鄂尔多斯盆地南部彬长地区砂岩型铀矿三维地质建模及意义

建立三维数字地质模型可以实现各类地质实体、构造等要素及其相互关系的三维空间展布和可视化,挖掘矿床深部及外围隐伏矿体,从而达到深部找矿预测的目的。文章在收集和处理彬长地区基础地质和铀矿相关资料的基础上,利用三维建模平台建立了地形地貌模型、钻孔模型、地层模型、断裂构造模型、含矿目的层直罗组下段辫状河推测河道中心线模型、氧化—还原过渡带模型、矿体模型,实现了各成矿要素及其之间的关系三维可视化。对彬长地区进行了三维地质模型分析,结合区域砂岩型铀矿成矿地质背景及成矿规律,认为彬县亭口镇-炭店具有较好的铀矿成矿条件,是鄂尔多斯盆地南部重要的铀矿找矿远景区。研究成果为该区域下一步找矿预测、铀矿勘查及深钻布设等工作提供新的证据,具有重要指导意义。

强含水层下特厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度

导水裂隙带高度是顶板水害防治的关键参数之一,为研究强含水层下特厚煤层综放开采条件下导水裂隙带发育高度,以彬长矿区雅店煤矿ZF1405工作面为背景,采用多元非线性回归建立了导水裂隙带高度预测模型,并采用数值模拟和钻孔实测相结合的方法,对该条件下导水裂隙带高度进行了全面探测。结果表明:考虑的影响因素越多,建立的导水裂隙带高度预测模型越合理,模型预测结果为257.4m,相较于经验公式更精确;数值模拟得到的导水裂隙带最大发育高度为244.2 m,发育规律可分为缓增阶段(工作面推进0~200 m)、突增阶段(工作面推进200~280m)和稳定阶段(工作面推进280m后),其中突增阶段最易发生顶板涌水事故,现场开采时,工作面由开切眼推进至200m后需提前做好预防措施;钻孔钻液消耗量和钻孔窥视探测的导水裂隙带高度分别为247.4,238.4m;数值模拟和钻孔实测结果共同验证了预测模型的可靠性,为安全起见,取4种研究方法的最大值257.4m作为最终结果。研究结果可为类似条件的矿井导水裂隙带高度预测提供参考。

彬长矿区南部诱发冲击地压覆岩关键层探讨

为分析彬长矿区南部煤矿覆岩关键层的位置,给煤矿冲击地压提治理供技术及理论支撑,采用关键层理论值计算、数值模拟分析以及微震事件验证的综合判定方法探讨了诱发彬长矿区孟村煤矿冲击地压的主控层位。经理论值计算,煤层上部200 m覆岩具有三层关键层,从上而下依次是距4#煤层顶板160 m宜君组砾岩坚硬层层、距4#煤层顶板76 m的安定组底界砂岩坚硬层层以及距4#煤层顶板35 m的直罗组底部砂岩坚硬层层。结合数值模拟计算,在起始开挖过程中,煤层顶板约35 m处直罗组底界砂岩出现应力集中;随着开挖深度的增加,煤层顶板76 m附近的安定组底界砂岩层逐渐成为水平应力最大部位。综合微震数据的结果,认为煤层顶板35 m处的直罗组底界砂岩与煤层顶板76 m处的安定组底界砂岩层均为引起煤矿冲击地压的关键层位,容易产生能量集中,是矿井冲击地压治理的主要目标层位。

