主要控制因素,包括煤储层顶底板岩性、分布特征、地质构造、岩浆侵入及水文地质条件等引起本区煤层甲烷含量在平面及剖面上分布的不均一性。

赵庄矿峰峰组碳酸岩层隔水性能研究及应用

为解决山西晋煤赵庄矿下组煤水压高、传统隔水层薄所带来的安全带压开采问题,采用水文地质钻探、抽水试验、压水试验、地应力测试及室内试验等技术手段,通过对奥灰顶部岩性、裂隙岩溶充填情况、钻探漏水、岩石力学指标及渗透性试验等各方面的综合研究,论证了下组15#煤底板奥灰顶部峰峰组岩层的相对隔水性。结果表明:赵庄矿15#煤下伏的奥陶系顶部峰峰组上段岩性为深灰色厚层石灰岩,致密坚硬,局部夹白云质灰岩和泥灰岩,强度较高,裂隙多呈不规则状且大量被充填,构成渗透性很差的岩层;本区奥灰峰峰组顶部至少存在30m厚度的相对隔水层段,15#煤底板隔水层厚度在38. 75~67. 25m之间,平均厚度为57m,且隔水性能较好;采用突水系数法对赵庄矿开采下组15#煤突水危险性评价,说明利用奥陶系顶部相对隔水层可使突水危险性大幅降低,从而解放大量煤炭资源。

通二井田煤层小构造复杂程度的定量预测

用单元预测法对研究区主采煤层小构造的复杂程度进行了定量预测。首先，用聚类分析建立起已采单元小构造复杂程度的类结构，将单元小构造复杂程度划分成三大类和四个亚类。然后，用回归分析法建立起小构造复杂程度与影响地质因素之间的关系模型。进而，对未采单元小构造复杂程度进行预测。

王家岭煤矿中奥陶统峰峰组隔水特征分析

依据王家岭煤矿中奥陶统峰峰组岩性特征及采样分析结果,把该组划分为四个层段:风化淋滤段、上部含石膏段、厚层泥晶灰岩段和下部含膏岩段。在分析该区水文孔抽水试验和岩样溶蚀实验结果的基础上,结合区域的水文地质特征、构造特点、岩性等方面情况,分段分析了峰峰组的隔水特性,分析认为:风化淋滤段、上部含石膏段和厚层泥晶灰岩段隔水能力较弱,下部含膏岩段隔水能力很强。分析结果对开采太原组煤层有一定的参考价值。

河北省峰峰矿区通二井田石炭系—二叠系砂岩显微组构特征分析

对河北省峰峰矿区通二井田煤系地层砂岩中石英光轴的组构特征进行了显微镜下的观察分析。实测的12个岩组图均呈大圆环带状,表现为多组的极密区和次极密区,并以单斜对称组构为主体,具有一个对称面和垂直对称面的1个二次轴,以该轴两两对称的极密区和次极密区有2对或2对以上,表明研究区发生过不容忽视的旋转或剪切运动,它们的构造变形史可能具有多次活动性,并伴随有地温上升的过程。根据水平相岩组图所做的主应力轨迹图显示F56断层是形成张家庄向斜构造区和集贤村构造区的内部边界条件,并表明通二井田最大主压应力方向在北部以北西—南东向为主,向南逐渐转为东西向;最小主压应力方向在集贤村构造区以北东向为主,在中南部张家庄向斜构造区则以近南北向为主。

峰峰矿区正断层活化造成地表异常沉陷影响因素研究

为了研究断层活化造成地表异常沉陷影响因素,建立了断层活化力学模型,并根据峰峰矿区地质条件利用数值模拟研究了断层倾角、煤层厚度、工作面推进长度、断层保护煤柱宽度、断层带充填物强度对地表沉陷的影响。研究结果表明:断层倾角越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大,地表最大下沉值越大;煤层厚度越大,地表下沉值越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大;工作面推进长度越大,地表下沉值越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大,当工作面推进长度使地表下沉达到充分采动时,断层露头处地表下沉台阶不再增大;断层带充填物强度对地表沉陷影响不大。研究结果对分析断层影响下的地表沉陷规律具有一定借鉴作用。

小型煤矿工业废弃地景观规划研究

以小型煤矿—峰峰矿区二矿为研究对象,结合现场调研与现状分析,对小型煤矿工业废弃地的景观规划进行深入的探讨研究。研究发现,峰峰二矿存在土地资源浪费、环境破坏严重、煤矿设施废弃等问题;同时发现,二矿的废弃场地有一定的文化价值和参观游览价值,且其地理位置优越,交通便利,环境优美,提出构建集参观、游览、休闲、娱乐、科普、教育于一体的综合性煤矿特色公园。

西山煤田南部井田奥陶系峰峰组含水层水位与区域水位差异研究

为了查明太原西山煤田南部井田奥陶系岩溶水位标高与奥灰区域水位差异的原因,采用水文孔抽水试验及水质化验分析方法并结合区内构造特点对井田内峰峰组含水层水文地质特征详细研究。结果表明:区内西北部的正断层可能沟通了太灰和奥灰含水层,造成部分地段峰峰组含水层接受太原组含水层的垂向补给,从而导致部分水文孔抽水实验所获得的奥陶系灰岩岩溶水水位标高与奥灰区域水位不一致。

基于主成分分析和最近邻算法的断层识别研究

断层是影响煤矿安全的致灾地质因素,查明断层特征是煤矿三维地震勘探的主要目的之一。常规断层解释中采用的人机交互解释方法,其可靠性在一定程度上取决于解释者的经验。为提高断层解释精度,提出一种基于主成分分析和最近邻算法来检测沿目标层断层分布的方法。首先,选择峰峰矿区羊东煤矿作为研究区域,从矿区高精度处理后获得的三维地震数据中提取10个地震属性;然后,采用主成分分析法(PCA)将上述10个地震属性整合为6个综合属性;同时,将属性信息与从矿区15口井和3条巷道确定的139个点的断层信息相结合,构建已知数据信息;在该数据信息的基础上,分别组建出数据集1和数据集2两种数据集,2种数据集的训练集与测试集的比分别为9∶1和3∶7。利用这些数据集以及十折交叉验证的方法,开展基于最近邻算法(kNN)的断层识别准确率测试,数据集1的测试准确率为87.75%,数据集2的测试准确率为71.63%;这表明训练数据量越大,断层识别准确率越高,从而也说明高密度三维地震在该方法的应用中存在一定优势。在对kNN模型的分类性能进行测试时,使用通过PCA进行降维处理的数据作为输入,计算出的分类准确率分别为89.23%和73.79%;这是因为PCA降低了原始输入特征的维数,从而减少了所需的计算量并提高了这些特征的表征能力。综合结果表明,结合PCA和kNN方法可以有效地识别断层分布,减少主观人为因素的影响,提高断层解释的效率。