本文针对陕北侏罗系砂岩富水机制不明确、富水性准确评价难等问题,以大海则煤矿为研究对象,通过侏罗系地层沉积相划分与铸体薄片图像分析、压汞、核磁共振等实验室测试分别研究了侏罗系直罗组下段和延安组三段沉积相、微观孔隙结构特征,认为直罗组下段主要发育河流沉积体系河流砂坝和河漫滩沉积微相,延安组三段主要发育三角洲沉积体系分流河道和分流间湾沉积微相,根据砂岩物性、孔隙分布、连通性等将侏罗系砂岩微观孔隙结构划分为大孔粗喉型(Ⅰ类)、中孔−中−细喉型(Ⅱ类)、小孔细喉型(Ⅲ类)、小−微孔−微细喉型(Ⅳ类)4 种类型,孔隙结构由Ⅰ类到Ⅳ类依次变差;联合钻孔抽水试验成果,研究了侏罗系直罗组、延安组沉积相、微观孔隙结构及其与富水性之间的关系,结果显示:河流沉积体系普遍较三角洲沉积体系含水层富水性强,以粗砂岩、中砂岩为主的河道砂坝富水性相较以中砂岩、细砂岩为主的河漫滩富水性强,砂岩厚度、砂地比较大的分流河道较砂岩厚度、砂地比较小的分流间湾富水性大,随着孔隙结构变差,富水性依次变弱;砂岩宏观沉积相与微观孔隙结构共同表征含水层富水程度,为砂岩含水层特征研究及其富水性科学预测提供了一种新思路。
冯洁1,2,丁湘1,蒲治国1 ,李兆扬1 ,段东伟1 ,段会军3
1.中煤能源研究院有限责任公司
2.三秦学者“矿山地质学”创新团队
3.中煤科工集团西安研究院有限公司
砂岩含水层富水性是矿井防治水的基础,随着陕北侏罗纪煤田煤炭资源逐步开发,侏罗系砂岩含水层富水性研究对保障矿井安全高效开采意义重大,但其非均质性如何影响富水性,即影响机制尚不明确。以大海则煤矿为研究区,通过沉积相划分与 38 块典型岩样铸体薄片图像分析、压汞、核磁共振等实验室测试,结合钻孔抽水试验成果,研究侏罗系直罗组、延安组沉积相、微观孔隙结构及其与富水性之间的关系,揭示了砂岩微观孔隙结构与富水性的响应机制。研究结果表明:大海则煤矿直罗组下段主要发育河流沉积体系河流砂坝和河漫滩沉积微相,延安组三段主要发育三角洲沉积体系分流河道和分流间湾沉积微相,河流沉积体系普遍较三角洲沉积体系含水层富水性强,以粗砂岩、中砂岩为主的河道砂坝富水性相较以中砂岩、细砂岩为主的河漫滩富水性强,砂岩厚度、砂地比较大的分流河道较砂岩厚度、砂地比较小的分流间湾富水性大;根据砂岩物性、孔隙分布、连通性等将侏罗系砂岩微观孔隙结构划分为大孔粗喉型(Ⅰ类)、中孔−中−细喉型(Ⅱ类)、小孔细喉型(Ⅲ类)、小−微孔−微细喉型(Ⅳ类)4 种类型,孔隙结构由Ⅰ类到Ⅳ类依次变差,富水性依次变弱;砂岩宏观沉积相与微观孔隙结构共同表征含水层富水程度。为砂岩含水层特征研究及其富水性科学预测提供了一种新思路,为矿井防治水提供了理论依据。
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博士
高级工程师
冯洁,女,1986年2月生,陕西子长人,中共党员,高级工程师,博士,担任《煤田地质与勘探》期刊青年编委,三秦学者“矿山地质学”创新团队核心骨干兼秘书。曾获第二十九届孙越崎青年科技奖、陕西省青年科技新星、全国煤矿建功立业优秀大学毕业生、陕西省能源化工地质五一巾帼标兵等荣誉称号。
长期从事矿井水害防治方向的科研工作,作为项目负责人或主要参与人完成科研项目共计20余项,其中,1项国家973项目,1项省煤炭国有企业改革发展专项,1项陕西省科技统筹创新项目,1项陕西省青年科技新星项目。本人共发表论文近30篇,其中在《煤炭学报》、《煤炭科学技术》、《采矿与安全工程学报》等行业高水平期刊发表论文8篇,参编出版专著3部;授权专利14件,其中,发明专利9件。研究成果共获科技奖励11项,其中,陕西省科技进步一等奖1项(排名第四)、三等奖1项(排名第六)、中国煤炭工业科学技术二等奖1项。
冯洁,丁湘,蒲治国,等. 陕北侏罗系砂岩宏观−微观特征及其富水性响应机制[J]. 煤炭科学技术,2023,51(7):167−178.
FENG Jie,DING Xiang,PU Zhiguo,et al. Responding mechanism of macro-micro characteristics and water abundance on Jurassic sandstone in Northern Shaanxi Province[J]. Coal Science and Technology,2023,51(7):167−178.
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END 责任编辑:宫在芹
整 理:冯春晖
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责任编辑:宫在芹
整 理:冯春晖