期刊名称: 《中国煤炭地质》 创办日期: 1989年
主管单位:国务院国有资产监督管理委员会
主办单位: 中国煤炭地质总局 主编:谢志清 刊期:月刊 出版地:北京市 国内统一刊号(CN): 10-1364/TD 国际标准刊号(ISSN):1674-1803
内蒙古东部小型含煤凹陷众多,分析其煤层气地质特征,归纳成藏模式,可为后期煤层气勘探开发提供地质依据。得尔布凹陷大磨拐河组薄互层煤系结构显著,DE-T2井显示含煤30余层,多数为1 m左右薄煤层。煤层主要为长焰煤,含气量整体较低,平均为1.24 m~3/t,且甲烷体积分数平均为78.94%,5煤组和6煤组的含气量及甲烷组分含量整体高于平均水平,但含气饱和度相对较低。气体组分及同位素特征显示解吸气主要为次生生物成因气,同时地下水特征显示得尔布大磨拐河组5煤组和6煤组水环境整体为径流区或补给区。耦合储层构造形态、气体成因、地下水特征,归纳得尔布凹陷5煤组和6煤组煤层气藏分别为“水力封堵型生物气藏”和“岩性封闭型生物气藏”两类。
以新疆和什托洛盖煤田侏罗系煤层为对象,综合考虑煤体含水量、加载速度以及围压水平等关键影响因素,采用单轴与三轴压缩实验方法,系统揭示多要素共同作用下煤层的力学响应规律。结果表明:煤样的弹性模量和泊松比主要受到围压的主导,含水状态同样会对煤样的弹性模量和泊松比产生一定影响,而加载速率的变化对泊松比并未产生显著影响。煤样的峰值强度、残余强度受含水状态、加载速率和围压三者的耦合影响,随着含水率的增加,煤样的抗压强度明显下降,而围压的增加则增强了煤样的强度和刚度。在相同加载速率下,围压的提高对增强煤岩的承载能力具有积极作用。研究揭示了煤层在不同环境参数下的强度变化与变形行为,为煤矿巷道稳定性设计及安全开采提供了理论及实验参考。
本文研究了鄂尔多斯葫芦素煤矿2~#煤顶板侏罗系砂岩地下水在2011—2024年间的水化学时空演变特征及其影响因素。研究结果表明,该区域地下水化学特征主要受水动力条件、含水层介质和气候变化等自然因素控制,但随着矿区开采强度的增加,人工疏排水、采动裂隙发育等人为因素逐渐成为驱动地下水化学场短期变异的关键要素。研究期间,地下水化学组分及类型表现出显著的空间分区和时间演变特征,TDS与主要离子浓度在空间上沿地下水流向呈逆向递减趋势;时间上,水化学演化经历了平稳期、快速上升期和缓降期,与采矿活动的时间节点高度吻合。采矿活动通过改变地下水流场,显著影响了水岩相互作用过程,导致水质矿化度显著升高,水化学类型趋于单一化(以SO_4-Na型为主)。研究结果旨在为矿井水资源综合利用提供科学依据,并强调干旱区煤矿地下水保护与修复需综合考虑自然与人为因素。
挂网喷锚支护是常见的边坡加固和防护措施,其中细石混凝土喷层具有保护喷层内的钢筋网、防止降雨入渗和坡面掉块、增强边坡整体性的作用。由于细石混凝土喷层具有厚度薄且变化大、表面形貌欠规则且起伏不平、材质硬脆而抗拉强度低、日照辐射强烈而胀缩效应突出等特点,导致开裂问题十分普遍而失去其作用,尤其是喷层内的钢筋网失去保护而锈蚀。为此,根据连云港中云台山开挖深度约200 m的路堑岩质高边坡约十几年的监测数据,开展细石混凝土喷层开裂问题的分析研究,结果表明,在冬季低温、尤其是初寒潮和强寒潮条件下,细石混凝土喷层存在超过其抗拉强度的拉应力,因细石混凝土喷层设置了顺坡向伸缩缝,横坡向裂缝较顺坡向裂缝更发育,经年累月,细石混凝土喷层的裂缝问题逐渐加剧。在边坡的欠稳定区域,在冬季冷缩和边坡变形的共同作用下,细石混凝土的拉裂缝问题将更加突出。而夏季高温条件下,细石混凝土喷层呈现受压趋势,在超挖处容易产生起壳脱空现象。
主要由煤矸石和粉煤灰组成的煤基固废的大量堆放不仅占用宝贵的土地面积,还会给生态环境带来诸多负面影响。基于特定的成分和结构特征将煤基固废作为环境矿物材料则可将其转化为可再利用的资源。本文综述了近年来煤基固废在提高土壤肥力、减轻土壤重金属危害和处理污染废水中的应用研究进展,旨在为煤矸石和粉煤灰的综合利用开拓新思路。研究表明煤矸石可通过改良土壤结构、补充有益元素和调节酸碱度来提高土壤肥力;煤矸石和粉煤灰可将土壤中的有效态重金属转化为稳定态,从而降低重金属的生物有效性和迁移性;煤矸石和粉煤灰均具有良好的吸附性能,可用于去除污水中的重金属、有机物和氨氮等。
