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准噶尔盆地西北缘煤层屏蔽下储层预测研究
1
作者 王贤 习宇霄 +3 位作者 陈勇 徐亚楠 苏艳丽 党志敏 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期631-634,共4页
准噶尔盆地西北缘红车断裂带侏罗系储层以湖相砂泥岩沉积体系为主,储层厚度薄,横向变化快。受到煤层界面的强反射屏蔽作用影响,砂岩储层没有明显地震反射特征。通过正演模型,发现该区屏蔽现象与反射系数的干涉效应有关。由于地震数据主... 准噶尔盆地西北缘红车断裂带侏罗系储层以湖相砂泥岩沉积体系为主,储层厚度薄,横向变化快。受到煤层界面的强反射屏蔽作用影响,砂岩储层没有明显地震反射特征。通过正演模型,发现该区屏蔽现象与反射系数的干涉效应有关。由于地震数据主频较低,受到强阻抗界面的影响,弱反射系数无法显示。通过提频技术,并采用了地震波形指示反演,实现了高频成分的井震联合反演,消除了煤层界面强阻抗界面的影响,有效解决了研究区煤层强屏蔽下的储层预测难题。 展开更多
关键词 煤层屏蔽 地震波形指示反演 干涉效应 相控反演 薄储层预测
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双煤层重复采动下覆岩运移−裂隙演化的光频域反射响应机制研究
2
作者 程详 姜亚楠 +4 位作者 周江 赵光明 王坤 汪安宏 韩广辉 《工矿自动化》 北大核心 2025年第10期16-25,共10页
目前光频域反射(OFDR)技术在多煤层应力监测中取得一定进展,但针对双煤层重复采动场景,采用OFDR技术对覆岩裂隙动态演化的研究仍较少。以中煤新集能源股份有限公司新集一矿360608工作面为工程背景,通过布设水平与垂直光纤网络,结合OFDR... 目前光频域反射(OFDR)技术在多煤层应力监测中取得一定进展,但针对双煤层重复采动场景,采用OFDR技术对覆岩裂隙动态演化的研究仍较少。以中煤新集能源股份有限公司新集一矿360608工作面为工程背景,通过布设水平与垂直光纤网络,结合OFDR技术,分析6−1煤层在8煤层已采与未采区域的覆岩变形光纤响应差异,揭示上煤层已采区域与未采区域对下煤层回采覆岩破坏特征的作用机理。研究结果表明:①上行8煤层回采完毕覆岩裂隙呈“不规则梯形”状态,切眼侧垮落角为48°,终采线侧垮落角为36°,裂隙发育高度为32.5 cm。②8煤层未采区域,6−1煤层开采时覆岩呈典型“砌体梁”结构演化,裂隙发育高度为53 cm,光纤应变变化平缓(峰值≤55.5με)。③8煤层已采区域,重复采动导致覆岩结构弱化,裂隙发育高度增至76.25 cm(较未采区增加23.25 cm),光纤应变剧烈波动(峰值达9987με),关键层破断诱发“阶梯式”裂隙贯通,煤壁侧裂隙发育高度及应变增幅均显著大于切眼侧。④现场监测8煤层未采状态裂隙发育高度约53 m,与相似模拟结果一致。研究证实上煤层采空区通过应力转移与结构弱化,使下煤层裂隙发育高度提升43.9%,应变量级增大3~5倍,为多煤层安全开采及灾害防控提供理论依据。 展开更多
关键词 近距离双煤层下行开采 双煤层重复采动 光频域反射技术 覆岩运移 裂隙演化 上煤层已采区域 上煤层未采区域 下煤层回采
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煤矿区煤层气开发技术应用现状及展望
3
作者 孙四清 杨帆 +6 位作者 郑玉岐 张群 李浩哲 张庆利 程斌 李文博 吴晓眩 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第6期972-982,共11页
“十二五”以来,为保障煤层气资源开发和煤矿安全高效生产,根据煤矿采掘工程部署、开采扰动和煤层地质条件,经过生产实践探索,形成了适用于中国煤矿区煤层气开发的“四区联动”抽采模式,即煤矿规划区、准备区、生产区及采空区的煤层气... “十二五”以来,为保障煤层气资源开发和煤矿安全高效生产,根据煤矿采掘工程部署、开采扰动和煤层地质条件,经过生产实践探索,形成了适用于中国煤矿区煤层气开发的“四区联动”抽采模式,即煤矿规划区、准备区、生产区及采空区的煤层气协同开发,已取得较好应用效果。主要表现在以下几个方面:①开发形成了适合于规划区的地面垂直井压裂、顺煤层水平井分段压裂及碎软煤层顶板水平井地面分段压裂抽采技术。甘肃窑街海石湾矿垂直井单井产气量达到2607 m^(3)/d;山西晋城寺河矿顺煤层分段压裂单井产气量突破9100 m^(3)/d;安徽淮北芦岭矿碎软煤层顶板水平井单井产气量达到10760 m^(3)/d。②研发了适合于准备区的煤矿井下定向长钻孔分段压裂抽采技术。陕西彬长大佛寺矿硬煤顺煤层长钻孔分段压裂钻孔长度达到600 m,单孔瓦斯抽采纯量达到3600 m^(3)/d;山西阳泉新景矿碎软煤层顶板分段压裂钻孔长度达到609 m,单孔瓦斯抽采纯量达到2811 m^(3)/d。③探索形成了适合于生产区的碎软煤层井下穿层钻孔高压加砂水力压裂和顺煤层气动定向钻进高效抽采技术。安徽淮南潘三矿穿层钻孔加砂水力压裂钻孔瓦斯抽采纯量是普通清水压裂的2.38倍;山西阳泉二矿气动定向钻进深度最大达到607 m,单孔瓦斯抽采纯量达到971.6 m^(3)/d。④提出了适合于煤矿采空区的地面垂直井和L型水平井瓦斯抽采模式。安徽淮南潘一矿垂直井抽采量最高超过50000 m^(3)/d;山西晋城寺河矿L型水平井抽采量最高达30000 m^(3)/d。随着煤矿区煤层气开发效果进一步提升的需要,提出了煤矿区煤岩层大规模体积压裂、煤矿井地联合分段水力压裂、煤矿区深部煤层气开发等技术攻关方向,推动煤矿区煤层气开发技术发展,以更好保障煤炭资源安全开采和煤层气资源高效开发。 展开更多
