《煤田地质与勘探》青年编委及其团队成果

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《煤田地质与勘探》青年编委及其团队成果

来源：煤田地质与勘探

专题来自于《煤田地质与勘探》2022年第6期，共12篇研究成果。

行业视野: 煤田地质与勘探
类别; 75个
关键词; 72位
专家; 12篇
论文; 2271IP
点击量; 1282次
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管道穿越对煤系土河床冲刷深度的影响

作者(Author)：王心龙, 孙平贺, 赵明哲, 王靖源, 邢世宽

摘要：为研究管道穿越煤系土河床后对冲刷深度的影响，基于室内构建的煤系黏土质和砂质河床模型试验装置，设置不同管道埋深、管径大小和冲刷流速进行冲刷模拟试验，并利用SPSS 25.0软件对河床冲刷深度与以上3个因素进行多元线性回归分析。结果表明：管道埋深、管径大小和冲刷流速3个因素能够解释冲刷深度71.4%～80.6%的变化，管道埋深显著负向影响冲刷深度，管径大小和冲刷流速显著正向影响冲刷深度。管道穿越会破坏河床颗粒间的原始胶结状态，强化水流的冲刷作用。利用所得线性回归方程对珠海市某管道穿越工程进行安全性验证，考虑了管道埋深与管径大小对冲刷深度的影响，验证结果证明了回归方程的可行性。研究成果为管道穿越工程设计提供一定参考。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

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基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

作者(Author)：张成业, 李飞跃, 李军, 邢江河, 杨金中, 郭俊廷, 杜守航

摘要：遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号（GF-2）卫星高分辨率遥感影像，利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别，并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先，制作高分辨率影像样本数据，通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式；然后，训练深度神经网络DeepLabv3+模型，进行土地利用识别实验；最后，比较不同方法的识别结果。结果表明：研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素，最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73，均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级，验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性，对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

232

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黄河几字弯区煤炭基地地质灾害与生态环境典型特征

作者(Author)：申艳军, 杨博涵, 王双明, 寇海波, 陈兴, 徐雅丽, 韩森磊

摘要：“黄河流域生态保护和高质量发展”现已上升为国家重大战略，黄河几字弯区为黄河流域重要组成部分，也是我国煤炭能源重要聚集区。现区域分布有6个国家级煤炭基地，煤炭产量约占全国的40%，在我国能源安全供给保障中占有“压舱石”的地位。但该区域地处西部干旱-半干旱地区，生态环境脆弱、抗扰动能力差，易在煤炭开采过程中诱发各类地质灾害，产生水位下降、水土流失、土地沙化等生态环境问题，成为该区域煤炭工业高质量发展的核心制约因素。基于前人大量文献、报道及官方统计数据资料，对黄河几字弯区6大国家级煤炭基地地质环境特征予以剖析，并对该区域煤炭基地所面临的主要地质灾害及生态环境问题进行总结，凝练出各自的发育类型及典型特征，研究表明：（1）黄河几字弯区中主要聚煤地层为侏罗纪及石炭-二叠纪地层，区域地质构造相对简单、煤层大多埋藏较浅、厚度大而稳定，适合于开展大规模工业化开采。（2）黄河几字弯区内6大煤炭基地地质灾害处于高度易发区，地质灾害发育特征与地貌类型、采矿过程和人类工程活动密切相关，其中，宁东、神东基地和陕北基地西北部位于风积沙区，主要存在地面塌陷及地裂缝灾害；晋北、晋中、黄陇基地以及陕北基地东南部因位于黄土高原腹地，受季节性强降雨、采煤活动等影响，易发育黄土崩塌、滑坡、泥石流等灾害。（3）区内各煤炭基地生态环境问题及影响程度存在一定差异，其中，神东、陕北煤炭基地以采煤活动引起的地下生态水位的问题最为突出；宁东、神东煤炭基地土地荒漠化问题严峻；而陕北、黄陇、晋中、晋北煤炭基地则主要面临着水土流失问题。研究成果对推动黄河几字弯煤炭资源基地的可持续开发、实现黄河流域生态保护和高质量可持续发展提供基础性借鉴。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

