黄陇侏罗纪煤田导水裂隙带高度预测研究

为获得适用于黄陇煤田厚及特厚煤层开采条件下的导水裂隙带高度预测模型,以黄陇侏罗纪煤田为研究区域,以38组导水裂隙带高度实测数据为依据,综合考虑开采厚度、工作面斜长、煤层埋深、覆岩类型、开采方法5个因素对导水裂隙带高度的影响,基于数据驱动构建了适用于黄陇煤田导水裂隙带高度预测的多元非线性回归模型和遗传算法(GA)优化的BP神经网络(GA-BP)模型,并将2种模型应用于孟村矿401101工作面导水裂隙带高度预测。研究结果表明:导水裂隙带高度受多种因素影响,回归模型拟合系数从仅考虑开采厚度的0.52,提高到考虑综合多因素的0.82,模型预测精度随着考虑影响因素数量增多而提高;从数据驱动角度得出黄陇煤田导水裂隙带高度影响因素权重值排序为:开采厚度>工作面斜长>覆岩类型>煤层埋深>开采方法,开采厚度和工作面斜长是其主控影响因素,在开采过程中需加以控制,从而达到煤层顶板水害防治的目的。模型应用结果表明,多元非线性回归模型的最大相对误差为−3.67%,而GA-BP神经网络模型最大相对误差仅为−1.95%,2种预测模型的相对误差均小于5%,其精度能够满足工程实践要求,对于预测精度要求较高时,可选择GA-BP神经网络预测模型。研究成果可为黄陇煤田厚及特厚煤层条件下导水裂隙带高度研究提供一定依据和参考。

黄陇侏罗纪煤田控煤构造研究

陕西省黄陇侏罗纪煤田位于鄂尔多斯凹陷盆地南缘,煤田中东部地区北东-东西向褶皱发育,西部地区北西向断裂发育。受三叠系古地形影响,富县组起到填平补齐的作用;煤田内发育的褶皱不同程度控制了成煤期延安组的沉积和赋存状况,背斜古隆起处延安组沉积薄,含煤性差,向斜古洼地处延安组沉积厚,含煤性好;成煤后在区域构造背景下,盆地一度抬升,煤田东、南部含煤地层遭受剥蚀,西部发育的后期断裂构造破坏了煤层连续性。综合分析认为,煤田主要受成煤期同沉积构造控制,依据煤层赋存规律与控煤构造的关系,预测在永陇矿区陇县东部-千阳北部、陇县南-千阳一带为找煤有利区。

黄陇侏罗纪煤田煤中元素特征分析

根据黄陇侏罗纪煤田主采煤层煤质资料和研究成果,对煤中常量元素和微量元素的含量进行了统计分析,探讨了煤中各元素形成的地质因素,并对铀含量富集特征及有利成矿区进行了分析。研究显示,黄陇侏罗纪煤田形成于陆源物质供给较丰富的干旱弱还原泥炭沼泽环境中,煤中微量元素Ga、Ge、V、As等属正常含量水平,Cl、F、P属低含量水平,U含量明显高于全国值。由于盆地边缘造山运动提供了丰富的铀源、有机流体及输导体系,使得U含量由盆地边缘向中心逐渐减小,其中处于氧化还原环境的永陇矿区、旬耀矿区有利于铀矿的形成。

中国黄陇侏罗纪煤田煤层气开发地质条件及关键技术

在分析黄陇侏罗纪煤田多位于丘陵、沟壑地带,煤储层特征具有变质程度低、煤层厚度大、煤体结构简单、渗透率高、煤层气含量小等开采地质条件的基础上,探讨了煤层气开发方式、井位部署、钻完井工艺和压裂工艺等关键技术,指出欠平衡钻进、基于储层保护的洞穴完井将是该区煤层气开发技术发展的方向。

黄陇侏罗纪煤田地应力特征及其地质意义

采用水压致裂测量地应力方法取得了黄陇侏罗纪煤田37个煤层地应力数据,通过数据统计和相关模型分析,研究了黄陇侏罗纪煤田现代应力场特征,地应力与煤储层压力耦合关系及其对煤层气开发和煤矿安全生产的意义。研究结果表明:1)研究区最大、最小主应力和剪切应力随着埋深增大而增大,最大主应力转换深度大约为800 m。侧压系数具有浅部分散,深部聚拢的特征。从600 m开始应力场类型从拉伸状态的正断层应力组合机制向挤压状态的走滑断层应力组合机制转化,至1200 m基本趋于静压力场。2)研究区有效应力偏低,煤储层以欠压储层为主,不利于煤层气富集,含气饱和度为6.52%~30.6%,临储比较低,不利于煤层气排采。随着最小水平主应力增大煤储层渗透率呈负指数减小,同时应力的垂向转换影响了压裂过程中裂缝的发育形态。3)依据煤矿冲击地压实例,600 m以深地应力作用下的挤压应力场是研究区煤矿冲击地压灾害的根本控因,但对煤与瓦斯突出影响不明显。煤田地质勘探过程中应补充对煤岩层冲击性和地应力评价内容,从而避免在矿井建设过程中遇到冲击地压灾害而修改设计造成损失。