关键词 煤矿区 煤层气 四区联动 分段压裂 碎软煤层
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高压电脉冲致裂煤岩增透技术研究进展与展望
4
作者 蒋长宝 吴家耀 +1 位作者 闫发志 彭守建 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期51-63,共13页
我国大部分煤层低透气性的特点严重制约了煤层气高效开采,高压电脉冲作为一种安全、环保且重复可控的煤岩致裂增透技术,在煤层增透领域展现了广阔的应用前景。结合业内多年研究成果,回顾了高压电脉冲技术的基本概念及发展历程,剖析了该... 我国大部分煤层低透气性的特点严重制约了煤层气高效开采,高压电脉冲作为一种安全、环保且重复可控的煤岩致裂增透技术,在煤层增透领域展现了广阔的应用前景。结合业内多年研究成果,回顾了高压电脉冲技术的基本概念及发展历程,剖析了该技术的致裂增透机制,并围绕放电参数、煤岩电学特性、煤岩矿物分布及孔裂隙特征、赋存条件4个方面系统梳理了高压电脉冲煤岩致裂增透理论的研究进展。研究表明:2015年以来,高压电脉冲技术研究热度显著上升,其典型作用机制包括液电效应和电破碎效应;高压电脉冲击穿煤岩过程可分为电场加载、极化、击穿和稳定4个阶段,煤岩孔隙结构在应力波作用下经历了扩孔、破裂、贯穿和扩展裂隙的演化模式,从而提高了渗透性;放电参数决定裂隙网络的优化程度,煤岩电学特性影响击穿难度与能量传递,矿物分布及孔裂隙特征控制等离子体通道的形成与裂纹扩展,地应力与气体压力的耦合作用则共同调控煤岩裂隙演化与渗透性变化。基于上述分析,指出了该领域发展存在的主要问题,包括信息获取困难、致裂增透机制尚不明确及击穿场强较高等,展望“十五五”乃至更长时期,认为该领域未来发展的着力点在于:①发展高压电脉冲致裂煤岩的实时监测技术;②构建高精度的热流固化电多物理场耦合模型;③探索高压电脉冲协同多技术致裂煤岩增透。以期突破现有瓶颈,推动该技术的进一步发展。 展开更多
关键词 高压电脉冲 电破碎效应 煤层增透 储层改造 煤层气开采
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黄河下游高潜水位采煤沉陷区平原水库建设利用研究现状与展望
5
作者 陈绍杰 江宁 +2 位作者 张根旺 蒋春林 高群 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第10期12-22,共11页
【背景】黄河下游高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水与矿区城市缺水、地下水污染、生态环境恶化、耕地复垦率低等问题矛盾突出,制约煤矿城市绿色低碳转型与黄河流域高质量发展。需探索利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库作为有效实现... 【背景】黄河下游高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水与矿区城市缺水、地下水污染、生态环境恶化、耕地复垦率低等问题矛盾突出,制约煤矿城市绿色低碳转型与黄河流域高质量发展。需探索利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库作为有效实现沉陷区水土资源集约开发利用和促进黄河流域生态保护与高质量发展的重要路径,以更好地统筹其水土资源,解决沉陷积水和缓解矿区城市用水短缺问题。【方法】针对我国高潜水位采煤沉陷区平原水库建设利用理论与实践进行了梳理总结,对比分析了“主动”与“被动”构建平原水库技术优势与不足,从4个方面介绍高潜水位采煤沉陷区主动构建平原水库的理论基础及现状,并在梳理各采煤沉陷区平原水库建设利用实践的基础上,对“主动”式构建平原水库发展进行展望及效益优势评价。【进展】(1)“主动”建设平原水库更有利于“蓄水-调水-供水”、增加库容和耕地复垦率,是有效解决高潜水位矿区采煤沉陷区大面积积水和缓解城市用水短缺局面的重要方法;(2)目前利用高潜水位采煤沉陷区构建平原水库多为沉陷积水形成之后,因势利导的“被动”构建,“主动”构建平原水库的实践较少且基础理论研究不足,缺乏科学系统的理论技术体系;(3)沉陷积水-采动动态耦合地层损伤与演化、采掘计划-沉陷预测-库容调控优化、沉陷-积水-坝体的一体化全时序多方位智能监测等关键科学问题缺乏深入研究;(4)通过提前预剥离地表土壤“主动”构建水库,库容量增加30%~45%,耕地复垦率增加60%~70%,能有效保障区域农业和工业用水量,生态系统稳定。【展望】未来应加强基础理论相关研究以保障水库的安全修建和运营,在技术发展方面推广新技术、新材料的研发与应用,全面打造“蓄水-复垦-碳汇”于一体的综合型智能生态水库,在政策和标准方面建立健全全链条技术标准体系,将沉陷区平原水库建设纳入矿区生态修复规划,保障政策的连贯性和资金支持,为进一步促进黄河下游高潜水位采煤沉陷区平原水库科学建设利用提供方向和思路。 展开更多
关键词 黄河下游 高潜水位 采煤沉陷区 沉陷积水 平原水库 主动构建
