联合反演在煤层顶底板岩性预测中的应用

为了提高煤层顶底板岩性预测的精度,首先进行了含煤地层波阻抗反演,利用煤层在波阻抗体上表现为异常低值、灰岩在波阻抗体上表现为异常高值的特点区分了煤层和灰岩;针对剩余的砂泥岩混合岩性体,由于自然伽马曲线对砂岩和泥岩极其敏感,因此采用自然伽马拟声波反演的方法得到了自然伽马体,从而有效地区分了砂岩和泥岩,实现了煤层顶底板岩性的精确预测。因此,采用波阻抗反演和拟声波反演联合的方法能够有效预测煤层顶底板岩性。     

基于塑性区扩展的煤层巷道变形破坏影响因素分析

为了分析煤层巷道赋存条件对巷道围岩变形破坏的影响,选取煤层厚度、顶底板厚度、顶底板岩性、煤层瓦斯压力作为分析因素,利用FLAC^3D数值模拟软件进行正交试验,得到不同赋存条件下煤层巷道围岩塑性区情况,分析了各因素对塑性区扩展的影响程度。研究表明：影响煤层巷道围岩变形破坏程度的因素从高到低依次为煤层厚度、煤层瓦斯压力、底板厚度、底板岩性、顶板厚度、顶板岩性,其中煤层厚度和煤层瓦斯压力对围岩变形破坏有显著影响并呈正相关;当顶板厚度30 m、煤层厚度15 m、底板厚度15 m、顶板岩性为泥岩、底板岩性为粉砂岩、煤层瓦斯压力为0.7 MPa时,煤层巷道围岩塑性区最大半径最大,巷道最易发生变形破坏。     

斜沟煤矿8号煤顶底板岩层工程地质特性研究

斜沟煤矿8号煤层为其主采煤层之一,以8号煤层开采18101工作面的煤顶底板岩层特征为例,对斜沟煤矿8号煤层顶底板岩层的工程地质特征进行了研究,斜沟煤矿8号煤顶板岩性结构以泥岩和砂岩为主,底板岩性结构由砂质泥岩和中粒砂岩组成,分别对其物理力学性质进行了测试,受沉积环境影响,不同地段顶底板岩性组成存在一定差异。这些研究为数值分析顶底板"三带"高度、提出"三带"高度的经验公式提供科学依据和实例验证。     

顶底板岩性对条带煤柱应力及塑性区影响研究

运用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟了不同岩性顶、底板条件下条带煤柱变形破坏过程,研究分析了不同岩性顶、底板对条带煤柱应力演化特征及塑性区分布规律的影响。结果表明:顶、底板岩层的强度越大,条带煤柱承受的应力越大,应力集中程度越大;而顶、底板岩层的强度越小,条带煤柱的应力集中程度越小,而其塑性区扩展越大,且上部破坏越严重;泥岩作为顶板时,上部较下部破坏大,形成上大而下小的塑性区;中砂岩、细砂岩作为顶板,泥岩作为底板时,下部较上部破坏大,形成上小而下大的塑性区;中砂岩及细砂岩作为顶、底板时,中部较上、下部破坏严重,形成中部大而上、下部小的塑性区。研究结果对不同岩性顶、底板条件下条带煤柱留设具有一定的工程实践意义。     

沁水盆地柿庄南区块地质因素对煤层气井压裂效果的影响

在煤层气开发过程中,地质条件不仅是煤层气开采的先决条件和地质保障,也直接影响了水力压裂施工,从而影响煤层气井的产能。以沁水盆地柿庄南区块施工参数相近的34口煤层气井为例,从地应力条件、煤体结构和煤层顶底板岩性组合3个方面具体分析了地质因素对煤层气井水力压裂效果的影响,进而对研究区压裂效果进行评价。结果表明:三向地应力的大小关系控制裂缝的延伸方向和缝长,煤体结构类型决定能否形成有效裂缝,煤层顶底板砂岩、泥岩厚度及比例影响裂缝能否穿透隔水层。应力比越小、水平主应力差系数越大、煤层中原生结构煤比例越高、煤层顶底板的泥岩隔水层厚度及比例越大,水力压裂效果越好,煤层气井的平均日产气量也越高。综合上述3方面地质因素,研究区中部地区具有易发育垂直裂缝的地应力特征,且煤层的原生结构煤比例和顶底板泥岩比例高,最有利于水力压裂裂缝的形成与延伸,该区域为水力压裂的优选区域。其次为南部及西南部地区,地应力和顶底板条件较好,但煤体结构破坏程度相对较大。研究区北部、东北部及东南部区域由于煤体结构破坏程度大、顶底板封闭性差等因素,在进行水力压裂时应尽量规避。建议在对煤层气井进行水力压裂时应根据煤层气井的地质条件进行压裂方案设计。     