鄂尔多斯盆地南部彬长区块延长组长6-长7段深水重力流沉积特征分析

鄂尔多斯盆地南部彬长区块的延长组长6-长7段发育厚层无沉积构造的块状砂岩,具有良好的油气显示和开发效益,然而关于该套砂岩的形成机制尚不清晰。确定长6-长7段砂岩的沉积相及沉积模式,对于该套低渗砂岩储层“甜点”形成机制的理解,“甜点”分布模式的预测,以及后续勘探开发都具有重要的指导意义。对彬长区块36口取心井的长6-长7段1024 m长的岩心进行了沉积学特征描述,结合粒度分析资料及地质制图分析,确定了该套厚层砂岩的沉积相及沉积模式。结果表明:鄂尔多斯盆地南部彬长区块的延长组长6-长7段砂岩共发育15种岩相和3种主要沉积微相类型,即:砂质碎屑流、浊积岩和震积滑塌岩微相,以及它们在空间上的3类组合关系。其深水重力流沉积模式可以概括为扇根(坡折带斜坡上半部分)的震积滑塌相-砂质碎屑流亚相(沉积组合)、扇中(斜坡中下部位-坡脚)的砂质碎屑流-浊积岩沉积亚相(沉积组合)和扇端(坡脚-盆底)浊积砂等亚相(沉积组合)。通过对彬长区块延长组长6-长7段发育的致密砂岩沉积特征的分析与讨论,确定了该厚层块状砂岩的主要沉积相及沉积微相的特征及分布,为致密砂岩储层的高效开发及“甜点”预测提供了科学依据与良好借鉴。

彬长矿区直罗组砂岩含水层孔隙结构及分形特征研究

为了研究彬长矿区直罗组砂岩含水层的微观孔隙结构及分形特征,采用扫描电镜(SEM)获得不同深度下砂岩表面的孔隙规模、周长、面积及形态特征等表征参数,同时结合分形理论对砂岩含水层孔隙结构分形维数和形态特征进行深入分析。研究结果表明:彬长矿区直罗组砂岩含水层孔隙发育、形态多样,孔隙空间由大孔、中孔、小孔和微孔4种孔隙类型组成,其中中孔和大孔占孔隙总面积较大,是直罗组砂岩含水层主要的储水空间;根据砂岩样品提取的孔隙周长和面积,得到砂岩孔隙分形维数较大,孔隙分布不均匀,孔隙形态偏复杂。

低变质煤H_(2)S异常和超限形成机理研究

为了研究彬长矿区雅店煤矿的H_(2)S异常和超限的形成机理,通过对矿井主采4号煤层地温条件、不饱和烃、硫酸盐分布、地下水pH值、硫酸盐还原菌(SRB)生存条件及采矿扰动等分析,认为研究区具有20~40℃适宜的地温条件和pH值为7.70~7.78的洛河组弱碱性水良好条件,为硫酸盐还原菌(SRB)苏醒和繁殖提供了生存条件,在硫酸盐还原菌(SRB)的还原作用下,使得煤层中的硫酸盐矿物被还原成为H_(2)S代谢排出(生),进入煤层孔裂隙等储存空间(储),受煤系地层顶底良好的封存作用使得H_(2)S得以保存,受采矿活动的影响,H_(2)S沿裂隙和地下涌水逸散至巷道回风流中(运—逸),造成H_(2)S局部异常和超限,构成了“生—储—保—运(移)—逸”H_(2)S形成机理和条件。

鄂尔多斯盆地南部彬长地区直罗组下段沉积特征及其与铀矿化关系

基于鄂尔多斯盆地彬长地区数百口煤田和核工业系统的钻孔资料,开展了钻孔岩芯观察、镜下鉴定、单井分析、连井剖面以及精细编图工作,系统研究了彬长地区直罗组下段沉积构造特征及其与铀成矿的关系。研究认为,直罗组下段的砂岩类型主要为灰白色、灰绿色、褐红色中粗粒砂岩,含砾粗砂岩夹细砂岩;主要发育砂质辫状河沉积,自下而上可进一步细分为河床滞留沉积、心滩、泛滥平原等亚相;其砂体厚度为10~45 m,含砂率为20%~70%,主体为一近南北向发育的河道,砂体展布自西向东呈“薄-厚-薄”的特征。直罗组下段辫状河河道交汇或分汊部位、由宽而厚的砂体向窄而薄的砂体过渡部位主要为中粗粒砂岩,是铀矿化富集的有利区域,常发育铀异常,聚煤凹陷内的含煤区以及发育张性构造的隆起、背斜等正地貌是铀成矿的有利地段。该研究可为盆地南部直罗组下一步铀矿勘查提供找矿思路及依据。