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浅埋工作面过沟开采覆岩裂隙发育规律及来压机理
6
作者 黄庆享 张东杰 +2 位作者 韦业豪 贺雁鹏 张富魁 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期639-649,共11页
为减少浅埋煤层工作面过沟开采压架及溃水事故的发生,以某矿工作面过沟开采为背景,采用物理相似模拟、数值计算和理论分析相结合的方法,研究了工作面过沟开采的来压规律、超前支承压力变化规律及覆岩裂隙发育规律,建立了“上悬臂-下台... 为减少浅埋煤层工作面过沟开采压架及溃水事故的发生,以某矿工作面过沟开采为背景,采用物理相似模拟、数值计算和理论分析相结合的方法,研究了工作面过沟开采的来压规律、超前支承压力变化规律及覆岩裂隙发育规律,建立了“上悬臂-下台阶岩梁”结构模型,揭示过沟开采逆坡坡顶强矿压机理。结果表明:工作面过沟开采期间,周期来压步距变化不大;来压期间支架平均载荷具有阶段性,呈现为逆坡阶段>顺坡阶段>沟底阶段;逆坡阶段工作面推进到坡顶22 m时,覆岩呈现大悬臂梁结构破断并回转下沉,导致强矿压;工作面超前支承压力受沟谷地形影响,与覆岩厚度成正比;过沟开采期间,地表裂缝的发育宽度随着工作面推进和覆岩回转运动,呈现先增大后减小最终逐渐闭合的运动特征;开采至逆坡坡顶时,在工作面煤壁前方出现超前裂隙,沟底开采阶段裂隙均垂直发育至地表,形成贯通地表裂缝,最大裂缝宽度10 cm;强矿压时刻支架载荷的理论计算结果与物理模拟结果基本一致。研究为浅埋煤层过沟开采逆坡坡顶强矿压控制及沟底溃水和冒顶灾害防治提供科学依据。 展开更多
关键词 浅埋煤层 沟谷区域 覆岩垮落 来压机理 裂隙发育
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渝东南南川地区龙潭组煤储层可压性特征及改造效果分析 被引量：1
7
作者 刘尽贤 郭涛 +2 位作者 周亚彤 李东阳 金晓波 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期77-88,共12页
压裂改造是增加煤层气井煤储层渗透率及导流能力的重要手段。为更好指导渝东南南川地区龙潭组煤层气井开发生产,综合应用测录井资料、工业分析、扫描电镜、光片观察、全岩分析等多种实验手段,基于煤岩孔隙、顶板、底板展布和含气性特征... 压裂改造是增加煤层气井煤储层渗透率及导流能力的重要手段。为更好指导渝东南南川地区龙潭组煤层气井开发生产,综合应用测录井资料、工业分析、扫描电镜、光片观察、全岩分析等多种实验手段,基于煤岩孔隙、顶板、底板展布和含气性特征,分析并探讨了煤储层可压性地质特征及其对储层改造的影响。研究表明:(1)煤岩具有“中高演化、中高镜质组、中低灰分”特征,煤岩储集空间主要为微孔隙和裂隙,有利于气体吸附;煤层分布稳定,底板为铝土质泥岩,顶板为泥岩,局部变为泥质灰岩、灰岩;煤储层及其顶、底板组合模式和顶板矿物组成差异为海陆过渡沉积环境的体现。(2)煤层及顶、底板力学参数及地应力差异大,初步说明可压性较好;三轴应力实验揭示高压力下煤层力学参数会超过顶板,增加压裂风险。(3)受煤系地层沉积条件差异控制,煤层与顶板的岩性组合、顶板矿物组成直接影响了水平井钻井的井壁稳定性,高含黏土矿物的泥岩顶板性脆、易碎、遇水易膨胀,是导致剥落风险的主要原因,影响水平井钻遇率。(4)不规则的天然裂缝会导致压裂窜通和缝高失控;与最大主应力方向一致的规则裂缝有利于人工裂缝扩展,可对储层有效改造。 展开更多
关键词 深层煤层气 煤储层可压性 煤储层改造 龙潭组 南川地区 渝东南 四川盆地
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多煤层重复采动下地表裂缝对土壤理化性质的影响 被引量：1
8
作者 贾玉良 陈苏社 +5 位作者 邓强 周海丰 王巍 邹友峰 聂小军 陈志超 《水土保持研究》 北大核心 2025年第3期98-107,共10页
[目的]探明生态脆弱矿区多煤层重复采动下地表裂缝对土壤理化性质的影响,为该地区土地复垦与生态修复提供科学依据。[方法]以神东矿区活鸡兔矿井为研究区,遴选一次、二次、三次采动裂缝区与未扰动区,通过土壤样品采集和分析,揭示不同采... [目的]探明生态脆弱矿区多煤层重复采动下地表裂缝对土壤理化性质的影响,为该地区土地复垦与生态修复提供科学依据。[方法]以神东矿区活鸡兔矿井为研究区,遴选一次、二次、三次采动裂缝区与未扰动区,通过土壤样品采集和分析,揭示不同采动裂缝区土壤理化性质的变化及它们的相关性。[结果](1)土层深度、重复采动均显著影响裂缝区土壤容重、含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量和毛管持水量(p<0.05),且存在显著的交互作用(p<0.05);一次、二次采动裂缝区土壤孔隙度下降、容重增加,土壤持水能力下降;三次采动裂缝区土壤孔隙度与持水能力增加,土壤含水量显著高于未扰动区同一土层(p<0.05),最大值为15.01%(50—70 cm土层)。(2)重复采动显著影响裂缝区土壤全氮、碱解氮、全磷、有机质含量(p<0.05);一次、二次采动裂缝区土壤全氮、全磷含量显著低于未扰动区(p<0.05);三次采动裂缝区土壤全氮、碱解氮、全磷含量与未扰动区差异不显著(p>0.05),0—10 cm土层土壤有效磷、有机质含量分别为9.97 mg/kg,13.18 g/kg,显著高于其他区域(p<0.05)。(3)三次重复采动显著增强了裂缝区土壤物理性质、土壤养分含量与土壤含水量之间的负相关性(p<0.05)。[结论]多煤层重复采动下地表裂缝导致土壤理化性质空间异质性增强,但作用方向、作用程度与采动次数之间无相关性。 展开更多
