“《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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水浸干燥后煤的孔隙结构及瓦斯吸附特性变化规律

作者(Author)：司磊磊, 席宇君, 王洪洋, 温志辉, 魏建平

摘要：在富含水煤系或水力措施后的煤层中，受水溶液的浸泡，煤的孔隙结构及吸附特性发生改变，为了深入研究其变化规律，在实验室利用蒸馏水对2种不同变质程度煤样进行了长时间(60 d)浸泡，采用低温N2吸附实验和CO2吸附实验测试水浸前后煤样的孔隙结构变化规律，采用高压容量法测试水浸前后煤样的瓦斯吸附特性。结果表明，水浸干燥后煤体孔容和比表面积总体呈降低趋势。其中，低温N2吸附实验结果表明，煤体中大中孔的比表面积最高可降低48.9%；CO2吸附实验结果表明，水浸干燥后2种煤样的微孔孔容和比表面积也呈不同程度的降低趋势。将水浸煤样孔隙结构变化分为3个阶段，即矿物质溶出“增孔”阶段、煤基质局部膨胀变形“缩孔”阶段和煤基质整体溶胀变形“扩孔”阶段。此外，水浸干燥后煤对瓦斯的吸附能力下降，主要是由于水浸促使煤体产生膨胀变形，且导致微孔隙相互连通，从而降低了煤体微孔孔容和比表面积，降低瓦斯吸附能力。研究成果对进一步掌握富含水煤系或水力化措施后煤层的瓦斯抽采具有指导意义。--

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煤田地质与勘探

2021年第01期

362

142
深部煤层采动破坏电位响应特征与分布规律

作者(Author)：王恩元, 李忠辉, 钮月, 刘盛东, 沈荣喜, 李德行, 张昕

摘要：为了研究采动破坏过程煤体电位信号的响应特征与规律，利用自主研发的矿用电位仪在河南薛湖煤矿25050综采工作面进行了现场测试。结果表明：煤层采动破坏过程能够产生显著的电位信号，电位响应特征能够揭示煤体应力状态的变化，随着回采工作面的推进，电位强度呈先增加后降低趋势，利用钻孔卸压后，煤体应力降低，电位信号随之下降；电位强度与钻屑量的空间分布规律基本一致，利用电位空间分布规律能够识别应力异常特征，出现“卡钻”现象时，煤体应力异常，电位强度出现峰值；当瓦斯指标超限或出现大能量煤炮事件时，电位信号呈超前增大趋势并伴随剧烈波动，利用电位信号能够识别煤岩动力灾害危险的前兆特征。研究成果表明利用电位手段可现场监测煤体采动破坏、预警煤岩动力灾害。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

246

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煤岩体孔隙结构应力特征的数值模拟研究

作者(Author)：王刚, 江成浩, 陈雪畅

摘要：为了探究不同加载方式下煤岩体孔隙周围的应力分布规律，通过CT三维重建技术构建含有不同孔隙形状的煤岩体骨架模型，并利用ABAQUS软件进行单轴、三轴压缩实验模拟。结果表明，球状孔隙结构在单轴压缩条件下，上下区域表现为拉应力集中，左右区域表现为压应力集中。不同倾角的椭球状孔隙结构其长短轴区域的应力集中类型不同。单轴压缩过程中，轴向加载速度影响球状孔隙周围的Mises应力峰值和σ1应力的变化；三轴压缩过程中，孔隙结构依然经历了压密、弹性、塑性和破坏4个阶段，较低的围压条件使得弹性阶段“应力–应变”曲线与“应力–时间”曲线高度重合。从微观角度为煤岩体力学研究提供了一种新的方法和思路。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

637

261
矿井水害防控远程服务云平台构建与应用

作者(Author)：王皓, 董书宁, 乔伟, 姬亚东, 朱开鹏, 周振方, 宁殿艳, 尚宏波

摘要：煤矿水害严重制约煤炭资源安全高效开发。针对我国煤矿开采面临的典型顶板、底板和老空水害问题，现阶段矿井水害防治主要开展水害危险性评价、涌水量预测、水害监测预警及水害探查与治理等工作，智能化程度不高。为了解决煤矿企业现场水害防治不同阶段研究与决策的智能化需求，通过将煤矿水害防治与“大数据”“数字化矿山”“互联网+”“云服务平台”等新理念、新技术进行融合，设计开发了基于多源数据融合的矿井水害防控远程服务云平台，实现水文地质信息管理、水害风险分析评价、水害防治方案设计、水害监测数据分析与智能预警、水灾事故辅助决策以及随时随地多部门多端协同，构建形成“互联网+水害防治智慧服务”新模式。矿井水害防控远程服务云平台实现了煤矿水害防治方案的科学、快速、精准制定，提高了矿井水害防治技术工作管理水平，为煤矿安全高效开采提供可靠的技术平台支撑。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

