基于不同测井曲线的煤体结构识别 ——以大同煤田塔山矿为例

为探究大同煤田塔山矿3～5号煤层煤体结构特征及对应的测井曲线识别方法,以塔山矿50余口钻孔数据和测井结果为研究依据,通过测井曲线解释、构造煤煤体结构指数和原生煤比例计算等数学方法结合,进行构造煤发育特征的定性和定量分析,并绘制塔山矿构造煤平面展布规律图.结果表明:塔山矿3～5号煤层在测井曲线上表现为高电阻率、高声波时差、高井径,低自然伽马、低密度特征;煤层发育原生煤、碎裂煤、碎裂-碎粒煤和碎粒-糜棱煤4种煤体对应的平均煤体结构指数分别为29.4,69.2,70.4和76.7;区内构造煤整体发育呈"中间构造煤发育,四周原生煤发育,构造煤以碎裂煤为主,见碎粒-糜棱煤发育"特征,且发育规律严格受研究区构造分布特征控制.     

数字测井在宝清县朝阳地区的应用

黑龙江省宝清县朝阳区赋存的新第三纪褐煤,由于形成时间短,煤层、岩石强度弱,物性差异较小,在勘探工作中存在地层界面划分困难和煤层厚度、结构变化难以控制的问题。本文主要介绍数字测井曲线在黑龙江省宝清县朝阳地区褐煤勘探中的有效应用。依据本区地层的岩石地球物理特征在不同测井曲线中的反映,综合解决了本区的地层分界和煤层中夹石的划分问题。利用人工伽玛曲线及其组合特征,有效地确定第四系和新第三系中新统二者的地层界限,解决了地层划分问题。利用人工伽玛曲线和电性曲线的组合特征,解决本区褐煤中夹石的划分问题,进而解决了煤层结构和分层对比问题。同时说明,钻孔测井曲线反映的物性规律,实际上是地层解释的一种形式,深入研究这些能代表岩、煤层物性特征的测井曲线,能够解决许多实际地质问题。     

基于小波变换的构造煤自动判识软件开发

提出了基于小波变换的测井曲线自动判识构造煤厚度的方法,克服了曲线拟合方法不能满足对测井曲线求导的需要,对判识构造煤厚度有良好的效果.为了方便计算,以MAT-LAB 6.5为平台,编制了“基于小波变换的构造煤自动判识软件”,介绍了该软件的结构和功能,并通过实际验证,达到了较好的判识效果.     

油压针刺相对硬度测定器初步试制成功

测定不同抽放程度的煤体硬度变化,是探索预抽瓦斯防止煤与瓦斯突出机理必不可少的一项参数。一般测定煤层硬度的方法是在井下煤壁或采出煤样进行测定,由于煤样中瓦斯已大量释放,因此不能从测定结果获得煤的硬度与不同抽放程度的关系指标。由中国矿院采矿系于1980年研制成功的油压针刺硬度测定器,则可在不同深度钻孔内测定煤层原生状态与不同抽放程度煤体的相对硬度值。测定时向煤层打φ75毫米钻孔至煤层某小分层层位,然后将测定器送入孔底后由油泵推动活塞使胶球径向膨胀,将测定器固定在孔内。再由油泵推动另一活塞将顶针刺入煤体。在不同抽放程度的钻孔中,     

测井曲线在红四井田煤岩层对比中的应用

红四井田含煤地层为二叠系下统山西组和石炭二叠系太原组,编号煤层12层,通过对该区视电阻率（三侧向电阻率曲线）、自然伽马曲线、伽马曲线的形态及组合规律的分析,并综合对比了该井田的煤岩层可知,5-1煤层上部中粗砂岩砂体、9-1煤层顶板的石灰岩在测井曲线上的特殊特征可分别作为5煤层和9煤层的主要判别依据,同时5煤层至8煤层的组合特征在本区也是唯一的.红四井田测井曲线的实例对比表明,在该井田利用测井曲线可有效地进行煤岩层变化规律的对比研究及层位划分.     

测井技术在煤层顶板岩层富水性评价中的应用

测井曲线含有丰富的地质信息,而在煤田勘探中其主要用于判别层位,未能对测井信息全面利用.本文通过研究淮南某矿钻孔测井资料,综合利用视电阻率测井曲线和自然电位测井曲线,并结合研究区的地质构造情况,对11-2煤顶板的富水性进行评价.结果表明,测井技术对煤层顶板砂岩含水性评价具有针对性强、准确率高等特点,通过测井曲线响应异常可以初步预测岩层富水区域,为工作面探放水设计工作提供技术参考.     

