“《煤田地质与勘探》编委及其团队成果”专刊

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“《煤田地质与勘探》编委及其团队成果”专刊

来源：煤田地质与勘探

本专题为“《煤田地质与勘探》编委及其团队”专刊，共33篇成果。

行业视野: 地质
类别; 166个
关键词; 195位
专家; 33篇
论文; 16368IP
点击量; 8750次
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榆神矿区煤矿防治水的几点思考

作者(Author)：范立民, 孙魁, 李成, 宁奎斌, 冀瑞君

摘要：为了科学解释榆神矿区矿井涌水量较大的涌(突)水事件，为煤矿防治水奠定基础，分析了近年来区内发生的突水事件及矿井较大涌水情况，提出矿井较大涌水形成机理、红土层水文地质性质、矿井涌水量预测的准确性等疑问，阐述了突破“井田”范围，从区域上研究地下水系统和突水水源，关注延安组、直罗组、安定组、洛河组等砂岩弱富水性含水层，从导水裂隙带中寻找突水水源，科学评价各岩(土)层的水文地质条件，采动岩层(含水层)渗透性演化以及探索矿井水害源头预防和区域治理思路等几点思考，提出应该从区域上认识水文地质条件及对煤矿涌(突)水的“贡献”，揭示矿井较大涌水形成机理，进一步加强水文地质补充勘探，准确识别含水层、隔水层及其空间赋存关系，探测大采高、大采面环境下导水裂隙带发育规律，并提出从区域上识别地下水强径流带和局部富水区的基础上，制定矿井水害防控措施的思路，为榆神矿区煤矿水害防治提供借鉴和帮助。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

1663

738
注浆工程扰动下煤系砂岩含水层水岩作用机理——以桃园煤矿为例

作者(Author)：郭艳, 桂和荣, 魏久传, 倪建明, 成荣发, 庞迎春, 张治, 洪荒, 胡满聪, 崔亚利, 梁展, 李俊, 陈家玉, 李晨

摘要：煤系砂岩裂隙水是煤矿重要的充水水源之一，以淮北煤田桃园煤矿二叠纪煤系为研究对象，在分析该矿水害注浆治理以来煤系水水化学特征的基础上，阐明了地下水水文地球化学作用机理及其控制因素。结果表明：注浆治理期间，煤系水中主要阳离子为Na+，主要阴离子为SO2– 4；阳离子质量浓度由大到小为Na+、Ca2+、Mg2+，阴离子质量浓度由大到小为SO2– 4、HCO– 3、Cl–；通过Durov水化学图分析，注浆治理期间煤系水化学类型以Na-SO4和Na-HCO3为主；煤系水中存在黄铁矿氧化或碳酸盐、硫酸盐溶解作用，并伴随着一定程度的阳离子交换作用与脱硫酸作用，特别是在注浆治理工程实施期间，阳离子交换作用增强；大型突水、注浆治理防治水工程、地质构造背景及采矿活动等均不同程度地影响了煤系水水岩作用，且随注浆治理范围增大，影响程度增大。该研究成果对于煤矿涌(突)水水源识别及水害防治具有重要意义，为类似条件下的其他煤矿(区)在突水或注浆治理扰动下的地下水水文地球化学研究及应用提供参考。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

376

175
煤层底板水害防治智能决策支持系统框架构建

作者(Author)：靳德武, 李鹏

摘要：煤层底板突水是华北型煤田煤矿生产过程中一种常见的水害类型，为解决水害防治工程的科学决策问题，进一步提高防治水工程的可靠性，提出构建智能决策支持系统的技术思路。智能决策支持系统是传统决策支持系统与人工智能技术相互融合的产物，在分析底板水害防治决策支持功能需求的基础上，提出“数据–模型–方案”一体化设计流程，从数据导入、模型驱动、智能决策等3个层次构建底板水害防治智能决策支持系统的基本框架。将模型驱动层进一步细分为方法库、模型库、知识图谱构建3项专业化服务，模型库包括底板突水空间点预测模型、疏水降压数值模拟模型、注浆改造工程可靠性分析模型、隔离工程设计模型及底板水害监测预警模型。系统最终输出的决策方案包括底板突水危险性分区、疏水降压Q-t-s方案、区域注浆改造设计及工程可靠性评价、隔离工程设计、底板突水监测预警警情发布。系统通过注浆过程的反馈–控制、突水监测预警的深度学习、疏水降压方案的动态优化等实现其智能决策。智能决策支持系统将会在煤层底板水害防治可靠性保障方面提供新的技术支撑。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