关键词 地表裂缝 土壤理化性质 多煤层 重复采动 生态脆弱矿区
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薄至中厚煤层群矿区采动卸压煤层气抽采井优化设计 被引量：1
9
作者 徐昂 桑树勋 +6 位作者 周效志 韩思杰 陈捷 冯云飞 娄毅 颜智华 高为 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期385-399,共15页
利用煤层气井对采煤过程中邻近煤层卸压煤层气抽采是一种高效的瓦斯综合治理与煤层气开发手段。查明采动覆岩应力−裂隙场演化特征,并据此开展煤层气井优化设计是提高卸压煤层气抽采效率的关键。以黔西山脚树煤矿221015工作面为工程场景... 利用煤层气井对采煤过程中邻近煤层卸压煤层气抽采是一种高效的瓦斯综合治理与煤层气开发手段。查明采动覆岩应力−裂隙场演化特征,并据此开展煤层气井优化设计是提高卸压煤层气抽采效率的关键。以黔西山脚树煤矿221015工作面为工程场景和实例,基于地质−工程模型构建与工程数据分析,阐明了覆岩层内及层间应力演化特征,探讨了覆岩裂隙与增渗区分布形态,优化了煤层气井井位部署、井身结构设计及增产措施。研究表明:研究区煤系岩石力学性质频繁强弱交互的地质特征提高了卸压煤层气抽采效果。关键层逐次破断后,工作面上方5~20 m层段为贯通裂隙带,带内富集的大量游离态甲烷可跨层运移产出,为煤层气井主气源带。工作面上方20~45 m层段属弯曲下沉带内微裂隙发育带,具有近2000 m^(3)/d的单层煤产气潜力。该带卸压煤层气以层内运移为主,并积聚了裂隙带煤层气。压实区沿工作面走向的边界切线、压实区沿工作面走向的边界切线与回风巷间的中轴线、裂隙区边界线围成的区域是最有利的井位部署位置。采用高强度水泥固井与扩孔完井的“二开”井或采用筛管悬挂完井的“三开”井井筒稳定性好,可保障煤层气井长期抽采工作。优化方案为黔西地区煤矿采动区卸压煤层气抽采井日产气35000 m^(3)的突破提供了技术支撑,显著减弱了工作面瓦斯突出风险。基于多层叠置含煤层气系统的地质特点,“合层压裂排采+采动卸压抽采”的“一井多用”模式可作为“提产增效”的重点研究方向。 展开更多
关键词 薄至中厚煤层群 采动区 覆岩“三带”分布 煤层气井优化设计
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多煤层开采地下水运移试验平台研发及应用 被引量：1
10
作者 吴宝杨 许多 +3 位作者 王伟 刘小庆 张耀斌 王子骋 《中国矿业》 北大核心 2025年第3期253-265,共13页
为进一步完善煤矿地下工程领域模型试验研究手段,明确矿区煤炭开采地下水的运移规律,研发了一套多煤层开采地下水运移综合智能试验平台。平台由主体反力单元、伺服加载单元、回采模拟单元、水体运移单元、信息采集单元等五个关键单元组... 为进一步完善煤矿地下工程领域模型试验研究手段,明确矿区煤炭开采地下水的运移规律,研发了一套多煤层开采地下水运移综合智能试验平台。平台由主体反力单元、伺服加载单元、回采模拟单元、水体运移单元、信息采集单元等五个关键单元组成。通过组合式反力装置,可开展2.1m×1.8m×3.0m(长×高×宽)以内不同尺寸模型体的地质力学模型试验;采用七个伺服电缸实现了分区域主动稳定加载,能够还原地下工程围岩真实应力场分布特征,扩大了有效加载区域;创新性地设计了煤层回采模拟装置以适用于不同厚度、不同进刀长度、不同回采速度的煤层回采模拟;采用荧光示踪剂和大功率紫外线光源显示水体沿裂隙的渗流、运移及存储情况;采用了伺服液压控制系统、高精度土压力盒、分布式光纤等数据实时采集传输系统,实现了数据实时采集,提高了数据采集准确度。以神东矿区上湾煤矿的采掘地质条件为基本背景,进行了现场试验。结果表明:煤层开采过程中,模型巷道围岩变形规律与现场实测基本吻合,围岩变形主要特征基本一致;下层煤柱的距离越大,水平承载力更大,但是破坏过程更剧烈,造成顶底板更大范围破坏,下层煤柱水平承载力极限为0.32MPa,裂隙贯通临界位移为2.5mm;竖向裂隙是贯通煤矿地下水库与上覆含水层的主要通道,也是水源补给的主要路径;顶板岩层横向裂隙成为储水空间,且采空区是主要的储水空间。通过试验验证了系统的可行性与可靠性,较好体现采动条件下模型岩层的裂隙发育、应力变化及地下水运移特征,具有一定工程应用价值,为地下水库建设与长期安全运行提供了科学研究手段。 展开更多
关键词 煤层开采 地下水库 模型试验 水体运移 试验系统研发
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库车坳陷侏罗系克孜勒努尔组深部煤层特征及启示
11
作者 赵亚汶 谢会文 +5 位作者 严德天 王斌 易艳 李玲 杨果 程旺明 《地质科技通报》 北大核心 2025年第5期53-64,共12页
