2022封面文章（《煤田地质与勘探》）_中国煤炭行业知识服务平台

2022封面文章（《煤田地质与勘探》）

来源：煤田地质与勘探

《煤田地质与勘探》1973年创刊，月刊（2022年1月起变更），中国煤炭科工集团有限公司主管，中煤科工西安研究院（集团）有限公司主办，是煤炭地质领域创办时间最长、最有影响力、面向国内外公开发行的煤炭地质行业学术与实用技术并重的综合性科技期刊刊物。主要栏目有煤炭地质、矿井地质；煤系气、煤伴生矿产；水文地质、工程地质、环境地质；煤田物探、矿井物探；钻掘工程；透明矿井智能探测等。

行业视野: 封面文章
类别; 55个
关键词; 52位
专家; 9篇
论文; 3434IP
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淮南矿区软煤气动定向钻进技术与装备研究及应用

作者(Author)：田宏亮, 陈建, 张杰, 程合玉, 董瑞刚, 杜利猛, 刘德贵, 管强盛

摘要：针对淮南矿区利用顺层定向钻孔对工作面和邻近巷道条带煤层瓦斯消突(简称“一孔两消”)的需求，提出了利用气动定向长钻孔实现“一孔两消”的技术思路。在前期气动螺杆定向钻进工艺试验基础上，开发了一款宽度仅为1.1 m、主轴倾角可在±90°范围内无级调整、具备50 m最大遥控距离的窄体全断面遥控定向钻机；优选了杆体直径73 mm、螺旋翼片外径82 mm的?73/82 mm螺旋气动螺杆钻具，最大转矩可达256 N·m；研制了集除尘系统、压风监测系统和油雾润滑系统为一体的多功能除尘车；改进了电磁波随钻测量系统供电电池，提高了系统使用时间和稳定性；开发了碎软煤层双动力复合强排渣技术和定向钻孔长距离筛管完孔技术。利用成套装备与技术在淮南矿区潘三煤矿1682(1)运输巷开展软煤气动定向钻进技术与装备的试验，先后完成16个孔深为240 m以上钻孔，试验总进尺4 548 m，煤层钻遇率达93.1%，所有定向孔全程下筛管，最大钻孔深度423 m。试验过程中即开始连抽，统计期间，抽采平均浓度(体积分数)60%，最大达到81%，抽采混合量基本维持在1.5 m3/min，平均抽采纯量0.9 m3/min，最大抽采纯量1.56 m3/min，累计抽采纯量17.4万m3。试验结果表明，成套装备性能稳定，使用方便，能实现远程遥控操作，施工安全保障度高，能够满足软煤气动定向钻进成孔需要。形成淮南矿区软煤气动定向钻孔施工成套技术和装备，为矿区安全高效抽采提供了必要技术和装备支撑。

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煤田地质与勘探

2022年第10期

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能源地下结构研究及应用进展

作者(Author)：温继伟, 侯珺泷, 刘星宏, 曾现恩, 项天, 陈昊天

摘要：能源地下结构是将热交换管埋设在建筑基础构件和地下结构物中，兼具承载及换热功能的结构形式，在有效节省宝贵且不可逆的地下空间资源的同时，还能充分利用非碳基的连续稳定、安全清洁的地热能资源，这比传统的地源热泵更具优势。系统总结了能源地下结构的概念、优势、国内外研究及应用进展，重点阐述了能源隧道、能源桩(能源锚杆)、能源地下连续墙和能源综合管廊4种目前常见能源地下结构的现状。将地源热泵系统与煤矿巷道等矿区建设相结合，既能够对地热能资源进行综合利用，还可有效解决传统深部采矿掘进作业时的高温热害及寒区煤矿巷道的保温防冻难题，具有环保、低碳、节能、高效的显著优势，是实现绿色矿井建设及碳达峰碳中和目标的有效途径，可产生显著的经济效益、环境效益和社会效益。然而，现有能源地下结构的研究模型均有其适用性和局限性、研究结果与实际工况存在较大偏差、能源地下连续墙和能源综合管廊研究较少等是当前存在的主要问题，对于能源地下结构的研究工作应结合工程实际情况，并尽可能考虑所有因素对结构工程的影响，以期提升研究成果的精度和水平；此外，对煤矿巷道等矿区建设中运用能源地下结构的可行性和前景进行了探讨，在能源地下结构的基础上，进一步综合太阳能、风能等非碳基清洁能源构建复合能源利用系统也是值得尝试的思路；同时，还对能源地下结构在抗(减)震、抗爆和防火等方面的防灾减灾设计给出建议，可为能源地下结构及其在绿色矿井建设方面的研究、应用与发展提供参考。