1986—2021年彬长矿区植被覆盖度时空变化及其影响因子

[目的]分析彬长矿区植被覆盖度变化特征及空间分布影响因素,判别矿区的生态状况断,为矿区复垦和生态恢复提供科学参考和理论依据。[方法]基于Google Earth Engine云平台,获取1986—2021年30 m分辨率Landsat Surface Reflectance Tier 1 Data(地表反射率数据),基于像元二分模型,采用趋势分析法、F检验等方法对彬长矿区植被覆盖度多年时空变化作出定量分析;在此基础上运用地理探测器对植被覆盖度的空间分异性进行地理因子解析。[结果](1)1986—2021年彬长矿区植被覆盖度改善状况较好,总体呈现增长趋势,平均增长率为0.64%/a;研究区多年平均植被覆盖度水平较高,中覆盖度及以上面积占87.14%,空间分布上呈现“东南高,西北低”的特点。(2)植被覆盖度变化趋势上,研究区以显著改善区域为主,其面积所占比例为56.65%,但仍有些许地区植被显著退化,主要集中在靠近城市河流道路区域。(3)各因子对植被覆盖度的影响大小排序为:坡度>高程>年降水>GDP>人口密度>年均温>植被类型>土壤类型,坡度与年降水交互作用对植被覆盖度空间分异性影响最强。[结论] 1986—2021年彬长矿区植被覆盖状况良好,整体呈现显著增长趋势,植被改善情况明显,坡度为影响研究区植被覆盖度空间分异性的主导因子。

彬长矿区冲击地压防治技术体系及远景目标

彬长矿区作为黄陇煤炭基地的主力矿井,承担“西煤东送、北煤南运”的重要角色。以彬长胡家河煤矿冲击地压防治为例,通过对矿井主控岩层判定,建立了井上下三维立体分区式冲击地压防治技术体系。同时围绕主控岩层的控制,以“绿色开采+冲击地压防治”为目标,提出主控岩层“上承下压”与柔模支护置换煤柱的井上下综合冲击地压防治思路。实践结果表明,胡家河煤矿4号煤层冲击现象由深埋、褶曲、断层、煤柱、底煤留设等因素形成了冲击的静载荷积聚与大采场扰动和主控岩层断裂所产生的冲击动载共同形成作用;通过井上下三维立体分区式冲击地压防治技术,有利于对冲击地压在力源、传播路径、显现区域的控制,弱化了冲击地压发生的强度。

鄂尔多斯盆地南部彬长地区直罗组后生蚀变特征研究

通过对鄂尔多斯盆地彬长地区直罗组后生蚀变特征进行系统研究,认为彬长地区中侏罗统直罗组存在早期紫红色氧化蚀变和晚期灰白色、灰绿色还原褪色蚀变两种蚀变类型。早期氧化蚀变的主要蚀变矿物为微粒状褐铁矿和褐铁矿集合体,而晚期灰白色、灰绿色褪色还原蚀变的蚀变矿物主要为黄铁矿、绿泥石以及部分残留未完全氧化的炭屑。研究区直罗组蚀变在垂向上分带明显,在垂向上铀矿化主要受灰绿色褪色蚀变砂体与原生灰色砂体的过渡部位控制,铀矿物主要为铀石,常分布于炭屑中且与黄铁矿伴(共)生;平面上,铀矿化产于氧化—还原过渡带内。