目前库车坳陷侏罗系克孜勒努尔组煤层的研究主要集中在浅部,有关深部煤层的研究较少。针对库车坳陷侏罗系克孜勒努尔组煤层煤岩特征、储层物性和含气性不明等问题,依托钻井资料,采用地震资料处理、连井分析、取样观察及气测孔渗、等温... 目前库车坳陷侏罗系克孜勒努尔组煤层的研究主要集中在浅部,有关深部煤层的研究较少。针对库车坳陷侏罗系克孜勒努尔组煤层煤岩特征、储层物性和含气性不明等问题,依托钻井资料,采用地震资料处理、连井分析、取样观察及气测孔渗、等温吸附实验等方法,对该区块煤层的几何分布特征、煤岩煤质特征、储层物性、吸附性和含气量等方面进行了研究。研究表明:①研究区克孜勒努尔组深部煤层以原生结构为主,有机显微组分以镜质组为主,平均占比达62.20%,有机质类型均为Ⅲ型,中煤阶;整体属于中高挥发分、特低硫分、特低−低灰分的煤层;②深部煤层的气测孔隙度平均值为7.10%,平均渗透率为0.685×10^(-3)μm^(2),其甲烷的吸附能力受镜质体反射率、水分含量和灰分产率的影响大;③库车坳陷侏罗系克孜勒努尔组埋深2000~5000 m的煤层主要分布在北部构造带内,面积达2800 km^(2),单层厚度最高可达22 m,实测深部煤层平均含气量11.77 m^(3)/t,资源潜力巨大。对比浅部煤层,研究区克孜勒努尔组深部煤层受埋深影响明显,成熟度高并已规模产气,具备勘探潜力;含水饱和度是影响克孜勒努尔组煤层含气性的关键因素;含水饱和度低且有利于游离气富集的迪北缓坡平台将是库车坳陷煤岩气的有利目标区。 展开更多
关键词 库车坳陷 克孜勒努尔组 煤层 煤储层特征
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淮南深部强突煤层群水平井区域瓦斯治理关键技术及应用
12
作者 王世森 姚宁平 +8 位作者 李点尚 李平 丁华忠 柏发松 丁同福 陈本良 苏雷 荚胜丰 杜新锋 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期189-200,共12页
淮南矿区地质条件复杂,随着煤矿开采深度增加,瓦斯灾害的复杂性和危险性显著增加,亟需探索新的瓦斯防治技术。围绕淮南矿区深部强突煤层群开采条件,以区域治理、超前治理为目标,引入地面水平井瓦斯区域高效抽采技术,针对水平井高效精准... 淮南矿区地质条件复杂,随着煤矿开采深度增加,瓦斯灾害的复杂性和危险性显著增加,亟需探索新的瓦斯防治技术。围绕淮南矿区深部强突煤层群开采条件,以区域治理、超前治理为目标,引入地面水平井瓦斯区域高效抽采技术,针对水平井高效精准钻进、压裂裂缝工作面全覆盖、持续稳产排采、防突效果评价等技术难题,通过理论研究、物理模拟、数值分析、技术攻关与现场试验,创新形成淮南深部强突煤层水平井区域瓦斯治理模式与技术体系:提出了深部煤层群开采条件下井上下立体区域瓦斯治理模式;研发了极复杂地层条件下“钻前地导建模-钻中动态定位-钻后综合判层”的地面顶(底)板水平井钻井轨迹控制技术,开发了地面水平井分段多簇、大液量大排量大砂量、动态混注高强度压裂技术,研发了以潜油隔膜泵、“零水位”为核心技术及装备的L型水平井排采工艺,提出了“残余瓦斯含量+残余瓦斯压力+排采影响范围+预抽率”防突效果评价指标体系、数值模拟和钻孔实测多方法融合的地面瓦斯抽采果评价方法;创立了“钻井+压裂+排采+产能预测+防突效果评价+井下区域验证”“六位一体”地面水平井区域瓦斯治理综合防突技术体系。应用效果表明,水平井水平段煤层顶底板2.5m内钻遇率、钻井工程与套管下入成功率达到100%;水平井分段压裂实现工作面缝网全覆盖;排采系统检泵周期显著延长,“零水压”排采可充分释放水平井产气潜力;工程施工水平井取得了良好的产气效益和安全效益,单井日产气量突破11000m^(3),累计产气量突破4000万m^(3),大幅减少井下瓦斯治理工程量,保障了矿井安全高效生产。地面分段压裂水平井区域瓦斯治理技术的推广应用,推进瓦斯治理模式从井下向地面转移,实现了地面区域瓦斯治理规模化、标准化,为我国类似煤矿区地面区域瓦斯治理提供了技术支撑。 展开更多
关键词 淮南矿区 煤层群 水平井区域瓦斯治理 分段压裂 防突效果评价
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江西丰城矿区二叠系乐平组B_(4)煤层气地质条件与勘探前景 被引量：2
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作者 肖富强 夏为平 +5 位作者 肖卫东 邹勇军 章双龙 陈富贵 祁星 黄欣雨 《东华理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期142-154,共13页
丰城矿区二叠系乐平组煤层气勘探开发程度低,为揭示该区B_(4)煤层气基础地质条件及煤层气勘探前景,基于以往煤田钻孔、煤层气井获取的参数和相关实验测试数据,对B_(4)煤层煤岩煤质、发育特征、储层特征、含气性特征进行分析,并评价了煤... 丰城矿区二叠系乐平组煤层气勘探开发程度低,为揭示该区B_(4)煤层气基础地质条件及煤层气勘探前景,基于以往煤田钻孔、煤层气井获取的参数和相关实验测试数据,对B_(4)煤层煤岩煤质、发育特征、储层特征、含气性特征进行分析,并评价了煤层气勘探效果与勘探前景。结果表明,乐平组B_(4)煤层具有发育稳定、变质程度较高、厚度较大、埋藏适中的总体特征;渗透率为0.024~4.980 mD,孔隙结构以利于煤层气吸附保存的微、小孔隙为主;储层压力梯度为0.921~1.056 MPa/hm,与埋深呈显著正相关性;含气量为5.00~17.82 m^(3)/t,气体组分以甲烷为主,具有较强的吸附能力,平均含气饱和度达到70%。曲试1井、赣试2井的煤层气抽采试验表明,B_(4)煤层具备较好的煤层气勘探潜力;采用多因素叠加法优选出曲江有利区、石上有利区,可作为下一步煤层气重点勘探区。 展开更多
