Research of the electrical anisotropic characteristics of water-conducting fractured zones in coal seams

Water flooding disasters are one of the five natural coal-mining disasters that threaten the lives of coal miners. The main causes of this flooding are water-conducting fractured zones within coal seams. However, when resistivity methods are used to detect water-conducting fractured zones in coal seams, incorrect conclusions can be drawn because of electrical anisotropy within the water-conducting fractured zones. We present, in this paper, a new geo-electrical model based on the geology of water-conducting fractured zones in coal seams. Factors that influence electrical anisotropy were analyzed, including formation water resistivity, porosity, fracture density, and fracture surface roughness, pressure, and dip angle. Numerical simulation was used to evaluate the proposed electrical method. The results demonstrate a closed relationship between the shape of apparent resistivity and the strike and dip of a fracture. Hence, the findings of this paper provide a practical resistivity method for coal-mining production.

新疆托克逊煤田侏罗系成煤环境及沉积特征分析

在对大量钻孔资料,测井资料、野外露头及古生物化石资料进行分析的基础上,应用层序地层学基本理论和方法,对托克逊煤田西山窑组进行了层序地层划分,共识别出SQ1和SQ2两个三级层序,并根据地层叠置样式、沉积旋回特征细分为6个体系域。通过沉积基础图件、沉积环境的分析明确了研究区西山窑组沉积演化特征。SQ1层序中,河控三角洲发育,在湖缘及泛滥平原区形成稳定的泥炭沼泽,且聚煤作用时间长,强度大,分布广,形成了稳定的厚煤层;SQ2层序由于构造变动频繁,加上后期剥蚀严重,导致聚煤作用逐渐减弱。通过对托克逊煤田西山窑组的沉积环境特征和煤层聚集规律的分析为下一步的煤炭勘探提供了依据。

准东煤田五彩湾矿区西山窑组巨厚煤层煤相研究

新疆准东煤田五彩湾矿区西山窑组煤层厚度稳定,分布广泛,煤质优良。笔者从成因角度运用煤田地质学、煤岩学、煤地球化学及沉积学等,进一步探讨西山窑组巨厚煤层煤岩组分特征、煤相类型。结果表明,煤层微观煤岩以镜质组为主,惰性组次之,含少量壳质组。相学分析表明,该区聚煤沼泽类型以湿地森林沼泽相为主,干燥森林沼泽相次之。少数样品指示成煤过程中短时期、周期性深覆水或开阔水域沼泽相存在。煤相分析显示,成煤环境具网状河三角洲沼泽相沉积特征。煤岩和煤相分析为聚煤环境分析、煤质评价和预测、煤的可选性评价等提供科学依据。

东胜煤田阿不亥勘查区侏罗系主要煤层对比研究

阿不亥勘查区位于东胜煤田东北部,区内主要含煤岩系为侏罗系中下统延安组,主要含5个煤组,含煤9~22层,平均15层。含煤地层岩性空间上变化频繁,给煤岩层对比研究工作带来很大难度。文章通过选取岩性组合对比法、标志层法、层间距法和测井曲线对比法并结合地震剖面成果,对区内煤层进行综合对比研究,共编号煤层18层。其中,可采煤层15层,不可采煤层3层,可采煤层中基本全区可采煤层3层（4-1、4-2中、6-2中）,大部可采煤层9层（2-2上、2-2中、2-2下、3-1、3-2、4-2上、5-1、6-2上、6-2下）,局部可采煤层3层（2-1、3-2下、6-1）。主要可采煤层（基本全区可采和全区大部可采）对比可靠程度相对较高,煤层结构简单,厚度变化较小,属于较稳定煤层。

新疆准东煤田西黑山勘查区西山窑组煤相特征

以新疆准东煤田西黑山勘查区西山窑组煤层为研究对象,采用成因参数法和煤相图解方法,同时结合沉积学方法进行煤岩、煤相分析,探讨泥炭沼泽类型及其演化规律。煤相参数研究显示,B1、B11、B21和B2煤层煤相总体为偏干燥的湿地森林和湿地森林沼泽,B12、B3和B4-5煤层总体为干燥森林沼泽;垂向上B1、B2、B3、B31和B6煤表现出显著的由湿地森林沼泽或偏干燥的湿地森林沼泽向干燥森林沼泽演化,反映覆水程度逐渐变浅,泥炭沼泽表面逐渐趋于干燥,表明成煤期泥炭堆积速率与基底的相对沉降速率持平或略高于基底沉降速率。