彬长矿业煤炭产供销价值链智慧联动管理平台研究与应用

在企业数字化转型大背景下,提出安全生产经营管理体系、产供销联动模式、全价值成本管控体系以及数据驱动决策机制智慧联动的煤炭产供销价值链管理模式,并构建了以陕煤集团“三网一平台”为基础的煤炭产供销价值链智慧联动管理平台。详细阐述了该平台数据集成架构和平台主要建设内容,该平台集成并融合已有安全、生产、供应、销售、财务等信息系统,建立了矿端数据、业务辅助、公司级大数据、智能应用四大中心。实际应用表明,该平台构建的6大业务模块和8大主题展示的核心应用能够以数据赋能安全生产运营,可实现产供销联动、人财物统筹、自动分析、智能研判和科学决策,助推企业高质量发展。

Packer同径止水技术在彬长矿区多含水层分层抽水试验中的应用

彬长矿区含水层厚度大,矿井防治水难度高,为准确获取地下水的水力学参数、水文地质条件,需对煤层上方各含水层进行分层抽水试验。传统的异径套管分层止水方法操作难度大,扩孔费用高,止水效果一般。为准确获取不同层位含水层水力学参数,彬长矿区引入Packer同径止水技术代替传统异径套管分层止水方法进行分层抽水试验,有效的解决了传统钻孔抽水试验中分层抽水止水难题。研究表明:采用Packer系统可轻松实现在第四系松散岩类及洛河组含水层钻孔中同径止水,具有实施过程简化、安全、高效、便捷的优点,并且可以检查止水效果,能够更加准确有效地获取各含水层的水文地质参数。

彬长矿区水文地质条件分析及评价

彬长矿区水文地质条件复杂,区内多对矿井水文地质类型均为复杂型,矿井开采均不同程度受到水害影响。通过对各矿井已有地质、水文地质资料及回采期间的揭露情况分析,认为目前彬长矿区各矿井主要水害为巨厚型中等富水洛河组砂岩含水层水,此含水层可通过露头区接受大气降水补给,同时接受区域侧向径流的补给,补给条件良好。运用多种方法和理论对彬长矿区水文地质条件进行分析评价,研究涌水主控因素特点及表现形式,并进一步掌握矿井涌水规律,有助于全面认识矿井水文地质条件和受水害影响程度,是做好煤矿防治水工作的水文地质依据,能够促使煤矿通过采取有效的防治水措施,保障矿井的安全生产。

彬长矿区水文地质特征及其对煤层气的控制作用

对彬长矿区水文地质特征进行了详细的论述,结合煤层实测含气性特征,探讨了水文地质条件对该区煤层气成藏的控制作用。研究表明:研究区构造简单,延安组煤系含水层与其他含水层不具明显水力联系,有利于煤层气富集成藏,同时使得煤系含水层地下水补给只能来源于区外侧向径流补给;矿区划分为3个水动力强弱不同的区域:侧向径流补给区、弱径流区和相对滞流区,其中位于矿区东南部的相对滞流区,也是水势低洼带煤层气汇集区,有利于煤层的富集成藏。同时,东南部煤层的含气量最高,说明该区水文地质条件确实对煤层气成藏起着关键作用。

鄂尔多斯盆地西南部彬长区块三叠系延长组7段3亚段页岩油勘探前景探讨

为探讨鄂尔多斯盆地西南部彬长区块三叠系延长组7段3亚段(简称长73亚段)页岩油勘探前景,在对B-1井取心段岩心系统观察描述基础上,结合白光和荧光岩心图像扫描等资料,依据典型样品的热解、多温阶热释(解)和有机岩石学分析结果,系统评价了长73亚段典型岩性的含油性及其赋存形式。研究结果表明:长73亚段取心段主体是一套优质烃源层系,处于主生油窗早期阶段,黑色纹层状页岩、层状泥岩含油性好但以束缚油为主,油饱和指数OSI平均为45 mg/g(n=116),含油级别主要属中含油,不具页岩油潜力;灰褐色纹层状、薄层状及块状凝灰岩、凝灰质(泥质)粉砂岩夹层含油性好,并以游离油为主,有运移油贡献,主要赋存于微裂缝与碎屑矿物的粒间孔和粒缘缝中,油饱和指数OSI平均为200 mg/g(n=28),具有页岩油潜力。彬长区块伊陕斜坡范围区长73亚段褐灰色凝灰岩、凝灰质(泥质)粉砂岩夹层是页岩勘探的有利层段,具有一定页岩油勘探前景。