基于稳态和非稳态地震记录的处理方法概括总结了目前主流的频率域品质因子(Q值)提取方法的研究进展,提出未来应融合振幅与相位信息,结合神经网络,发展更稳定、精确、高效的Q值提取方法。未来研究需聚焦时频分析算法优化平衡精度与效率,发展频率依赖的Q值动态模型,联合振幅与相位信息实现全波场反演,融合机器学习技术增强抗噪性与泛化能力,推动Q值提取向高精度、高效化及多维度应用方向发展。
为了有效利用宁夏石嘴山矿区采空区内富集的瓦斯气体,依据该煤矿采空区实际情况,分析了石嘴山矿区采空区的覆岩破坏规律、采空区孔隙率以及渗透率的分布规律。测算出采空区可利用煤层气资源量,并根据气体流动控制方程、瓦斯扩散以及渗流方程,利用COMSOL软件建立石嘴山矿区4321工作面的采空区地面钻井瓦斯抽采模型。研究得出:采空区孔隙率变化范围在0.05~0.55,渗透率变化范围在3.26×10~(-7)~6.50×10~(-6) m~2,20 a内采空区可采煤层气资源总量为4.92×10~6 m~3。钻孔布置以“O”形圈理论为参考,可以发现布置于“O”形圈之内的钻孔抽采速率较高;自采空区边界向深部,钻孔抽采速率降低,符合“O”形圈理论与孔隙率变化所导致的抽采效果的差异。
全波形反演作为地球物理勘探领域地下介质参数高精度重建的核心技术,其参数配置体系的优化直接决定了反演结果的可靠性和计算效率。研究以典型煤田地质模型和MARMOUSI模型为对象,探究了FWI中空间离散化参数和迭代次数两个关键参数的作用机制及其对反演结果的敏感性影响。首先构建FWI参数敏感性分析框架,建立了典型煤田合成地质模型和MARMOUSI复杂地质模型,分析关键参数对于反演结果的影响,合成模型包含了常见的断层地质构造,然后应用不同参数组合进行反演,通过反演结果对比分析不同参数组合的敏感性。试验结果表明:空间离散化参数研究发现,网格尺寸较小时将增加反演的准确度,但网格尺寸选择需考虑运行时间与内存成本问题,较小的网格尺寸会增加反演时间成本与内存需求;迭代次数研究显示,合理的反演迭代次数使模型参数的调整更精细,从而影响波形的平滑度和连续性,提高数值稳定性,当模型迭代收敛时,迭代次数的增加不会进一步优化反演结果,反而增加时间成本。
矿井涌(突)水易造成严重伤亡与财产损失,精准预测工作面涌水量对灾害防控至关重要。为提升预测准确度并降低噪声干扰,本文提出基于变分模态分解(VMD)的混合涌水量预测模型。首先,通过VMD将涌水量数据分解为8个本征模态函数(IMF)分量以削弱噪声;随后筛选核心分量,针对不同特征选取适配模型训练,对于绝对主导分量IMF1采用Prophet模型,周期性分量IMF2、3采用长短期记忆网络(LSTM),复杂模式分量IMF4采用傅里叶特征提取结合LSTM(F-LSTM),低频分量IMF7采用ARIMA模型。最后,按贡献率融合各核心分量预测结果得到最终值。对比实验表明,该模型平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、拟合系数(R~2)分别为7.52 m~3/h、10.3 m~3/h、97%,显著优于单一的Prophet、LSTM、F-LSTM及ARIMA模型,可有效抗干扰、提精度、加速率,适用于工作面涌水量预测。
为探究Love型与Rayleigh型槽波在能量法断层识别中的差异,从槽波能量法探测原理出发,结合三维数值模拟与工程实例展开对比研究。建立3 m煤厚含3 m断层的正演模型模拟槽波传播特性,发现两种槽波均能从地震记录中观测到断层对槽波能量的遮挡现象,但Love型槽波通过断层后的平均幅值衰减幅度较Rayleigh型提升27.5%,且其能量衰减系数CT成像结果与初始模型吻合度更高。在安鹤煤田3103工作面实测中,Love型槽波圈定出E1、E2两处异常区,Rayleigh型仅识别出E1异常区,经回采验证两区域断层均真实存在。研究表明,Love型槽波对断层边界响应更敏感,能量法成像结果精度更优,可为矿井槽波勘探方法选择提供理论依据。
乌兰格尔煤田主要煤层存在着局部变薄、尖灭等现象,这就造成地震勘探解释存在多解性,进而影响了地震勘探的解释精度。该地区主要煤层具有低密度和低波速的特性,因此与上下围岩可以形成明显的波阻抗差异。针对这一现象,在乌兰格尔煤田进行三维地震勘探,采用基于模型地震反演方法进行波阻抗反演,对断层、褶皱、陷落柱等构造,及煤层厚度变薄、尖灭等地质现象进行了解释。相对于传统的地震资料,在波阻抗剖面上构造的特征更为明显。该方法可有效地提高地震勘探解释的准确性。