寨崖底煤矿煤层瓦斯含量影响因素分析

为了分析寨崖底煤矿煤层瓦斯含量影响因素,采用了现场测试、实验室测试和理论推导相结合的方法,对寨崖底煤矿煤层顶底板岩性、岩性边界、煤对瓦斯的吸附常数等因素进行了分析,得出了6号煤层和9号煤层瓦斯含量与顶板泥岩厚度的关系;证实了影响寨崖底煤矿6号煤层瓦斯含量远大于9号煤层瓦斯含量与煤层顶板泥岩厚度、岩性边界、区域地质演化有关;而影响6号煤层瓦斯含量较大的次要因素主要是煤的吸附常数和孔隙率。     

贵州金佳矿区复杂地层煤层气钻完井工艺研究北大核心

以金佳矿区煤层气井为例,总结煤系地层岩性变化特征及对煤层气井钻完井质量控制的影响,优化钻井施工参数,促进钻井煤层的低伤害及高效化。工程实践表明:金佳矿区煤层气勘查区煤层及顶底板岩性复杂,以砂岩、泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩为主,煤层及顶底板组合分布可分为5种结构模型;勘查区龙潭组含煤地层适合采取20~30 kN的中低钻压、15~20 L/s的小排量、中高转速钻进,避免钻压过大造成井斜角过大;固井施工的水泥浆密度不易超过1.85 g/cm^(3),避免水泥浆密度过大侵入近井地带造成储层伤害。     

龙固井田新生界岩性主成分分析研究

系统地分析了龙固井田研究区8个钻孔资料,以粗砂岩、中砂岩、细砂岩、砂质黏土、黏土和泥岩厚度为评价因子,运用主成分分析法、利用Matlab软件和SPSS软件研究了龙固井田新生界底界向上40m范围岩性特征,并与以往的平均值法进行了比较,发现两者仅在细砂岩和泥岩的排名上有差异,但是主成分分析法能综合研究区的各方面因素来评价岩性特征及排名情况,其结果更符合研究区的实际情况,其结果的准确性保障了煤层开采时划分顶底板含水层、隔水层区域的全面,能有效地减少煤矿突水事故。     

陕西金源招贤矿业有限公司矿井工程地质条件分析

根据本矿钻探揭露的工程地质资料,进行工程地质条件分析。矿井主要井巷围岩主要为延安组各粒级砂岩及砂泥岩,属层状沉积岩类,岩性变化较大,岩体以层状—薄层状结构为主,通过主要井巷围岩(主采煤层顶底板)岩性特征、岩石物理力学性质、岩体类型、岩石的RQD值特征对其进行了分析。矿井井巷围岩岩体中等完整、质量等级坏—一般,岩体质量中等。煤层伪顶砂质泥岩、炭质泥岩为不稳定岩体,直接顶砂泥岩属稳定性较差的岩体,老顶砂岩一般为中等稳定岩体。煤层底板泥岩、砂质泥岩、铝质泥岩及粉砂岩为不稳定岩体,局部地段易发生矿山工程地质问题。综合评定本矿工程地质类型为层状碎屑岩类(三类),复杂程度为中等型,即三类二型。通过工程地质条件的分析,为本矿井安全开采提供了可靠理论依据。     