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煤田地质与勘探

2022年第10期

290

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煤系非常规天然气一体化压裂液体系研究与应用

作者(Author)：徐栋, 王玉斌, 白坤森, 朱卫平, 刘川庆, 李兵, 何朋勃

摘要：为了解决目前煤系非常规天然气压裂液体系应用灵活性差、性能不可调问题，研究了一体化压裂液体系。以3种一体化稠化剂为研究对象，结合现场黏土稳定剂、助排剂和破胶剂，开展一体化压裂液体系增黏、减阻、悬砂、耐温抗剪切、破胶、添加剂配伍性、防膨和表面张力实验评价，并分析一体化压裂液现场应用效果。结果表明，一体化压裂液体系黏度灵活可调，黏度随一体化稠化剂含量增加而增大，黏度调整区间为3～200 mPa·s，高黏液体悬砂性能优异，体积分数为1.0%的一体化压裂液在60℃、100 S-1剪切条件下黏度大于100 mPa·s；一体化压裂液体系与各类添加剂配伍性良好，易破胶，减阻率、防膨率均大于70%，表面张力小于28 mN/m。其一体化主要体现在功能性和应用性两个方面，功能上集滑溜水、线性胶、交联液压裂液体系于一体，能够满足各类气层压裂改造工艺对造缝、减阻、防膨、携砂、快速返排等性能的要求；应用上在鄂尔多斯盆地东缘现场煤层气、页岩气、致密砂岩气井均取得了成功应用。一体化压裂液推动了非常规气压裂工艺试验，提高了压裂改造效果，对各类气层以及压裂改造工艺具有良好的适应性。

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煤田地质与勘探

2022年第10期

312

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动水条件下递增开放式涌水通道高效治理技术

作者(Author)：蒲治国, 丁湘, 李哲, 纪卓辰, 闫鑫, 贺晓浪, 马建国

摘要：陕西榆神矿区西湾露天煤矿东端帮一条爆破扩张裂隙沟通矿坑外侧烧变岩含水体，形成长度大于65 m的递增开放式涌水通道，水量稳定在400 m~3/h左右，流速高达0.36 m/s，导致该矿面临生态、环保、经济、安全等一系列问题。为尽快封堵该涌水通道，化解以上问题，综合考量环保、工期、成本及施工条件等，针对裂隙主通道位置的确定提出逐步加密布置钻孔的快速探查方法，针对动水条件下递增开放式涌水通道常规灌注方案骨料留存率极低的问题，提出新型骨料充填技术。采用上述方法，成功探查出2个与主涌水通道连通的钻孔，明确通道位置；治理时，先在通道外端口布设“骨料拦阻网”，再采用镁渣核和钙质结核搭配，提高骨料留存率，实现通道的快速充填，经双液浆加固，水量剩余6.6 m~3/h，仅用6 d即成功封堵该涌水通道。结果表明，本次提出的爆破裂隙探查方法和递增开放式涌水通道封堵方案科学、高效，该成功案例可为类似条件下涌水通道的探查与治理提供参考。

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煤田地质与勘探

2022年第05期

200

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中国煤中有害微量元素含量的空间分布

作者(Author)：曹庆一, 任文颖, 梁朝铭, 张宇飞, 杨柳

摘要：煤中有害微量元素对生态环境和人体健康的潜在影响是地球化学和能源环境领域研究的热点之一，地球化学制图对深刻理解地球化学过程及其变化规律具有重要作用。目前，尚缺乏中国煤中有害微量元素含量的空间分布图。通过对中国煤炭样品中1 167个Be、1 315个Co、1 406个Cu、1 191个Mo、1 247个Th和1 390个Zn含量数据进行统计分析，测算中国煤中Be、Co、Cu、Mo、Th和Zn的平均含量，并利用ArcGIS技术绘制中国煤中Be、Co、Cu、Mo、Th、Zn的含量地球化学空间分布地图。结果表明：中国煤中有害微量元素含量跨度大，数据分布呈正偏性，不符合正态分布特征；中国煤中Be、Co、Cu、Mo、Th和Zn的平均含量分别为2.10、5.53、21.36、2.19、7.35和30.02 mg/kg；各元素含量的空间分布极不均匀；煤中有害微量元素含量空间分布格局是多种因素综合作用的结果，如物源区母岩、热液作用、水运移作用等，其中热液作用是煤中有害微量元素异常富集的典型特征。研究成果可为煤中微量元素研究和环境管理提供直观有效的参考。