新疆卡姆斯特煤田西山窑组煤层发育特征与煤质分析

准噶尔盆地东北缘卡姆斯特地区中侏罗统西山窑组为一套辫状河三角洲相沉积，主要可采煤层发育于三角洲平原，其中B1煤层最厚可达11．6m，平均厚度6．1m，厚度稳定、横向连续性好。煤岩显微组分以镜质组为主（73．3％），次为，隋质组（13．3％），另含少量壳质组（6，2％）；无机组分则以碳酸盐矿物为主，另含少量黏土矿物。煤岩镜质体反射率（R0）范围为O．419％～O．522％，媒质，总体以中灰、低硫、特低氯、特低磷、特低发热量的长焰煤为特征。

伊宁煤田八道湾组与西山窑组煤质特征对比研究

据煤岩和煤化测试结果,对研究区八道湾组和西山窑组煤质特征进行对比。结果表明,八道湾组煤以高镜质组含量、高挥发分产率、低灰分产率及中水分含量为特征;西山窑组煤以高惰质组含量、中挥发分产率、特低灰分产率及中高水分含量为特征。挥发分产率的倒转(八道湾组高于西山窑组)归因于八道湾组高镜质组含量及矿物含量。八道湾组煤相类型主要为潮湿森林沼泽相,西山窑组主要为干燥森林沼泽相。分析认为,煤质特征差异归因于成煤期盆地基底沉降速率的差异,八道湾组成煤期基底较快的沉降速率使泥炭沼泽具低位沼泽特征,西山窑组成煤期基底较慢的沉降速率使其具高位泥炭沼泽特征。

考虑围岩应变软化及采空区接触的深部煤层底板破坏分析

为研究深部煤层开采底板破坏形态,提出考虑围岩应变软化和采空区接触的FLAC3D有限差分数值方法,以河北开平煤田林西矿2023工作面底板实测导水裂隙带为工程背景,结合朗肯土压力理论定性分析,研究深部煤层底板破坏特征。结果表明:采用应变软化本构关系代替常用摩尔–库伦本构关系能够对围岩塑性破坏后的力学状态更准确表述;采用“应变软化–空–弹性”模型转变的方法,达到模拟采空区顶板垮落后应力传递的效果,弥补了以往煤层开采模拟中采空区垮落后顶底板不接触的固有缺陷;通过采空区顶底板接触与否条件下应力、位移的对比,发现采空区是否接触对数值结果影响巨大,突出考虑采空区接触的必要性;根据模拟结果中塑性剪切应变率的变化,实现了底板滑移面的三维显示,形态为斜向采空区的半包围面状结构;结合朗肯土压力理论将底板塑性区与主动区、过渡区和被动区对应,3个区破坏形式分别为剪切破坏、剪切破坏、拉张与剪切的交互破坏。提出的考虑围岩应变软化及采空区接触的FLAC3D数值方法对煤层开采模拟实现了优化,并可为其他大变形后需考虑接触的工程模拟提供参考。

新疆伊南煤田察布查尔勘查区煤质特征分析

通过分析伊南煤田察布查尔勘查区煤田勘探的钻井资料,对勘查区2#和4#主采煤层的物理性质和煤岩特征进行分析研究,发现煤中有机显微组分以镜质组和惰质组为主,显微煤岩类型主要为微镜惰煤;对煤中水分、灰分、挥发分和硫分的含量范围进行了概述。

准东地区西山窑组煤层发育特征研究

以准噶尔盆地东部地区西山窑组为研究对象,通过分析聚煤时期的沉积环境及构造运动对聚煤和煤层保存的控制作用,认为西山窑组为三角洲平原沉积环境,三角洲平原的泥炭沼泽是煤层发育的主要场所,西山窑组下部含煤性较好,厚煤层主要发育于凹陷区,凸起区煤层发育较差。

