帷幕注浆法在冬瓜山铜矿的应用

冬瓜山铜矿在掘进回风道时,揭露了含水破碎带,发生突水淹井事故,最大涌水量达500 m³/h。采用帷幕注浆法通过破碎带,设计帷幕孔8个,进尺756.6 m,注浆量为3 131.646 m³,施工期3个月,施工后破碎带处残余淋水量仅为2 m³/h,完全满足了设计要求。     

基于启动压力梯度测定实验数据的储层孔渗下限研究

海上S油田处于勘探评价阶段,储层物性下限尚无统一标准,给评价工作的进展及钻采工艺技术的应用带来困难。以S油田沙二段、沙三段为研究对象,基于启动压力测定实验数据,创新性地研究出了一种以启动压力梯度测定实验数据为基础的极限井距确定方法及储层开发下限的确定方法,并得到不同有效厚度、不同生产压差下的渗透率下限及孔隙度下限的理论图版。结果表明:当压差一定时,有效厚度越大,孔渗下限越小;有效厚度一定时,压差越大,孔渗下限越小。沙二段、沙三段在不同有效厚度、不同生产压差下对应的孔渗下限范围分别为14.33%~21.64%、1.00×10^-3~185.78×10^-3 μm²,12.60%~29.33%、1.01×10^-3~6 238.53×10^-3 μm²。孔渗下限图版的确定为该油藏开发技术政策的制定以及油井配产具有一定的指导意义。     

截渗墙深度对黄河悬河(河南段)地表水、地下水交换过程的影响分析

黄河下游为著名的地上悬河，河道两岸湿地分布广泛，研究截渗墙对悬河段地表水、地下水转化的影响，对于区域水资源开发利用、土壤次生盐碱化的治理以及沿岸湿地生态系统保护具有重要意义。根据黄河悬河段实际水文地质条件，通过识别典型断面黄河地表水、地下水、湿地水量交互机理及影响因素，在此基础上建立相应的水文地质概念模型及数学模型，利用Feflow软件模拟计算典型断面截渗墙深度对地表水、地下水、湿地相互作用的影响。结果表明，截渗墙使地表水、地下水转化量以及地下水、湿地水的转化量均减小，当截渗墙深度为25 m时，地表水、地下水转化量由原来的55.252 m³/d减少为52.814 m³/d,地下水、湿地水转化量由原来的25.286 m³/d减少为21.981 m³/d。并且截渗墙加深了地下水流路径的穿透深度，增大了地下水径流时间和地下水年龄，当截渗墙深度为25 m时，地下水年龄由1 200～1 600 d增大到1 600～2 000 d。研究结果可加强对黄河影响带内地表水、地下水转化机理认识。     

王庄煤矿煤层裂隙识别及钻孔优化设计

为更高效、精确判识煤层裂隙优势方位,促进瓦斯抽采效果,以王庄煤矿91-105工作面为试验对象,运用地质构造应力理论和Matlab软件并基于三维裂隙张量理论,对煤层裂隙渗透优势方位进行定量分析及主渗方向判定。结果表明,王庄煤矿91-105工作面煤层裂隙的走向主要为NEE和NW,工作面倾向裂隙的优势方位主要是134°、193°和241°;理论计算工作面4个地质单元的主渗方向依次为343.75°、62.14°、283.84°、40.84°,渗透张量分别为0.238 6×10^-7、0.350 3×10^-7、0.122 6×10^-7、0.168 7×10^-7μm²;依据判识优势方向对工作面钻孔优化角度后,单个钻孔抽采纯量提高了2.96倍,有效提高钻孔抽采流量及浓度。试验结果为煤层抽采钻孔渗透率优势方位确定提供了一种钻孔优化设计方案。     

房柱式采空区下行开采顶板突水危险性分析

为研究房柱式采空区下行开采顶板突水灾变规律,以郭家湾煤矿51207工作面为工程背景,采用大井法理论和岩体渗流理论对矿井涌水量进行分析,利用FLAC^3D数值分析软件对采动影响下顶板岩体的渗透系数及涌水量的变化进行研究。结果表明,矿井最大涌水变化量109.62 m³/h,持续时间约为24 d;工作面推进至70 m,51207工作面顶板出现大面积的采空区,且渗透系数大幅增至1×10^-5m/s;当导水裂隙带连通房柱式采空区和51207工作面后,涌水量变化量会快速达到118 m³/h左右;郭家湾煤矿51207工作面下行开采无突水危险性。     