173

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河北平原典型地裂缝场地动力响应特征研究

作者(Author)：崔思颖, 邓亚虹, 曹歌, 于双瑞, 慕焕东, 李艳杰

摘要：河北平原地裂缝分布广泛、致灾严重，给当地工程建设和人民生活造成了严重影响。目前对于河北平原地裂缝的研究主要是发育特征、成因机理以及分布等方面，对该区域场地动力特性的研究不足。为讨论河北平原地裂缝对场地动力响应的影响，分别选取该地区具有代表性的地裂缝（高丽营地裂缝和隆尧地裂缝（构造成因）、大名地裂缝（古河道成因）、唐山地裂缝（地震成因））进行野外地脉动测试，并通过傅里叶谱分析、反应谱分析和Arias烈度分析，揭示了不同类型地裂缝场地的动力响应特征。结果表明，地裂缝对场地卓越频率和卓越周期的影响较小，但对场地动力响应强度的影响较大。在地裂缝附近区域具有放大效应，上盘放大倍数达到2.2～2.7，下盘放大倍数达到1.7～2.4，并随着与地裂缝距离的增大逐渐衰减，一定距离后趋于平稳，且活动性更强的上盘的放大效应更明显。不同类型地裂缝对场地动力响应的影响趋势基本一致，但影响范围不同：构造地裂缝场地的放大效应影响范围最大，约24 m，地震地裂缝次之，约22 m，古河道地裂缝最小，约20 m。综合考虑河北平原地裂缝对场地影响范围：上盘约24 m，下盘约20 m。场地放大效应及其影响范围可以为河北平原地裂缝场地工程结构的合理抗震设防提供依据。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

123

96
基本顶断裂形式对倾斜煤层沿空半煤岩巷围岩稳定性影响研究及工程应用

作者(Author)：高林, 刘鹏泽, 张盼栋, 吴桂义, 康向涛

摘要：倾斜煤层沿空半煤岩巷由于围岩结构的非对称性和非均质性，受采掘扰动影响，巷道围岩呈现更严重的变形破坏。为揭示不同基本顶断裂形式对倾斜煤层沿空半煤岩巷围岩稳定性的影响规律，采用数值模拟方法针对该类巷道4种基本顶断裂形式下巷道围岩变形特征进行了研究。结果表明：基本顶断裂线位置对该类巷道围岩稳定性的影响程度由小到大依次为：采空区侧、煤柱上方、实体煤侧、巷道上方；基本顶断裂线位于采空区侧时，煤柱轴向、横向应力增速均小于其他情况，垂直位移也最小，煤柱变形在允许范围内，可保持后期对顶板的支承能力，对巷道维护最有利。在此基础上，以贵州某矿1511工作面回风巷为工程背景进行了工业试验，通过理论计算和现场钻孔探测综合分析得出，为避免基本顶断裂线位于煤柱上方靠巷道侧，下一步掘进时煤柱宽度应由3 m改为5 m。掘采期间断面检测结果显示，断面最大收缩率为23.3%，最大非对称变形率为5.2%，巷道整体均匀协调变形，进一步验证了研究成果的可靠性。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

170

120
深部煤储层应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响

作者(Author)：刘顺喜, 樊坤雨, 金毅, 于振锋, 董佳斌, 王长征

摘要：深部煤储层处于高地应力环境中，其渗透率变化特征与浅部存在较大差异，为研究有效应力对深部煤储层渗透率的差异性影响，以及应力敏感性各向异性特征，以沁水盆地横岭区块15号煤层为研究对象，采样深度1 200～1 700 m，采用覆压孔渗实验，开展平行层理和垂直层理样品在不同有效应力下的渗透率变化规律研究，探究其应力敏感性特征及其对煤层气产能的影响。结果表明：渗透率随有效应力的增加呈幂指函数降低，平行层理面渗透率总体高于垂直层理面，且在2个方向上渗透率变化规律呈正相关性。选取储层孔裂隙压缩系数、渗透率损害率和渗透率曲率3个参数作为煤储层应力敏感性评价指标，其中，孔裂隙压缩系数随有效应力增加，以5 MPa为界限先后呈现正相关性和负相关性，渗透率损害率和渗透率曲率分别与有效应力呈指数上升和下降的规律。基于应力敏感性参数，推导出煤层气井产能模型，模型显示，不考虑应力敏感性的气井产量高于考虑应力敏感性，揭示了应力敏感性对煤层气产量的影响程度，即在5 MPa生产压差下，气井的产量降低幅度随应力敏感性系数的增大整体呈增高趋势。针对应力敏感性的阶段划分，研究区目标煤层在煤层气排采过程中应采用小–中–大的排采方案来控制生产流量。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