新疆和什托洛盖煤田白杨河地区西山窑组煤层煤质特征分析

以准噶尔盆地的区域地质背景、煤地质学的研究成果为依据,对准噶尔盆地和什托洛盖煤田煤层的煤岩学、煤化学进行测试和分析,总结了煤质特征的垂向演化规律。

淮南深部山西组煤中稀土元素地球化学特征

为探究淮南深部山西组煤中稀土元素来源及地球化学特征,采集淮南煤田深部山西组煤煤样、夹矸、顶板和底板共20个样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试样品中稀土元素含量及伴生元素含量,探讨了研究区深部山西组煤中稀土元素地球化学特征。研究结果表明:淮南深部山西组煤中稀土元素含量平均值为40.85 mg/kg,低于中国煤中稀土元素含量平均值;煤中稀土元素配分模式主要是H型配分模式;Eu元素明显负异常,表明煤中稀土元素沉积环境为还原环境;Ce元素呈微弱正异常,表明成煤沼泽环境中海水的影响并未造成Ce的严重亏损;相关性分析结果显示,山西组煤中稀土元素与灰分呈正相关(R^2=0.55),与陆源碎屑元素Al、Cr和Th等呈显著正相关,且与海相特征元素(B、Sr和Ca)相关性不明显。

三塘湖煤田西山窑组含煤地层沉积特征与聚煤规律

为了明确三塘湖煤田西山窑组主力煤层的富集成因,基于三塘湖煤田的钻孔、测井、古生物等资料,通过对沉积相、沉积岩体叠置样式、岩相等变化将西山窑组划分为1个四级层序及高位、湖侵、低位3个体系域,建立了三塘湖煤田西山窑组地层格架。研究结果表明:三塘湖物源主要来自西北部的大哈莆提克山、北部的苏海图山和东北部的克孜勒塔格山,盆地沉积中心位于中部的汉水泉和条湖凹陷区。该时期的成煤环境主要以潮湿森林沼泽相及较浅覆水森林沼泽相为主,成煤植物主要由桫椤科、苏铁科、松科为主的木本植物及少量海金沙科、紫萁科等草本植物构成,煤层主要分布在湖侵体系域近最大湖泛面附近,辫状河三角洲间湾和湖湾以及下辫状河三角洲平原地区是最有利的煤炭聚集的沉积环境。

新疆淖毛湖煤田A_(4)煤层优质直接液化用煤煤质特征与成因

新疆淖毛湖煤田A_(4)煤层具有优质的直接液化特性,以淖毛湖煤田A_(4)煤层为对象开展直接液化用煤研究,对优质直接液化用煤质量特征和成因认识具有重要意义。研究样品采集于淖毛湖煤田白石湖露天矿,测试结果显示淖毛湖煤田A_(4)煤层煤中各样品的氢碳原子平均值达0.94,挥发分产率平均达49.2%,直接液化的活性组分(镜质组+壳质组)含量高达97.7%,而A_(4)煤层灰分平均5.2%,灰分极低,且灰分中对直接加氢液化有不良影响的SiO_(2)和Al_(2)O_(3)质量分数较低,对液化有催化作用的Fe_(2)O_(3)质量分数较高。所以淖毛湖煤田煤岩煤质“三高一低”(高氢碳原子比、高挥发分及高活性组分、低灰分)的特征为直接液化带来了有利条件。淖毛湖煤样镜质组最大反射率平均值为0.42%,处在直接液化的最佳煤化阶段。煤相研究结果表明,淖毛湖煤田A_(4)煤层形成的早侏罗世八道湾组沉积所处的泥炭沼泽环境为富钙环境,保证了泥炭堆积早期的腐殖化作用和生物化学凝胶化作用,地层层序属于水进序列,能够很好的在泥炭堆积后迅速被上覆沉积物所覆盖,保证了泥炭处在缺氧的还原环境,使得凝胶化作用充分进行;同时,煤层上覆、下伏地层均隔水性良好,保证了煤岩组分的演化过程不易受到来自顶底板的富氧水的影响,上述因素,形成淖毛湖煤田煤超高的直接液化活性组分(镜质组+壳质组)的重要因素,为优质直接液化用煤形成提供了有利条件。

