基于瞬变电磁法的煤层风氧化带探查

煤层风氧化带的发育对煤矿的生产组织和安全回采影响巨大,针对准格尔煤田东部隆起带煤层风氧化带圈定的技术难题,研究了瞬变电磁法探查煤层风氧化带的可行性。首先对研究区正常地层与煤层风氧化区的电阻率测井曲线进行了分析,总结了正常区与煤层风氧化区的电性差异,并以电阻率测井曲线构建了煤层风氧化区地电模型;然后采用MAXWELL软件对理论模型的瞬变电磁响应进行了数值模拟,发现在煤层风氧化区瞬变电磁反演电阻率断面表现为浅部低阻层变厚、低阻异常幅值减小的异常特征,可以以此来圈定煤层风氧化区的分布范围;最后在数值模拟的基础上,在串草圪旦煤矿开展了现场试验,结合钻探情况对试验数据从瞬变电磁反演电阻率断面和平面2个角度进行了分析,结果表明瞬变电磁法探测划分风氧化带是可行的。

煤层风氧化带的槽波响应特征及探测方法应用研究

为了研究煤层风氧化带的槽波响应特征,建立包含煤层风氧化带的工作面三维层状模型,对波场模拟结果进行分析,采用槽波速度和振幅衰减系数CT成像方法实现了对煤层风氧化带的探测,并在王洼二矿215041工作面开展现场实验。结果表明:煤层风氧化带的槽波响应特征为槽波速度与主频升高、振幅能量衰减,以速度和振幅衰减系数的槽波CT成像方法可以实现对煤层风氧化带的探测;现场实验中槽波振幅能量衰减系数CT成像方法准确率为93.3%,探测精度高于槽波速度CT成像方法。

自燃煤层放顶煤开采采空区“三带”划分研究

针对采空区遗煤氧化升温导致火灾现象,采用现场实测方法,研究采空区O_(2)、CO、CH_(4)浓度以及温度变化特征,结合遗煤氧化升温特性,对采空区发火趋势进行了预测。研究结果表明:当工作面推进超过80 m时,煤体已经充分压实,氧气浓度降低制约遗煤氧化升温反应,采空区进入窒息带,CO浓度稳定在18×10^(-6);CH_(4)浓度变化随推进距离呈现连续增长趋势,略有下降后逐渐稳定,由工作面中部向两侧巷道纵向递减,最大CH_(4)浓度为1.15%;采空区各测点达到温度峰值呈现滞后性,工作面中部测点温度出现峰值时间早于回风巷早于进风巷,最高温度不超过21.2℃;采用氧浓度指标法确定氧化升温带为42.8 m,工作面最小安全推进速度0.658 m/d,在正常回采期间不会发生遗煤自燃现象。

风速对浅埋近距离煤层上覆采空区氧化带分布的影响研究

以苏家沟煤矿浅埋近距离煤层采空区的特点为例,建立贯通型裂缝连通地表和上覆采空区的三维模型。基于ANSYS FLUENT模拟软件对采空区不同风速条件下的氧气浓度分布进行研究,结果表明:随着进风巷风速的增加,采空区距工作面0~20 m内的氧气浓度呈现持续增加的规律,采空区深部的氧气浓度则呈现先增大后减小的趋势;当风速为3 m/s时,氧化带分布范围最广,上覆采空区的氧化带主要集中在工作面附近及回风侧裂隙所在位置。研究结果为同类型煤矿采空区自燃防护措施的合理分布提供参考。

浅埋深风氧化带回采巷道锚网索支护技术探讨

山浪煤矿5#上煤层属浅埋风氧化煤层,现行巷道主要采用架棚支护方式,存在支护成本高、形式单一、劳动强度大等问题,故以5上-3041巷为背景,通过数值模拟、理论计算、矿压监测等手段,进行锚网索支护方案的设计及优化,分析支护方案的适应性,监测掘巷阶段矿压规律,结果表明:顶底板最大相对移近量约为70 mm,最大离层值约为30 mm,围岩稳定性良好,为锚网索支护在该矿的推广使用提供理论依据。

孙疃煤矿7_211工作面基岩风化带特征

煤层顶板基岩风化带特性决定了其隔水能力的强弱。通过分析孙疃煤矿7211工作面72煤层顶板基岩风化带的岩性特征、矿物成分、水理性质及物理力学性质、风化带分布特征等因素,表明:该工作面基岩风化带岩屑矿物主要为石英和长石;古地形对风化带的发育厚度变化影响较明显;风化带具有一定的隔水能力,具有抑制冒落带与导水裂隙带向上发育的作用,这对缩小防水煤岩柱、合理留设安全煤岩柱高度和回采上限十分有利。