煤体结构组合与井径变化关系研究

煤层气井径扩大不仅影响固井质量,而且会严重影响排采.以煤体变形程度不一的焦作煤田恩村井田为例,根据煤岩典型测井响应曲线,以0.5m煤层厚度为间隔采集测井曲线值,结合钻井取芯,划分出I类、Ⅱ类煤和Ⅲ-Ⅳ类煤的厚度,进而划分出煤体结构组合,应用回归分析方法得出煤体结构组合与井径变化关系.结果表明:煤体结构以I类和Ⅱ类煤为主时,井径变化率较小,扩径较小;当4类煤体结构均含有,所占比例相当时,煤层稳定性较差,井径扩径较大,井径变化率较复杂;煤体结构以Ⅲ-Ⅳ类为主时,井径扩径严重,此类煤体结构组合对井身质量影响最大.     

基于小波变换的构造煤自动判识软件开发

提出了基于小波变换的测井曲线自动判识构造煤厚度的方法，克服了曲线拟合方法不能满足对测并曲线求导的需要，对判识构造煤厚度有良好的效果．为了方便计算，以MATLAB6．5为平台，编制了“基于小波变换的构造煤自动判识软件”，介绍了该软件的结构和功能，并通过实际验证，达到了较好的判识效果．     

三角洲平原形成的煤层顶板岩层的稳定性和管理方法

本文运用97个钻孔柱状图及测井曲线、12个钻孔的岩芯编录、岩矿地化及粒度分析等资料,通过编制层序图和分层图等得知城郊矿区三_4 号煤层顶板系淡水湖泊、分流河道、决口扇、沼泽等三角洲平原诸微环境下形成的沉积物根据 M.M.洛斯对煤层顶板稳定性的划分观点、将上述不同环境内所形成煤层顶板的稳定性划分为四种类型,同时指出各不同稳定性顶板的管理方法。     

采掘应力作用下顺层钻孔孔径时空演化规律

为研究采掘应力对顺层瓦斯抽采孔孔径的影响,建立考虑煤的塑性软化的黏弹塑性模型,得到钻孔孔径表达式,运用钻屑法研究煤体内采掘应力分布规律。以鹤壁八矿3103北工作面为例,对比分析了相同采掘应力作用下软、硬煤层内顺层钻孔孔径的时空演化规律。结果表明,在松软煤层内实施顺层钻孔,钻孔形成初期在应力集中区域极易形成塌孔,随着时间的推移,应力集中区钻孔逐渐被压实,甚至在原始应力区也出现塌孔现象,瓦斯抽采通道急剧破坏,导致松软煤层钻孔难以保持长时间高体积分数抽采;在硬煤层内实施顺层钻孔,孔径随着时间的推移有所缩小,但依然处于稳定状态,未发生堵孔现象,瓦斯抽采通道顺畅,硬煤层钻孔能保证较长时间的高体积分数抽采。因此,充分考虑采掘应力对具体煤层孔径影响,为钻孔稳定性防护提供依据,对提高瓦斯抽采效果具有重要意义。     

利用SF_6示踪技术测试煤层瓦斯抽采半径

为了合理布置煤层抽放钻孔数量,采用SF6示踪技术测定煤层瓦斯抽采半径。沿煤层布置一排试验钻孔,选定其中某几个孔作为SF6释放孔,其余作为抽采试验孔,在一定的抽采负压条件下,通过观测抽采试验孔的瓦斯浓度随时间的变化情况,可以确定煤层瓦斯抽采半径。在朱集矿的试验中,通过一个月的连续观测,测得该矿11-2煤层瓦斯抽采半径可以达到5 m。利用SF6示踪气体可以较好的测定煤层瓦斯抽采半径。     

风水交替冲孔立井快速揭煤技术试验研究

针对低透气性煤层传统的排放钻孔立井揭煤技术严重地制约施工进度的问题,在桃园矿新副井揭8煤施工过程中,首次提出并试用了风水交替冲孔的快速揭煤技术,利用风水交替冲孔对钻孔孔壁煤体实施有序可控的剥离,增大了钻孔见煤段的孔径,使钻孔周围煤体得以卸压,瓦斯得到了较快的排放,消除了措施区域的煤与瓦斯突出危险性,实现了安全快速揭穿8煤。     

支架顶梁对γ射线方法测量顶煤厚度影响研究

建立了自然 γ射线穿透顶煤层和液压支架顶梁后辐射强度的数学模型 .在这模型中考虑到了γ射线穿过煤层后辐射强度与顶煤层厚度之间的函数关系 .得出了在考虑支架顶梁与不考虑支架顶梁两种情况下的 γ射线强度相差 1 3.6%的结论 .唐山煤矿采煤工作面的实验数据证实了本文理论分析结果的正确性     

掘进工作面前方电磁辐射分布规律研究

为了研究煤矿掘进工作面前方煤体内不同深度的煤岩电磁辐射分布规律，利用KBD5电磁辐射监测仪对工作面前方煤体电磁辐射进行了现场测试，基于煤岩电磁辐射力电耦合规律，对煤岩变形破裂过程与电磁辐射强度的相关性进行了理论分析．结果表明：电磁辐射变化与煤体应力状态有较好的对应关系，工作面煤体内部具有多种应力状态和变形破裂状态．文中给出了比较典型的4种电磁辐射分布类型：煤体长期暴露的电磁辐射分布、防突措施后电磁辐射分布、新揭露煤体电磁辐射分布、有构造煤层的电磁辐射分布．     