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煤田地质与勘探

2022年第05期

324

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煤炭地下气化地质可行性和工艺适用性研究现状与进展

作者(Author)：蒋秀明, 吴财芳

摘要：煤炭地下气化技术（UCG）是一种潜在的煤炭利用新方法，对于缓解我国能源危机，保障国家能源安全，实现碳达峰碳中和的“双碳”目标具有重大意义，其探索研究一直受到世界各国的重视。针对UCG资源条件的适宜性、工艺技术的可行性、环境影响的可控性3个方面，综述了煤炭地下气化技术的发展现状，阐明了适合UCG技术的煤炭资源储量情况、地质选区选址技术的不同标准、气化工艺的发展历程与适用条件、影响气化实施的工程与环境因素。分析认为，UCG的地质选区技术多为定性分析特定地质条件下的有利区，缺乏定量化的指标体系和方法，并且主要针对浅部和中部煤层，评价体系有待完善，特别是多煤层地区和深部煤层的开发；环境因素对于UCG产业化发展的影响越来越大，将是未来研究的主要方向之一。

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煤田地质与勘探

2022年第05期

344

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陕西省富油煤资源潜力及开发建议

作者(Author)：马丽, 王双明, 段中会, 杨甫, 付德亮, 贺丹, 张丽维

摘要：碳达峰、碳中和目标要求下，陕西作为煤炭资源大省，煤炭资源的低碳开发与利用势在必行。基于陕西五大煤田的5 000余组煤质数据，研究陕西省煤炭资源中煤焦油产率的变化规律为：陕北三叠纪煤田＞陕北侏罗纪煤田＞陕北石炭-二叠纪煤田≈黄陇侏罗纪煤田＞渭北石炭-二叠纪煤田，划分出3种富油煤类型：富油煤型、富油煤–高油煤型、富油煤-含油煤型。按照煤炭资源量计算办法，全省已经查明的煤炭资源中有富油煤+高油煤资源量1 550.33亿t，内蕴焦油资源量144.5亿t；预测出陕西省2 000 m以浅煤炭资源总量中含富油煤+高油煤资源量3 845亿t，内蕴焦油资源325亿t；并对富油煤资源控制程度进行划分。分析富油煤的成因机理，指出变质程度、沉积相及物质组成和埋藏条件等为富油煤形成的主要影响因素。针对目前煤炭开发中存在的资源浪费问题，提出一种富油煤原位地下热解多煤层协同开采的资源开发新思路。

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煤田地质与勘探

2022年第02期

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预钻式原位岩体剪切测量系统研制与试验分析

作者(Author)：张幼振, 刘焱杰, 钟自成

摘要：预钻式岩体剪切测量系统可以测量矿山原位岩体的内摩擦角和黏聚力，与传统室内试验和现场测试相比，该测试方法可以最大限度保持岩体本质状态，方便快捷获取测试数据。首先阐述了系统整体设计思路，并成功研制出预钻式原位岩体剪切仪设备，搭建了数据采集存储软件平台；其次，基于剪切仪的工作原理，通过配套完整的测量系统试验装置，制定了试验数据处理方法和试验步骤；最后为验证系统方法的工程适用性，对测量系统进行了标定试验，并在混凝土平台进行了岩体侵入试验与剪切试验。剪切试验结果与室内直剪试验相比，内摩擦角小24.77%~41.33%，黏聚力小13.11%~32.84%。针对试验结果的差异性，从仪器设备和试验方式进行了分析，指出试验误差主要来源于设备剪切加载方式的变化和岩体直剪试验方法的不同。研究结果为矿山原位岩体力学参数的准确测量提供了新的思路和方法，也为后续系统的改进设计提供借鉴参考。

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煤田地质与勘探

2022年第02期

366

228