423

335
晋城岳城矿地面采动区井井位优选与抽采寿命研究

作者(Author)：武玺, 李国富, 王争, 付军辉, 郑飞, 周显俊

摘要：为了降低晋城岳城矿工作面U型通风造成的上隅角瓦斯聚集，提高采动与采空区煤层气地面井抽采井产量及抽采寿命，在借鉴成庄矿、寺河矿和赵庄矿等地面采动试验井研究及工程示范的基础上，以晋城岳城矿煤层气地质条件为工程设计依据，提出并优化地面采动区井位尽量靠近巷道位置处、大井眼地面钻井工艺、优化井身结构等设计方案。现场试验证明：部分采动区井通过避开采动应力卸载区及原位煤层高应力区优化布井，开采中包含3个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采、老采空区抽采，达到了延长抽采井寿命的目的；但仍有部分采动区井在回采工作面推过井口后，煤气层抽采量迅速衰减至不产气，抽采寿命只包含两个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采甚至仅卸压区抽采一个阶段。研究表明，优化后的大井眼钻井工艺及三开割缝套管井身结构设计对保持采动区井井身稳定，延长抽采寿命，保证采动区井产气运移通道畅通，提高抽采率起到了一定效果；采动区井煤气层抽采量和该井井筒位置至回风巷距离存在明显的负相关关系。岳城矿采动、采空区井基本不存在速敏效应，在井筒与裂隙带沟通良好的前提下，应选用大功率抽采设备抽采，可以有效扩展压降漏斗区域，其抽采影响半径水平方向可延伸至500 m以上。岳城矿地面采动区抽采取得了较好的效果，可在相似条件的煤矿区推广应用。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

451

194
掘进工作面前方煤层底板高程动态预测的试验研究

作者(Author)：刘文明, 程建远, 刘再斌, 张泽宇

摘要：快速掘进急需构建掘进前方高精度二维地质模型。以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例，基于三维地震解释成果，利用巷道掘进过程中煤层底板高程实测信息，动态刷新三维地震平均速度场，更新掘进前方煤层底板高程，最后对掘进前方预测的精度进行统计分析。结果表明：通过不断利用掘进实测煤层底板高程，刷新平均速度场，更新掘进前方煤层底板地质剖面，掘进前方煤层底板剖面与实际揭露剖面之间误差逐渐越小，实测点前方25 m和50 m范围的煤层底板高程最小绝对误差可达0.2 m和0.45 m。若实测点数据密度大、分布均匀，预测精度将会进一步得到提高，可为快速掘进提供高精度煤层底板导航数据。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

346

190
井内混合效应对弥散尺度依赖性影响的实验研究

作者(Author)：马子淇, 戴振学, 董书宁, 王皓, 刘小千

摘要：弥散度是刻画孔隙介质中溶质运移和扩散的重要参数，对于污染物的预测和修复至关重要，但野外示踪试验往往会选择忽略真实存在的井内混合效应。通过室内砂槽实验方法，模拟具有水平分层结构的含水层，该含水层主要由3种介质充填而成。采用埋藏传感器和井中布设传感器2种监测方式，对比在有/无混合效应情况下，穿透曲线的形态差异，进而探究井内混合效应对弥散尺度依赖性的影响情况。实验结果表明，井内混合效应会使穿透曲线呈现阶梯式增长，并伴有显著的拖尾现象；当使用对流弥散方程进行计算时，混合效应会导致弥散度被高估；观测到的弥散度与真实弥散度的差异会随着注入井和观测井间距离的增加而增大；此外，2种观测方式(埋藏/井内)均能发现弥散的尺度依赖性，且井内混合效应显著增强了弥散尺度效应，该实验结果可为污染物运移的评价和预测提供参考。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

392

196
基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析

作者(Author)：秦勇, 李恒乐, 张永民, 赵有志, 赵锦程, 邱爱慈

摘要：可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术，已在煤层改造等方面取得显著应用效果，并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而，受实验及现场监测条件限制，前期对地质–工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足，制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此，在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上，采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)开展数值模拟，以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示，CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围，过度加载会导致近井地带煤体崩解，煤粉产出率增加，造成煤储层伤害；同时，煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大，限制有效改造半径扩展；地应力增大，破裂半径、破裂度存在临界值，水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示，CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性：弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值；黏聚力增大，煤岩脆性变小，致裂效果变差；抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

515

141
论煤地质学与碳中和

作者(Author)：桑树勋, 王冉, 周效志, 黄华州, 刘世奇, 韩思杰

摘要：煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分，做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现“碳中和”国家目标的重要途径，碳中和背景下的煤地质学发展值得关注。系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域，分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景，探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向。取得以下认识：推进清洁煤地质研究、服务煤的高效洁净化燃烧，勘探开发煤系天然气低碳燃料、优化一次能源结构和化石能源结构，开展煤化工资源勘查与开发地质保障研究、推动煤炭的低碳能源转化和新型煤化工产业发展，深化瓦斯地质研究、提高煤矿瓦斯(井下)抽采率、控制煤矿瓦斯的大气排放和泄漏，研究煤层甲烷天然逸散和煤层自燃排放、控制煤层露头的天然排放，发展煤层CO2地质封存与煤层气强化开发(CO2-ECBM)技术、推动碳捕获、利用与封存(CCUS)技术发展及其在火力电厂烟气碳减排中的商业化应用，研究煤炭勘查企业的碳足迹、实现企业净零排放，是与煤地质学紧密相关的碳减排技术路径；其中煤层甲烷与煤系气高效勘探开发、深部煤层CO2-ECBM、煤层露头气体逸散与自燃发火控制、洁净煤地质与煤炭精细勘查是碳中和背景下煤地质学优先发展的重要领域。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

600

229