潘三矿立井揭煤瓦斯抽采模拟研究

瓦斯抽采对于立井揭突出煤层起到重要的作用,准确的确定钻孔瓦斯有效抽采半径和合理的在待抽煤层中布置抽采钻场对煤层消突具有关键性作用。基于多孔介质中流体流动达西定律理论,采用COMSOL Multiphysics软件对该煤层瓦斯抽采进行了模拟。模拟结果表明,此煤层的瓦斯有效抽采半径为3 m,随着抽采时间的增加,煤层瓦斯压力逐渐的降低,但降低的速率会逐渐的减小。瓦斯抽采30天后,其残余的瓦斯压力为0．18 MPa ,这与现场实测的最大残余瓦斯压力0．2 MPa相接近,这说明了模型的可信性,其模拟结果可为瓦斯抽采设计提供参考。     

对淮南潘集二号井煤层瓦斯与地质构造关系的浅析

利用矿井勘探铅孔煤层沼气含量资料,运用回归分析方法,预测出并田煤层沼气含量,绘制了矿井互斯地质图.对构造与煤层沼气含量的关系进行了详尽的分析,论述了构造控制沼气含量的理论。     

地面群孔瓦斯抽采技术应用研究

为保证新集一矿突出煤层13-1煤北中央采区的安全开采,先后开采131103、131105等11-2煤层工作面作为保护层。首先在上述两个工作面共布置了6个地面钻孔,建立了地面群孔瓦斯抽采系统,预抽采动区被保护层13-1煤瓦斯。接下来对地面钻孔抽采瓦斯参数进行了考察,主要包括基于示踪技术考察了131105工作面采动卸压地面钻孔走向及倾向瓦斯抽采半径,统计分析被保护层瓦斯抽采率,同时就地面群孔与井下底板巷穿层钻孔瓦斯抽采两种方法进行了抽采率、工程费用等方面的对比。研究结果表明：新集一矿的地层条件下地面钻孔抽采煤层卸压瓦斯沿煤层倾向和走向的抽采半径分别不小于160m和240m;采动区地面群孔瓦斯抽采率达35%以上;地面钻孔相对比井下底板巷,在抽采瓦斯方面具有技术上可靠、安全、经济等优点。     

低透气煤层预裂瓦斯运移数值模拟及抽采试验

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难问题,利用数值模拟软件RFPA^2D—Flow再现了采取煤层深孔爆破预裂后,瓦斯在煤层及爆生裂隙中的流动规律。研究结果表明,预裂圈内煤和岩石的孔隙率大大提高,煤层透气性显著增加,但当裂隙圈之间不相交时,瓦斯同样很难在完整的低透气性煤体中运移,因此只有当抽采瓦斯钻孔处在裂隙圈中才能高效抽采瓦斯。现场试验证实,低透气性煤层预裂后,有效导通裂隙增加,布置在裂隙圈内抽采瓦斯钻孔可以获得高效抽采瓦斯效果,从而降低煤与瓦斯突出危险性。     

Guiding-controlling technology of coal seam hydraulic fracturing fractures extension

Aiming at the uncontrollable problem of extension direction of coal seam hydraulic fracturing, this study analyzed the course of fractures variation around the boreholes in process of hydraulic fracturing, and carried out the numerical simulations to investigate the effect of artificial predetermined fractures on stress distribution around fractured holes. The simulation results show that partial coal mass occurs relatively strong shear failure and forms weak surfaces, and then fractures extended along the desired direction while predetermined fractures changed stress distribution. Directional fracturing makes the fractures link up and the pressure on coal mass is relieved within fractured regions. Combining deep hole controlling blasting with hydraulic fracturing was proposed to realize the extension guiding-controlling technology of coal seam fractures. Industrial experiments prove that this technology can avoid local stress concentration and dramatically widen the pressure relief scope of deep hole controlling blasting. The permeability of fractured coal seam increased significantly, and gas extraction was greatly improved. Besides, regional pressure relief and permeability increase was achieved in this study.     

近距离煤层群首采保护层工作面瓦斯综合治理技术研究

瓦斯治理仍是世界性难题。本文针对赤峪煤矿近距离高瓦斯煤层群首采保护层C0202工作面瓦斯治理问题,提出了沿空留巷Y型通风配合本煤层顺层钻孔、两巷底板穿层钻孔、顶抽巷高位穿层钻孔、采空区埋管的＂五措并举＂治理措施,实现了工作面成功连续留巷200m,瓦斯抽采率高达70%,回风流瓦斯浓度控制在0.4%左右的效果,保证了工作面的安全高效开采。该研究成果可为赋存条件相似的煤层群开采瓦斯治理提供借鉴。