关键词 勘探前景 地质特征 煤层气 B_(4)煤层 乐平组 丰城矿区
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综放工作面倾角影响卸压瓦斯运储区分形维数交叉融合研究及应用 被引量：1
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作者 赵鹏翔 常泽晨 +5 位作者 李树刚 林海飞 卓日升 邵秋冬 裴文博 王捞捞 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3966-3979,共14页
明晰煤炭开采过程中采空区卸压瓦斯的流动和聚集规律对于保障矿井安全作业具有重要意义。以新疆菏泽腾达煤矿B5煤层某主采工作面为研究背景,分析了不同煤层倾角下采动覆岩裂隙演化规律,确定了采空区卸压瓦斯运储区域范围,利用分形维数... 明晰煤炭开采过程中采空区卸压瓦斯的流动和聚集规律对于保障矿井安全作业具有重要意义。以新疆菏泽腾达煤矿B5煤层某主采工作面为研究背景,分析了不同煤层倾角下采动覆岩裂隙演化规律,确定了采空区卸压瓦斯运储区域范围,利用分形维数软件研究了卸压瓦斯运储区变化过程,构建了卸压瓦斯运储区倾角效应分形维数量化表征模型,揭示了倾角影响下瓦斯运储区交叉融合特征。结果表明:采动过程中上覆岩层离层量突变点1.87 m和贯通度突变点0.57可将裂隙场划分为瓦斯储集区、瓦斯运移区和覆岩压实区;通过研究不同区域的分形维数变化规律,掌握了瓦斯运储区随工作面推进呈现出“运储一体—区域显现—交叉融合—区域分离”的变化过程,在“区域形成—交叉融合—区域分离”阶段下的分形维数呈现出变化较小、剧烈变化和新发育3种状态;得到了煤层倾角影响下瓦斯运储区特征参数(区域高度、宽度)的大小,构建了瓦斯运储区倾角效应分形维数量化表征模型;依据现场实际情况计算出瓦斯运储区空间截面范围,对工作面卸压瓦斯抽采钻孔布置参数进行优化,优化后的卸压瓦斯抽采纯量和体积分数均有显著上升,验证了瓦斯运储区倾角效应分形维数量化表征模型及钻孔布置的合理性,研究结果可为倾斜厚煤层卸压瓦斯精准分域抽采提供参考。 展开更多
关键词 煤层倾角 分形维数 瓦斯运储区 交叉融合 钻孔布置
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煤层顶板涌水量TCN-LSTM-SVM时间序列预测模型构建与应用
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作者 刘譞 姬亚东 +6 位作者 朱开鹏 赵春虎 李凯 李超峰 袁晨瀚 李盼盼 闫鹏珍 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期201-211,共11页
【背景】矿井涌水量的准确预测对于煤矿水害防治、安全高效生产起着重要的作用。【方法】为构建适用于西部受巨厚砂岩含水层水害威胁矿井的涌水量预测模型,以受该种水害严重影响的陕西彬长矿区某典型矿井为研究对象,基于工作面回采进尺... 【背景】矿井涌水量的准确预测对于煤矿水害防治、安全高效生产起着重要的作用。【方法】为构建适用于西部受巨厚砂岩含水层水害威胁矿井的涌水量预测模型,以受该种水害严重影响的陕西彬长矿区某典型矿井为研究对象,基于工作面回采进尺与涌水量数据之间的相关关系,选取其作为矿井涌水量时间序列预测的特征变量,提出基于时域卷积网络(temporal convolutional networks,TCN)的长短期记忆网络(long-short term memory,LSTM)−支持向量机(support vector machines,SVM)矿井工作面涌水量耦合预测模型,即TCN-LSTM-SVM模型。该模型首先通过TCN框架对原数据进行处理,提取回采进尺与涌水量之间的依赖关系和动态特征,随后将提取特征输出到后续的LSTMSVM组合模型,以进一步捕捉回采进尺与涌水量之间的时序关系和特征。【结果】模型训练与预测结果显示:TCN-LSTM-SVM耦合模型的训练集、验证集和测试集的平均绝对误差(E_(MA))为56.02~129.89 m^(3)/h,平均绝对百分比误差(E_(MAP))为3%~7%,均方根误差(E_(RMS))为82.60~162.61 m^(3)/h,决定系数(R^(2))为0.81~0.98,预测结果较BP神经网络、随机森林(RF)、Transformer等常用预测模型的准确度更高,并且避免了其中多数模型在验证集和测试集中出现的误差过大的情况。研究发现,该耦合模型既具备TCN模型的并行处理优势和多尺度特征提取能力,同时也具备LSTM-SVM组合模型优秀的预测性能和泛化能力,针对研究矿井的工作面涌水量预测与以往模型相比具有一定的优越性和适用性。【结论】研究成果为矿区相似地质条件的矿井涌水量预测提供了新的方法,对该矿地质条件类似的工作面涌水量预测以及防治水工作有一定的现实意义。 展开更多
关键词 矿井水害 煤层顶板 涌水量预测 时域卷积网络 长短期记忆网络 支持向量机 陕西彬长矿区
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红树梁煤矿综放工作面煤厚变异区煤柱合理留设宽度研究