贵州威宁疙瘩营勘查区工程地质类型分析

通过野外工程地质调查结合煤层及顶底板岩石性质的物理力学实验数据,对勘查区工程地质类型进行了初步分析。按工程地质岩组将区内煤系地层划分有松散岩、砂岩、砂岩与泥岩互层、石灰岩及火成岩类5类工程地质岩组;分析了岩体结构类型;重点阐述了煤层顶底板工程地质特性;指出了煤矿开采过程中可能发生的工程地质问题,并提出了合理意见。     

三塘湖盆地条湖-马朗凹陷煤层气甜点预测

三塘湖盆地煤层气勘探开发工作仍处于初期阶段,通过建立煤层气资源地质工程一体化评价方法,预测煤层气开发甜点区。结果表明,条湖-马朗凹陷煤层气赋存条件优越,9^#煤层主体埋深600～2 600 m,含气量1.3～4.5 m³/t,煤层厚度5.0～60.9 m,构造较为简单,顶底板岩性均以泥岩为主。优选煤层厚度、埋藏深度、顶底板岩性、构造、沉积相带、孔隙度、渗透率、脆性指数、破裂压力、泥质含量10个参数作为评价指标,预测煤层气甜点区(Ⅰ类区)主要分布于条湖凹陷东北部和马朗凹陷西部。     

晋城成庄矿3#煤层瓦斯赋存影响因素分析

本文运用瓦斯赋存构造逐级控制理论,研究了区域、矿区、矿井构造演化特征,进而研究了成庄煤矿3#煤层瓦斯赋存规律。分析了断层、褶皱、顶底板岩性、岩溶陷落柱、煤层埋藏深度、煤层上覆基岩厚度、顶底板泥岩厚度、煤层厚度、煤变质程度、水文地质对煤层瓦斯赋存的影响,结果表明3号煤层瓦斯含量的主控因素是煤层上覆基岩厚度。     

陈四楼煤矿矿井充水水源及工程地质条件分析

通过分析陈四楼煤矿矿井充水水源,可知地表水对矿床开采无充水影响;新生界底部粘土隔水层分布稳定,对煤层开采有一定影响;煤层开采时的直接充水水源,是煤层顶、底板砂岩裂隙承压水;山西组二2煤的间接充水水源是太原组灰岩岩溶裂隙水,近年来通过煤层底板注浆治理未发生突水灾害。根据煤层顶、底板岩性组合、层理性质、构造发育程度、岩石极限抗压强度等主要因素,结合岩芯完整性、岩芯采取率等次要因素,将二2煤顶、底板5m内的岩石稳定程度,分为4个区。     

高丰度煤层气富集区地球物理识别

为预测煤层气富集区,通过地震反演和地震属性分析,获得了煤层含气量、地质构造、煤层厚度、煤层结构、煤层顶、底板岩性和裂隙等地震地质参数,基于地球物理信息融合方法对煤层气富集区进行了预测。研究结果表明:随着埋藏深度增加,煤层厚度增加,煤层含气量呈增加趋势;向斜轴部隆起带煤层含气量大,背斜轴部凹陷区煤层含气量相对较多;构造煤分布区一般煤层气较富集;煤层直接顶底板为泥岩,则煤层含气量一般较高;裂隙的存在会对煤层气含量有一定影响。研究认为,煤层埋深、煤层厚度、结构、构造和顶底板岩性等参数是控制研究区煤层气富集的主要地震地质因素,基于地球物理信息融合对煤层气富集区进行预测,可以避免单一地震地质因素预测的局限性,有助于提高预测精度。     

地层条件下煤层顶、底板声波速度与反射特征

采取淮南矿区主采煤层13－1煤及其顶、底板典型泥岩与砂质泥岩样品,通过改变温度与压力来模拟地层条件,测试获得煤岩层声波速度随深度（400～1 200 m）的变化,并分析不同深度下煤层顶、底板反射系数与入射角的变化关系.结果表明：煤岩层声波速度随深度增加而增大,且具有较好的对数相关性;煤层顶、底板反射系数不仅随入射角变化而变化,而且受煤层埋深和顶、底板岩性变化的影响,随着煤层埋深增加,其顶、底板反射系数绝对值均减小,煤层顶、底板岩石波阻抗差异越大,反射系数越大,因此,在进行煤田或矿井地震勘探设计与资料处理时,应综合考虑勘探区内煤层顶、底板岩性分布与赋存深度变化,以便有效地利用顶、底板反射P-P波和P-S波AVO信息来解决诸多矿井地质条件精细探测问题.     