彬长矿区低煤阶煤层气井的排采特征与井型优化

为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的重要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差。排采数据显示井底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同的作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著。套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848 2。

低、中煤阶煤层气地质选区评价体系

地质选区是煤层气勘探与开发的基础工作。我国低、中煤阶煤层气资源丰富,完善煤层气地质选区评价体系十分重要。笔者对影响煤层气勘探开发潜力的各种因素进行了综合分析,确定了主要影响因素,并利用多层次模糊评判法建立了低、中煤阶煤层气地质选区评价体系。研究表明:处在勘探初期的低煤阶煤层气选区的主要影响因素为煤层的生气潜力、储集性能和煤层气的保存条件;进入开发期的中煤阶煤层气选区的主要影响因素为煤层气的资源条件、赋存条件和开发条件。通过实例应用,彬长区块低煤阶煤层气勘探区可分为6类,一类区主要分布在亭南—大佛寺矿区以及雅店矿区北部区域,向周围煤层气勘探潜力降低;柳林区块中煤阶煤层气开发区可分为5类,一类区主要分布在东南部CLY井组和中北部FL-EP1井区的东北侧区域,北部聚财塔断层附近最不利于煤层气开发。

彬长矿区延安组煤层发育特征及其控制因素分析

煤层是煤层气赋存的载体,分析煤层发育特征及其控制因素,有助于煤层开采与煤层气开发的研究。依据基础地质资料,利用基准面旋回与沉积相、岩性组合、测井曲线组合,以及煤层自身特征等方法,研究了彬长矿区延安组煤层发育特征,划分并对比了含煤地层。在此基础上,综合分析了煤层发育特征的控制因素。结果表明,延安组地层自下而上可划分为三段,其中,4#主采煤层位于延一段,主要发育在四级层序上升半旋回顶部的沼泽相中。4#煤层顶底板以碳质泥岩等细粒沉积为主,煤层的测井曲线组合特征为"三高一低一负",具有单层厚度大、横向有规律变化的特点。研究区经历了多期构造运动,而晚喜马拉雅运动对侏罗系煤层赋存状态影响最大。煤层多发育在地势低洼的泥炭沼泽环境中,气候湿润,属于亚热带～暖温带,有利于成煤作用的形成。

基于D-InSAR的彬长矿区沉陷变形监测

差分雷达干涉测量(D-InSAR)技术能够监测沉陷区空间连续曲面的形变,具有精度高、连续监测、成本低等特点,是对现有矿区地表沉陷监测方法有益的补充。以陕西彬长矿区为例,根据获取的雷达影像图开展干涉测量的研究,将形变前后2幅干涉图相位差分得到地表形变,对照矿区的实际情况,分析去相干源影响,并对其误差作了简要分析。结果表明:D-InSAR技术,能够准确反映出矿区沉陷的位置和下沉程度,尤其在黄土高原,地质地貌条件比较复杂的条件下,更展示出D-InSAR技术在矿区地面沉降监测适用性、优越性和实用价值。

彬长地区延安组沉积作用对煤层气赋存的影响

从基准面变化,沉积相变,煤层厚度变化,煤层顶底板特征方面分析了沉积作用对彬长地区煤层气赋存的影响。研究表明:厚煤层形成于基准面上升旋回的末端,是煤层气形成和富集的首要条件;沉积相对煤层气赋存的影响较为复杂,不同沉积相带和沉积微相对煤层发育控制不同;煤层厚度大,含气量高,易于形成煤层气富集区。煤层顶、底板岩性以泥岩、粉砂岩为主,其中以泥岩为顶、底板的厚煤层为煤层气富集提供有利条件。