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作者 李海波 张建 +2 位作者 宋一飞 邹凌雲 王承乾 《中国煤炭》 北大核心 2025年第6期39-48,共10页
在厚煤层开采中,合理的区段煤柱宽度对于减少煤炭资源浪费、提高矿井采出率具有重要的意义。以内蒙古红树梁煤矿6106综放工作面为工程背景,基于极限平衡法,计算得出工作面煤层分叉区、合并区的下区段煤柱的合理留设宽度应大于9.95 m。... 在厚煤层开采中,合理的区段煤柱宽度对于减少煤炭资源浪费、提高矿井采出率具有重要的意义。以内蒙古红树梁煤矿6106综放工作面为工程背景,基于极限平衡法,计算得出工作面煤层分叉区、合并区的下区段煤柱的合理留设宽度应大于9.95 m。确立了6种不同区段煤柱宽度下的数值模拟方案,分析了不同区段煤柱宽度下运输巷道在煤层分叉区、合并区的变形特征以及区段煤柱内垂直应力分布规律,得出巷道围岩变形量随着区段煤柱宽度的增大而减小,但区段煤柱宽度超过10 m后,继续增大虽然能继续降低巷道变形量,但效果有限。结合数值模拟分析结果与理论计算结果可知,当煤柱留设宽度大于10 m后,煤柱能保持其稳定性,在考虑经济性的前提下,最终确定工作面区段煤柱留设宽度应为10 m。 展开更多
关键词 综放工作面 区段煤柱 煤层分叉区 煤层合并区 红树梁煤矿
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基于储层多参数同时预测的煤层CO_(2)运移监测方法研究
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作者 程丽媛 贾小宝 刘燕海 《石油物探》 北大核心 2025年第5期970-978,共9页
我国以煤为主的能源结构意味着煤层CO_(2)封存是我国负碳技术发展的重要途径。时移地震监测方法是监测CO_(2)运移的有效手段,然而,时移地震响应的变化通常反映了多个参数(孔隙度、孔隙压力和流体饱和度等)的综合变化,且难以区分。针对... 我国以煤为主的能源结构意味着煤层CO_(2)封存是我国负碳技术发展的重要途径。时移地震监测方法是监测CO_(2)运移的有效手段,然而,时移地震响应的变化通常反映了多个参数(孔隙度、孔隙压力和流体饱和度等)的综合变化,且难以区分。针对此问题,提出了基于深度学习的多参数同时预测方法。首先,研究了煤层CO_(2)封存流体替换理论,得到了适用于煤层CO_(2)封存的纵、横波速度计算方法。其次,分析了CO_(2)注入前、后的叠前地震响应特征,验证了CO_(2)饱和度、孔隙度及孔隙压力对不同偏移距数据响应的贡献差异。最后,搭建了用于多参数同时预测的网络架构,阐述了网络训练数据的获取方法。合成数据及实际数据测试结果表明,多参数同时预测网络具有较好的泛化能力,可以得到较高精度的储层参数预测结果,相比于传统地震反演方法,基于深度学习的预测方法提高了储层参数计算效率,为CO_(2)地质封存监测提供了有效技术手段。 展开更多
关键词 煤层 CO_(2)封存 运移监测 深度学习 储层参数
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川南大安地区龙潭组煤岩气成藏机理与资源勘探潜力
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作者 梁兴 章超 +4 位作者 彭丽莎 罗瑀峰 饶大骞 范小东 徐政语 《钻采工艺》 北大核心 2025年第3期110-118,共9页
四川盆地南部龙潭组煤岩气作为深层非常规天然气资源,具有“煤系区域盖层和煤岩顶底板自封闭、海侵体系潮坪相控煤岩大面积展布连续富气、源储一体的自生自储原位原聚、局部外源供给差异富集甜点聚集、煤岩甲烷气吸附-游离双模态共存”... 四川盆地南部龙潭组煤岩气作为深层非常规天然气资源,具有“煤系区域盖层和煤岩顶底板自封闭、海侵体系潮坪相控煤岩大面积展布连续富气、源储一体的自生自储原位原聚、局部外源供给差异富集甜点聚集、煤岩甲烷气吸附-游离双模态共存”的成藏赋存特征和煤岩深埋藏“高成熟、高压力、高地温、高含气、高饱和、高游离”的气藏属性特色,展现出广阔的规模资源勘探开发潜力。本文基于构造沉积分析、煤岩地球化学测试、储层表征及成藏模拟等手段,系统研究了川南大安地区龙潭组煤岩气地质特征、成藏机理与富集规律。研究揭示:晚二叠世川南地区发育海侵体系域浪控潮坪-潟湖相沉积体系,煤岩呈薄层多期叠置特征,单层厚度0.5~3.8 m,累厚4~14 m,以高镜质组含量(平均68.21%)、高热演化程度(R_(max)=2.30%~2.89%)和强生烃潜力(TOC平均71.7%)为特征。煤岩储层孔隙连通性良好,总含气量达24.42~38.03 m^(3)/t,游离气占比最高29.34%,煤岩顶底板“泥岩-煤岩-泥岩”优势储盖组合的泥页岩自封闭性与煤岩储层超压协同控制煤岩气藏储集保存。研究提出“区域箱状盖层封闭、源储一体自生自储、构造-岩性控藏、吸附-游离共生”的成藏模式。实现深层薄互高阶煤岩气效益开发,亟须突破地震地质工程一体化的预测精度与体积压裂储层改造技术、低成本连续控压排采技术瓶颈,为川南煤岩气商业化开发提供理论技术支撑。 展开更多
关键词 四川盆地 大安地区 龙潭组 煤岩气 成藏机理 成藏模式 勘探潜力
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鄂尔多斯盆地中东部地区石炭系本溪组煤岩气储层特征 被引量：19