钱家营矿深部瓦斯动力现象地质控制因素研究

为了揭示钱家营矿深部-850 m水平瓦斯动力现象及其地质控制因素的关系,基于该矿井深部瓦斯实测数据,研究了煤厚、构造、地应力、瓦斯压力及含量等地质控制因素。结果表明:瓦斯突出区域5号煤层煤厚异常,其变异系数大于90%;多条逆断层使煤体结构更加破碎;地应力大且水平主应力最大达43.87 MPa;瓦斯突出区域中瓦斯含量较高且瓦斯压力高达到4.6 MPa。鉴于以上结果,依据《防治煤与瓦斯突出规定》的瓦斯压力临界值0.74 MPa,在褶曲发育区、构造简单区及断层发育区选择不同煤层变异系数作为界限值,对5号煤层瓦斯动力危险等级进行区划,结果显示在矿井北部存在2个瓦斯突出危险区,而矿井其他区域属于瓦斯突出重点防治区。

酸刺沟井田6_上~#煤层瓦斯赋存规律及影响因素研究

为搞清酸刺沟井田6#上煤层瓦斯含量分布规律,对实测煤层瓦斯含量数据和井田地质因素进行了综合分析。认为煤层埋藏深度是影响酸刺沟井田6上#煤层瓦斯赋存的主控因素,并建立了线性预测模型。预测结果显示,井田6上#煤层瓦斯含量由东部首采区2m3/t向西部未采区逐步增加至3m3/t左右;且酸刺沟井田6上#煤层处于瓦斯风化带内。

准东地区煤层气富集区预测及主控因素研究

为预测准东煤层气富集有利区,在前期调研的基础上,结合煤岩煤质和吸附能力测试,开展了准东煤层气富集区博格达山前、吉木萨尔凹陷和梧桐窝子凹陷煤层气富集因素控制下的含气性研究,确定了博格达山前地区是勘探的首选目标区。结果表明:博格达山前地区煤层气成藏条件好,含气性突出,埋深适中、煤层展布情况好、累计厚度大,是中高挥发分、低水、低灰质煤,煤岩吸附能力较强;准东煤层气富集主控因素为煤岩煤质和风氧化带深度,煤岩吸附能力与煤阶、镜质组含量呈正相关,与惰质组及水分则呈负相关,拟合优度高;风氧化带在准东地区分布具有北深南浅的特点,博格达山前地区煤层埋深均在风氧化带底界以深。

淮北金石矿岩浆顺层侵入煤层对瓦斯赋存规律的影响

以淮北金石矿132采区3煤层为对象,通过实验室试验、现场观察、理论分析研究岩浆顺层侵入煤层对瓦斯赋存规律的影响。通过淮北金石矿地勘数据分析岩浆侵入范围及特征,结合煤体瓦斯基本参数,查明影响瓦斯分布规律的主要因素。结果表明：测定范围内大部分瓦斯含量较小,在0.19～6.69 m3/t,部分点存在以游离状态为主的瓦斯积聚现象;煤层瓦斯压力在0.11～0.25 MPa,没有明显规律,瓦斯仍处于瓦斯风化带或向甲烷带的过渡带;f在0.3～2.04,煤体普遍较硬,Δp在133.3～999.8 Pa,瓦斯放散初速度较慢;灰分、挥发分较大,随埋深有上升趋势,二者是影响该区域瓦斯分布规律的主要因素,煤的变质程度变化较大,部分变为天然焦,但大部分区域为煤焦互层。

急斜煤层上覆基岩风化带受力与变形分析

为了研究基岩风化带在急倾斜煤层开采的影响下的移动规律,运用求解非线性大变形问题有限差分法(FLAC3D)对急倾斜煤层开采下基岩风化带进行数值模拟,重点分析了基岩风化带的顶部和底部的应力与变形。得出了基岩风化带的最大下沉值以及水平移动都偏向于煤层的上山方向,但随着岩层运动的向上发展,受急倾斜煤层开采的影响也开始减弱,在基岩风化带顶部的变形与受力的最值都相对底部向采空区正中间偏移。

煤岩复合顶板易自燃煤层CO分布规律及防控措施

以神府矿区嘉元煤矿12202综采工作面为研究对象,通过向采空区安设监测点,研究煤岩复合顶板易自燃煤层的氧化过程和CO分布运移规律,在此基础上创新性提出采用分段向采空区低洼点注水封闭采空区“氧化带”的防灭火方法,该方法经12202综采工作面试验效果良好,具有效率高、工艺简单、投资少且安全易操作特点.