陕西黄陇煤田侏罗纪煤层气地质条件与勘探开发现状

在分析黄陇侏罗纪煤田多位于丘陵、沟壑地带,煤储层特征具有变质程度低、煤层厚度大、煤体结构简单、渗透率高、煤层气含量小等开采地质条件的基础上,阐述了陕西黄陇侏罗纪煤层的勘探开发现状,指出了该区煤层气地面开发面临的技术难题。

陕西黄陇煤田侏罗系煤层气开发关键技术

黄陵煤田侏罗纪煤层裂隙发育,渗透率高,煤层气开发的地质条件优越,即将成为我国煤层气开发一个重要的潜在接替领域,根据焦坪矿区和彬长矿区煤层气开发取得的成果,详细探讨了煤层气开发方式、井位部署、钻完井工艺、压裂工艺和排采工艺等关键技术,指出欠平衡钻进、基于储层保护的洞穴完井和分层控压联合排采将是该区煤层气开发技术发展的方向。

黄陇煤田大佛寺井田煤层气成因机制研究

彬长矿区大佛寺井田为典型的黄陇侏罗纪低阶煤煤层气田。井田内煤层气井较多,但有关煤层气成因机制方面的研究较少。厘清井田内煤层气地球化学特征及成因机制,对深化煤层气的形成机理认识和科学评价煤层气资源量具有重要指导意义,可为煤层气高、低产井产能差异化分析提供重要依据。采集研究区内6口煤层气井井口排采气样品,22块4号煤层煤样及煤层水和地表水样各1件,开展显微煤岩组分、气体化学组分、碳同位素和水样水质检测,并结合部分研究区相关的文献数据,分析大佛寺井田煤层CH_(4)碳同位素特征、成因类型及偏轻机理。结果表明:大佛寺井田主采的4号煤层显微煤岩组分中,有机组分含量明显趋高,平均为93.2%,其中,惰质组最具优势,平均68.2%;镜质组次之,平均22.8%,镜质体反射率R_(max)平均0.65%。煤层气组分以CH_(4)为主,CH_(4)体积分数为73.805%~98.006%,平均83.753%;N_(2)体积分数为1.259%~25.735%;平均15.220%;CO_(2)体积分数为0.040%~2.380%,平均1.023%;C_(2)及以上重烃含量平均不足0.0054%;C_(1)/C_(1—n)>0.999;CH_(4)和N_(2)含量呈明显负相关性,煤层气组分在成藏后期受空气影响明显。δ(13)^C_(1)为−80.516‰~−62.400‰,平均−73.000‰;δ(13)^C_(CO_(2))为−41.693‰~−7.065‰,平均−18.660‰。大佛寺井田煤层气为次生生物成因气,其显著标志为δ(13)^C_(1)偏轻和重烃含量极少,呈现典型特干气特征,偏轻机理在于其绝大部分由CO_(2)还原而成,少量由乙酸发酵而成,且在这两种途径的生气过程中,最终均会出现生物甲烷富集轻碳同位素的结果,从而导致δ(13)^C_(1)偏轻。

永陇矿区松软富水顶板灾变机理与防控研究

针对黄陇侏罗纪煤田采场出水压架灾害频发的现状,以永陇矿区4个综放工作面为工程背景,围绕松软富水地层覆岩破断与顶板来压特征、离层水致灾机理及灾害预警防控开展了现场跟班实测与理论研究。研究结果表明:覆岩关键层运移破断与采场矿压及离层水害存在因果关系。由于破断步距大、控制岩层组厚度大,复合关键层破断导致采场大周期来压显现异常强烈;所控岩层组断裂下沉后在洛河组含水层底部产生离层空间。受到离层水压和含水层持续补给等双重作用,离层积水越层下泄引发采场出水。基于以上认识,在实践中探索并完善了离层水害防控对策,构建了以"大周期来压、支架阻力高位预警、水位降速、宏观矿压显现异常"为主的出水压架预警机制;建立了以危险区域划分、采放工艺优化及工作面日常管控为主的防控体系。研究成果已成功指导了多个工作面的顶板水害防控,对类似地层条件的矿井具有良好的示范效应。