617

464
煤矿井下碎软煤层顺层钻完孔技术研究进展

作者(Author)：王力, 姚宁平, 姚亚峰, 王毅, 张杰, 方俊, 魏宏

摘要：我国碎软煤层赋存层位多、分布广，普遍存在构造应力复杂、瓦斯压力高、煤体力学强度低、渗透性差等特点，钻进时易塌孔、喷孔、孔壁失稳，导致钻进困难、孔内事故频发、成孔深度浅、钻孔堵塞、存在抽采盲区等问题。随着煤炭开采深度的不断增加，碎软煤层瓦斯抽采钻完孔就更加困难。因此，碎软煤层高效、深孔、精准钻进技术以及增透、增产、护孔的完孔技术一直是碎软煤层瓦斯治理的重大技术需求和研究热点。从护孔、排渣、轨迹控制、完孔等成孔的关键技术难题方面，总结了碎软煤层顺层钻完孔技术研究现状和应用情况，分析了目前碎软煤层钻进技术存在的问题，提出了改进完善建议，分析了内控导向式旋转定向钻进技术，多孔介质充填式筛管、折叠膨胀管完孔技术等碎软煤层钻完孔技术新进展，为进一步完善现有碎软煤层钻完孔技术提供了思路。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

675

400
煤中铀的赋存分布及其在利用过程中的迁移特征

作者(Author)：王文峰, 王文龙, 刘双双, 白洪阳, 王昱龙, 段飘飘, 秦可敏, 陈义林

摘要：煤炭与铀两种资源在空间配置和成矿上有关联性，其合理开发利用及污染控制是我国国民经济和社会持续发展的重大需求。基于大量文献调研及前期研究成果，探讨了铀在煤中赋存分布及其在洗选、燃烧、淋滤过程中的迁移特征，取得一些认识：(1)煤中铀的富集成矿与成煤大地构造演化相关联，西南富铀煤主要与峨眉山玄武岩及断裂构造有关；西北富铀煤一般分布在拗陷和断拗陷盆地开阔地带一侧并与上覆砂岩型铀矿有关。(2)煤中铀主要与煤中有机质(主要是腐殖酸)结合，富铀煤中铀可以微细粒含铀矿物形式存在，并与有机硫、硫化物紧密共生，故在选煤过程中，无论重选还是浮选，其洗选脱除率均不高(最高为68.3%)，部分煤浮选时甚至富集到精煤中；在煤燃烧过程中，铀或多或少都会以气相形式挥发到大气中。(3)富铀煤一般也同时富集V、Mo、Se、Re、Cr等高价态变价元素，这与有机体深埋分解造成的强还原环境有关，对于那些不变价元素如Sc、Y、La等的沉淀富集主要与腐殖酸形成的酸化条件有关；这些共生组合元素，在富铀煤的分选及煤矸石的淋滤过程中表现出一致的迁移行为。(4)电厂燃煤过程中铀主要富集(呈数量级的增加)到飞灰和底灰中，粉煤灰中铀淋出浓度一般随淋滤液pH的增加呈降低趋势，其萃取率随灰化温度的升高呈现降低趋势。研究结果为铀资源利用和环境污染控制提供参考和依据。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

545

258
顶板离层水突涌模式及预防技术模拟研究

作者(Author)：张文泉, 王在勇, 吴欣焘, 邵建立, 雷煜, 吴绪南

摘要：为预防顶板离层水突涌产生的安全事故，提出了部分充填方案进行模拟研究。首先通过现有资料总结分析全国发生的多种离层水害事故，深入研究离层积水致灾模式；然后以陕西某矿首采区1307工作面的离层水害事故为例，分析其水文地质条件、上部含水层和离层水突涌的关系，利用3DEC数值软件模拟工作面顶板离层空间发育特征；最后根据该矿的实际情况，提出部分充填开采方式预防离层水突涌的技术措施，并对该矿的部分充填方案进行优化模拟研究。研究结果表明：根据发生条件的不同将离层水突涌划分为5种模式，离层积水过程分为初始积水期、积水至满期和裂隙扩展期；在保持充填率不变的情况下，随着走向采宽和充填宽度的同时同量增加，充填体对上覆岩层支撑作用逐渐增强，离层下部隔水层出现两侧应力增大现象，最佳部分充填方案为采宽80 m，充填宽度80 m，为顶板离层水害的预防提供新的思路。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

340

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超临界态甲烷密度研究

作者(Author)：张新宾, 宋党育, 李云波, 齐永安, 范顺利

摘要：超临界甲烷密度不仅是非常规天然气资源量计算与吸附能力测定的重要参数，同时也是衡量超临界甲烷扩散效率与溶解有机物能力的主要指标。通过对比分析各种气体状态方程的适用性，认为基于亥姆霍兹能量基本状态方程可以准确计算0~30 MPa、270~360 K条件下甲烷的密度。利用Microsoft Office Excel编写了甲烷密度的计算程序，与NIST(美国国家标准与技术研究院)商业软件计算结果相比，误差小于0.05%。分析了0~100 MPa、270~360 K范围内甲烷密度的变化规律。结果表明，甲烷密度随压力增大而增大，在低于30 MPa时增速较大且对温度的敏感性较强，高于30 MPa时增速逐渐变缓，且敏感性减弱。在煤层原位条件下随着埋深的增大，甲烷密度随温度升高而减小，随压力增大而增大；在温度与压力共同作用下，甲烷密度呈先增速不变、近似线性增加，后增速逐渐减小、凸曲线形增加的变化规律。游离态甲烷密度受温度的影响比吸附态甲烷小，是深部煤层气资源增量的主要贡献者。研究结果为深部煤层气赋存及其潜力预测提供了基础参数。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

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