不同风量下采空区自燃三带判定及防灭火技术

为了研究不同风量下采空区自燃三带的范围变化,以磁窑沟煤矿10-2煤层为研究对象,采用数值模拟分析了不同风量下采空区的自燃三带的变化规律。结果表明:随风量的增加,氧化带的边界向采空区深部延伸,距工作面的距离也逐渐加大;工作面风量的影响由大到小依次为:回风巷侧、进风巷侧、采空区中部;且回风巷远离工作面的边界较进风巷侧、采空区中部受风量影响大得多。根据研究结果及现场实际提出采用高强复合发泡堵漏防灭火技术,采用该封堵技术可使采空区氧化带向工作面靠近,并且在相同风量条件下进行封堵比未进行封堵时氧化带的宽度明显减小。

浅埋煤层过沟掘进巷道顶板淋水治理技术

为了研究浅埋煤层过沟掘进时巷道顶板淋水治理问题,分析张家峁煤矿4-2煤集中辅运巷过沟处的地形地质条件,根据水文地质勘探孔和顶板探查孔分析巷道出水的原因,认为巷道淋水的水源是基岩风化带水,通道是锚索孔,提出封堵锚索孔的注浆堵水治理思路,对顶板水治理工程进行设计。实践证明:采用直接封堵锚索孔的方法,依次注入水泥浆、水泥-水玻璃双液浆和尿醛树脂化学浆,可以有效封堵过沟巷道的顶板大面积淋水。

厚松散层下风氧化带内煤层安全开采关键技术的研究

根据百善煤矿开采试验工作面的大量现场观测资料,①底含水层的水文地质条件及其渗透稳定性,②煤层开采以后覆岩变形破坏移动规律,③控制软弱顶板尤其是存在弱面的顶板控制技术。对两淮煤田浅部煤层的安全开采具有参考价值。

金地井田煤层瓦斯分布规律研究及工作面瓦斯涌出量预测

掌握煤层瓦斯分布规律是保证矿井安全生产的必要技术条件之一。根据金地井田的地质构造特征,由现场实测8号、13号煤层瓦斯含量和气体组分实验室分析测定结果,结合煤层瓦斯垂直分带理论,判定金地井田范围内8号、13号煤层均处于瓦斯风化带。应用分源预测法,对金地井田不同生产时期的回采工作面瓦斯涌出量含量进行预测,认为受井田中东部大面积13号煤层隐伏露头影响,8号、13号煤层处于瓦斯风化带中的氮气-甲烷带,但无法进行瓦斯变化样度计算。该研究可为该矿井投产后瓦斯安全管理提供量化参考。

三维地震勘探在准格尔煤田红树梁井田的应用

准格尔煤田位于内蒙古中西部,红树梁井田位于准格尔煤田南端。为了进一步查明井田内煤层的赋存、构造、煤层风氧化带等地质情况,为煤矿生产、安全提供地质保障,对该区进行三维地震勘探。使用三维地震勘探的方法查明了测区内主要可采煤层4煤、5煤、6-1煤和6煤层的赋存形态和深度,解释了断层24条,圈定了煤层风氧化带的范围,解释了6煤层的分叉边界。

煤层风氧化带宽度的确定方法

在煤炭资源储量估算中,煤层风氧化带垂深都是根据煤质化验指标来确定,对在煤层底板等高线上如何确定煤层风氧化带宽度没有明确的规定,为此,依据实际工作中遇到的三种地质情况:地表基本平坦;地表有倾角且倾向与煤层倾向相同;地表有倾角且倾向与煤层倾向相反,分别用制图法、计算法确定其煤层风氧化带的宽度。

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。

深层倾斜风化煤层特征及其对煤层气开发的影响--以河北大城区块南部为例

深层煤层气资源是我国煤层气产业规模发展的重要基础和接替领域,但深层煤层气的主要赋存状态、吸附/解吸、扩散/渗流特性及富集规律尚不清楚,至今仍处于勘探开发试验阶段。为了探索和明确深层煤层气关键评价地质要素和勘探开发方向,以河北大城区块南部深层煤层气开发有利区的成功识别为基础,分析了风化作用对深层倾斜煤层物性和含气性的影响,对比讨论了不同深度试验井的压裂和试采效果,总结了该区深层煤层气的开发有利模式。研究结果表明:①大城区块石炭系—二叠系主力三、六煤组Ro介于0.7%~1.2%,以气、肥煤为主,含气量大于6 m^(3)/t;②煤层受风化作用的影响,力学强度降低,质地疏松,多呈碎块、光泽暗淡;③三煤组风化边界埋深介于1800~2200 m,六煤组风化边界埋深介于1800~2000 m;④试验井证实风化带边界附近埋深相对较浅区域中煤层气产量较高,生产稳定,产气潜力可观;⑤在河北大城区块南部深层倾斜煤层中存在一段以风化带边界为下限的煤层气开发有利区。结论认为,该研究成果不仅为区内深层煤层气的开发指明了方向,还为其他深层煤层气地区的开发提供了借鉴。