平煤十二矿己_(15)煤层瓦斯地质规律研究

运用瓦斯地质理论,结合地质勘探和矿井生产揭露的瓦斯地质资料,研究了十二矿己15煤层的瓦斯地质规律。综合分析了地质构造、煤层厚度、煤层顶底板岩性、煤层埋深和上覆基岩厚度对煤层瓦斯赋存的影响。提出了地质构造控制己15煤层瓦斯赋存和分布,受构造控制井田划分为牛庄向斜南翼区、牛庄向斜和郭庄背斜共翼区及郭庄背斜北翼区3个瓦斯地质单元,并分析了构造对各瓦斯地质单元内瓦斯赋存的控制;己15煤层厚度大,煤层顺层滑动,构造煤成层发育,直接顶底板岩性大部分为砂质泥岩或泥岩且厚度变化小,利于瓦斯赋存;十二矿第四纪松散层垂向差异大,上覆基岩厚度相对煤层埋深对瓦斯赋存分布控制更准确,上覆基岩厚度主导各瓦斯地质单元内瓦斯赋存。     

下沟煤矿4煤瓦斯地质赋存及涌出量影响因素分析

从地质构造、煤层埋深、上覆基岩厚度及煤层顶底板岩性分析了控制下沟煤矿4煤瓦斯赋存及其涌出量的主要地质因素。分析结果表明,在单斜区域瓦斯含量较高,在河岸单斜下盘瓦斯含量较小;瓦斯含量与煤层埋藏深度和上覆基岩基本上呈正相关关系;瓦斯含量与煤层顶底板泥岩厚度关系密切。煤层原始瓦斯含量越高、开采深度越大,下沟煤矿瓦斯涌出量越高,煤矿南部单斜构造区域瓦斯涌出量明显高于其他区域。     

长平矿大采高工作面矿压显现规律研究

长平矿目前主采3号煤层,3号煤层厚度平均5.7m,顶板岩性为粉砂岩、细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩及中粒砂岩,底板岩性为泥岩、砂质泥岩,局部为粉砂岩、细粒砂岩及中粒砂岩。为掌握长平矿一次采全高工作面矿压显现规律,采用理论分析、现场实测等方法,得到长平矿4311大采高工作面矿压显现规律,对长平矿矿压管理及安全生产具有重要意义。     

承压水体上下位煤层工作面采前底板岩体损伤破坏研究

为研究徐庄矿承压水体上近距离煤层上位7199工作面开采后对下位8199工作面采前底板岩体的损伤程度,将该矿8199工作面和姚桥矿7265工作面底板岩体进行对比,采用钻孔超声探测、岩芯室内超声透射及点载荷试验方法进行研究。研究表明:岩体弹性模量与岩体密度、岩性及完整性呈非线性正相关关系。徐庄矿8199工作面底板浅部砂质泥岩、砂岩受顶煤采动影响,损伤程度大,已散失原有的承载能力;中部完整泥岩段未受顶煤采动及逆断层影响,损伤程度弱;底部泥岩及灰岩段受逆断层影响严重,原始损伤程度大。力学试验验证了室内外声波测试结果的准确性,建立了泥岩、砂岩损伤前后强度—弹性模量数学关系式。分析成果对于相似条件下煤层底板破坏深度预计及工作面底板防治水等方面具有一定的参考意义。     

滇东威信煤系地层岩石力学性质及其对煤储层压裂的影响

煤储层压裂改造效果很大程度上取决于煤、岩的力学性质。结合以往煤田地质勘探资料，基于岩石力学性质测试，揭示了煤系地层岩石的力学性质特征，分析了研究区煤系地层岩石力学性质差异，探讨了煤层和顶底板岩石力学性质差异对煤储层压裂效果的影响。结果表明，研究区煤层和顶底板岩层力学性质差异显著，煤系地层岩石力学性能按照煤、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩的顺序增强。该研究成果可为该地区煤储层的压裂施工设计提供一定借鉴。