179

86
掘进巷道突水溃砂高压扰动注浆技术与应用

作者(Author)：赵宝峰, 朱明诚, 李德彬

摘要：为了对弱胶结地层条件下的掘进巷道突水溃砂进行治理，以宁东煤田麦垛山煤矿2煤大巷掘进期间突水溃砂为研究对象，针对地面治理工程量大、周期长、井下常规治理风险高等问题，采用井下挡水墙建造、高压扰动注浆、钻注一体化和孔口控压保浆技术，完成了突水溃砂点封堵体的构筑。结果表明：通过在巷道内建造挡水墙，可以有效控制注浆期间的水砂淹没范围，经过对挡水墙及其围岩强度的核算，挡水墙能够至少抵抗1.64 MPa的压力，大于顶板含水层1.2 MPa的水压。首先在距离突水溃砂点较远的区域采用高压扰动注浆建造1号封堵体，将水砂淹没范围进一步缩小，然后在距离突水溃砂点较近的区域继续施工2号封堵体，对突水溃砂点周边进行治理；研发钻注一体化技术及钻具，能够避免钻孔在退钻后塌孔，影响后续注浆，实现钻探和注浆一体化作业。发明了孔口控压保浆装置，达到了在20 MPa注浆压力条件下浆液高效利用的目的；对巷道内松散砂体固结形成的封堵体采用取心和压水试验进行质量检验，取心完整，并且封堵体在1.8 MPa水压的作用下不漏水，说明封堵体质量良好。采用高压扰动注浆对掘进巷道内突水溃砂进行治理，具有安全、高效、经济等特点，并且可以有效避免治理期间二次灾害的发生。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

177

83
珲春盆地古近纪含煤地层层序–古地理与聚煤规律

作者(Author)：侯海海, 李强强, 邵龙义, 范雪洁, 梁国栋, 李雅楠

摘要：珲春盆地是吉林省重要聚煤盆地，分析古近纪珲春组的沉积古地理，总结其层序格架下聚煤规律，可以为研究区煤炭和煤层气资源的勘探规划提供理论依据。基于区域地质、钻孔岩心和测井资料，对珲春组岩相类型、沉积体系、层序–古地理和聚煤特征进行分析。结果表明，珲春组共发育砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和可燃有机岩5类岩石类型和12种岩相类型。根据区域不整合面、河流下切谷冲刷面和沉积体系转换面等3类层序界面，将珲春组划分为3个三级层序，建立了珲春组等时地层格架。基于各三级层序内的地层厚度、砂岩厚度、砂泥比和煤层厚度分布，恢复了各层序岩相古地理，认为珲春组共发育冲积扇、辫状河、辫状河三角洲和湖泊4类沉积体系，具体包括12类沉积亚相和13类沉积微相，物源主要位于研究区的南北两侧。在各层序地层格架内，珲春盆地煤层展布具有明显规律性。层序Ⅰ—Ⅲ，聚煤作用先增强后减弱，厚煤层主要发育在湖侵体系域和高位体系域等碎屑沉积体系明显减弱时期。珲春组主要有3个聚煤中心，分别位于研究区西部八连城地区、南部板石地区和东部的54-9钻孔附近。聚煤中心和地层沉积中心有较好的对应关系，且两者从层序Ⅰ—Ⅲ呈现出由盆地西部向东部再向西部迁移的趋势，成煤古地理单元主要为扇端漫流沉积、辫状河河漫滩、辫状河三角洲平原分流间湾及湖泊滨湖亚相。

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煤田地质与勘探

2022年第06期

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