吐哈盆地库姆塔格煤田西山窑组煤层煤相分析

以沉积学、煤岩学和煤相学理论为指导,运用煤相参数,结合宏观、微观煤岩特征分析煤相类型。结果表明:研究区宏观煤岩类型以暗淡型煤为主,显微煤岩类型以微镜惰煤为主,煤田西北部属潮湿-弱覆水环境,东南部属极潮湿-覆水环境;西北部煤层沼泽类型为干燥森林沼泽相,东南部以潮湿森林沼泽相为主,次为干燥森林沼泽相,沉积环境主要为浅沼相。综合分析认为,库姆塔格煤田煤层形成环境为低水位微弱水动力条件下、以潮湿森林沼泽为主、干燥森林沼泽次之的浅沼相,煤岩和煤相分析为聚煤环境分析、煤质评价、煤层对比等提供科学依据。

大南湖矿二区F1南井田煤层对比特征

大南湖矿区二区F1南井田含煤地层缺乏明显标志,煤层对比遇到困难.通过该区大量钻孔资料分析,对煤层物理性质、煤层间距、煤层顶底板岩层组合序列、地震反射特征、测井曲线特征等进行研究,总结出研究区煤层特征如下:F1南井田含煤地层位于侏罗系中统西山窑组碎屑岩中,全区含煤52层,煤层总厚度平均为63.95 m,其中发育24层可采煤层,15煤层最厚,平均厚度为6.14 m,出现在含煤段的中部,分布稳定,全区可采,可作为主要对比标志;5煤层全区可采,较稳定;22下煤和30煤层局部可采,分布不稳定;其他大部分可采煤层可采范围较大,局部可以对比.大部分煤层每两层可组成一个煤层组;各煤层间距变化不大;多个煤层间发育一套粗粒砂岩或砂砾岩,可作为对比标志.同一含煤地层的测井曲线形态组合大部分相似或接近;典型煤层界线的地震反射同向轴具有空间连续性;同一煤层沉积环境具有空间过渡性特征.煤层的综合地质特征分析为煤田地质开采研究提供理论依据.

新疆三塘湖煤田汉水泉区西山窑组煤层煤岩煤相特征及演替

通过对煤岩样品显微组分的定量统计,计算出各个煤相参数的数值,在此基础上分析研究区西山窑组煤层的煤相特征及演化规律,并结合孢粉测试的数据分析出各煤层的主要成煤植物类型。

吐哈盆地大南湖煤田西山窑组中段沉积环境与聚煤规律

吐哈盆地南缘大南湖煤田具有丰富的煤炭资源,但以往对沉积环境及聚煤规律的认识不够完善,制约了煤层的综合开采。本研究基于钻孔与剖面露头资料对大南湖煤田含煤岩系沉积特征、岩相古地理及聚煤规律进行分析。大南湖煤田主要含煤地层为西山窑组中段,包括砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和煤5种岩石类型,可划分出15种岩相类型。大南湖煤田在中侏罗世早期从东北至西南方向依次发育冲积扇、河流冲积平原、河流三角洲和浅湖沉积,聚煤作用受构造沉降和物源供给的共同控制,在三角洲间湾和泛滥平原环境中最为发育。

淖毛湖煤田西山窑组煤层风氧化带深度的确定

以新疆淖毛湖煤田萨依苏兴盛勘查区为例,在综合分析煤、岩层风化特征和钻孔岩芯编录资料、煤质化验指标、煤层物探测井数据的基础上,确定了西山窑组煤层风氧化带的深度,对其影响因素进行了探讨。

新疆和什托洛盖煤田沙吉海三井田含煤特征与煤层对比

新疆和什托洛盖煤田沙吉海三井田位于和什托洛盖中新生代凹陷,含煤地层主要为中侏罗统西山窑组。综合井田已有的地质资料及最新的勘探成果进行分析。结果显示:本井田总体构造形态为一单斜构造,地层平缓,构造中等;根据岩性特征,西山窑组分为下、中、上三个含煤岩段,共含可采煤层11层,其中B10煤层厚度大,为全区可采稳定煤层,分布在中段。利用煤层组合特征、标志性煤层等多种综合对比手段,较好地解决了煤层对比问题。井田煤炭资源丰富,经估算煤炭资源总量为95 335.2万t,适宜规划设计大型机械化矿井。