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作者 刘新社 黄道军 +3 位作者 虎建玲 周国晓 杜小伟 戴贤铎 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期51-62,共12页
近年来,鄂尔多斯盆地多口风险探井在石炭系本溪组煤岩中获得工业气流,展示出该盆地煤岩气良好的勘探前景,但关于该盆地煤岩气储层特征的研究较少,煤岩气储层分布规律认识不清,制约了下一步勘探部署。为此,以本溪组8号煤为例,综合岩心、... 近年来,鄂尔多斯盆地多口风险探井在石炭系本溪组煤岩中获得工业气流,展示出该盆地煤岩气良好的勘探前景,但关于该盆地煤岩气储层特征的研究较少,煤岩气储层分布规律认识不清,制约了下一步勘探部署。为此,以本溪组8号煤为例,综合岩心、扫描电镜及物性等分析化验资料,对盆地深层煤岩的宏观煤岩类型、显微组分、煤质特征、孔-裂隙发育特征、物性特征和甲烷吸附能力等储层特征开展了系统研究,建立煤岩气储层评价标准,并预测了煤岩气的有利分布区。研究结果表明:①8号煤以原生结构的光亮煤、半亮煤为主,显微组分中镜质组含量高,灰分平均值为17.77%,镜质体最大反射率为1.08%~2.23%,以肥煤-贫煤为主。②8号煤储集类型以胞腔孔、气孔和裂隙为主,其中裂隙包括宏观割理和微裂隙;孔裂隙体积分布以“U”字形结构为主,微孔贡献最大,其次为微裂隙;比表面积分布呈“L”字形,呈现出微孔单峰。③8号煤氦气法孔隙度平均值为6.25%,渗透率平均值为4.21 mD,煤岩在地层状态下具有良好的渗透性。④8号煤空气干燥基兰氏体积为7.79~26.08 m^(3)/t,平均值为18.60 m^(3)/t,兰氏压力为2.03~4.17 MPa,平均值为3.12 MPa,煤岩吸附能力与灰分含量呈负相关性,与成熟度呈正相关性。结论认为,鄂尔多斯盆地本溪组8号煤发育2类有利区,其中横山-米脂-绥德一带为Ⅰ类有利区,面积约11200 km^(2);乌审旗西和榆林北为Ⅱ类有利区,面积约13300 km^(2),2类有利区资源量超过4.5×10^(12) m^(3),可形成煤岩气规模增储上产的现实领域。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 石炭系 本溪组 8号煤 深层煤岩 储层特征 煤岩气 勘探有利区
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煤层底板含水层区域注浆改造浆液扩散范围现场示踪试验 被引量：4
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作者 郭艳 桂和荣 +10 位作者 洪荒 陈永青 孙晓宇 胡荣杰 郭祥东 赵群 戴亚男 余浩 李俊 孙亮 高川 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2045-2056,共12页
近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“... 近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“水平分支孔”孔间距设计问题,一直备受学界和业界的广泛关注。皖北矿区底板区域注浆工程量大,特别是深部资源开采,将有数十亿元的注浆工程,有必要查清浆液扩散范围真实数据。为此,以皖北矿区恒源煤矿为研究基地,依托Ⅱ63采区底板区域治理工程,设计并实施浆液扩散范围示踪试验,在中间的水平分支孔(Z8-7)投放荧光剂(示踪剂),在两侧的水平分支孔(Z8-6、Z8-8)以及交叉分支检测孔(Z8JC)取岩屑样鉴别荧光水泥,以获得浆液扩散范围,进而在浆液扩散影响因素分析基础上,构建恒源煤矿底板区域注浆治理浆液扩散范围计算公式。结果表明:①综合岩屑现场及室内鉴别结果分析,获得恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围为38.3~44.0 m,且水泥分布密集区在水平分支孔浆液扩散范围30 m以内,该区域内注浆效果最佳。②通过现场岩屑快速鉴别与室内岩屑精准鉴别,取得的浆液扩散范围基本一致,证明了荧光示踪浆液扩散范围的有效性。③通过对比分析,认为在计算参数、边界约束等符合实际注浆工况条件下,浆液扩散范围理论计算和数值模拟结果,与现场示踪试验实测结果较为接近。④利用示踪试验过程中的压水试验及注浆参数、钻遇构造及水文地质响应等数据,考虑重力、构造、地下水径流等因素影响,借助SPSS非线性拟合软件,得到恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围计算公式。⑤基于恒源煤矿受注层实际地质、水文地质条件,利用拟合的浆液扩散范围计算公式得出Ⅱ63采区Z8场地浆液扩散范围为37.8~42.9 m,与浆液扩散范围示踪试验实测结果相近,计算公式可在类似条件下推广应用。本次煤矿底板区域注浆浆液扩散范围现场示踪工程试验,不仅取得了浆液扩散范围的真实数据,而且阐明了浆液扩散与多种地质、水文地质因素之间的内在联系,揭示了超深、超长定向钻注浆浆液扩散机理,构建了浆液扩散范围计算公式,为类似条件下底板区域治理工程水平分支孔孔间距的合理设计提供了参考依据。 展开更多
关键词 底板区域治理 浆液扩散范围 示踪试验 浆液扩散计算公式 皖北矿区恒源煤矿
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