基于油水非稳态渗流实验的渗流规律分析——以XL油田为例

为探明XL油田二次加密后的储层相比开发初期储层的油水渗流规律差异、不同渗透率级别岩况下油水渗流规律差异性、储集层性能的变化情况。通过对XL油田开展油水相渗曲线实验,采用JBN方法计算获得油水相对渗透率并绘制出油水相渗曲线。进行不同渗透率级别油水相渗实验结果规律分析研究、不同开发阶段同级别渗透率相渗曲线规律研究、相渗曲线特征参数随渗透率变化规律研究。研究发现:相渗曲线特征参数在渗透率为10×10^-3 μm²前后,其拟合曲线呈明显的二段式变化特征;开发前期储层渗流能力优于开发后期;渗透率级别较高的中渗岩样受注水影响岩石物性及渗流能力下降较为明显,低渗岩样性能及渗流能力保持较为稳定。     

块状低品位氧化锌矿浸出新技术研究

针对氧化锌块矿直接柱碱浸时锌的浸出率偏低的问题, 将块矿破碎到2 mm以下, 与5%的水泥混合, 制粒并固化, 得到直径在5～8 mm之间的颗粒。固化3、10、45 d的颗粒再进行浸出, 锌的最大浸出率分别为91.6%(浸出7 d内)、89.1%(浸出25 d内)、76.4%(浸出25 d内)。减少固化时间能够缩短反应时间、增加颗粒中锌的溶解以及减少浸出剂中初始锌浓度的影响。实验表明颗粒最少需固化3 d。动力学研究表明, 浸出过程受浸出剂通过脉石层的扩散控制, 表观速率常数分别为3.33×10^-2 d^-1、9.18×10^-3 d^-1、5.82×10^-3 d^-1。     

碎软煤层超高压水力割缝增渗技术及应用

为了解决矿井高构造应力区域瓦斯抽采效果差、钻孔垮孔严重、瓦斯抽采浓度低等问题,以赵家寨煤矿14201工作面为研究对象,在预抽煤层瓦斯时采用水力割缝增渗技术,分析了该技术的增透原理,并在14201工作面回风巷进行了对比试验。结果表明：水力割缝增渗技术明显比未割缝抽采技术的渗透性好,增渗区域瓦斯含量明显降低,提高了瓦斯抽采浓度和抽采效果。采用水力割缝工艺后,瓦斯抽采日纯量平均为130 m³/min,是未割缝区域钻孔的瓦斯抽采纯量51.42 m³/min的2.5倍,同时割缝抽采28 d后,瓦斯含量由8.91 m³/t降低到5.74 m³/t,达到了突出煤层消突的目的。     

单家村煤矿井下巷道预注浆加固过古断层

巷道过断层破碎带经打钻探测，通过合理确定注浆参数，改变注浆顺序，调整注浆浓度，控制注浆压力等方法，能有效地防止塌孔埋钻，增加注入量，从而起到加固破碎带的良好效果。     

工作面断层带静动压分步耦合预注浆加固技术研究

为解决煤矿工作面在推采过程中遇到具有复杂原岩应力环境及受采动活化影响的断层带时，面临顶板与煤壁支护困难，停采停面加固破碎围岩开采效率低，开采成本高与安全性差等系列问题，采用UDEC数值模拟方法建立了工作面断层活化模型，分析了断层构造带区域原岩应力分布特点，工作面开采过程中断层活化过程及期间岩体裂隙发育演化规律，提出了从被动过断层到超前工作面预注浆加固断层构造带的断层治理思路，确定了静、动压2阶段分步预注浆的合理有效距离为超前工作面300～400 m和30～50 m。通过对断层构造带平行与扇形注浆孔的分级递进式布置、高压注浆设备的计算选型与泵效校检、“两堵一注+排气管”耐高压（15～20 MPa）定位封孔方式的设计与强度验算，形成了帷幕注浆（0～10 m孔）、浅孔注浆（10～30 m孔）、中深孔注浆（30～80 m孔）和预留深孔注浆（80～130 m孔）相结合的静动压分步耦合预注浆断层带加固关键技术，实现了注浆压力5～15 MPa、注浆流量0～6 m³/h、注浆范围0～150 m的远距离高压注浆，达到了超前工作面30～400 m预注浆加固断层破碎带煤岩体的目的。该技...     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

定向钻进技术在断层发育矿井瓦斯抽采中的应用

定向钻进技术以其轨迹可控、成孔较深的优势，逐步被应用于复杂地质条件的煤矿井下瓦斯抽采。针对化乐矿断层松软破碎、层序紊乱、成孔性差的问题，介绍了定向钻进技术原理与装备，从钻孔角度分析了煤矿瓦斯抽采制约因素，总结出注浆加固与定向钻进结合的成孔方法，形成了滑动定向钻进工艺避开断层破碎带的实践经验。现场施工8组钻孔，其中孔深300 m以上定向长钻孔4组，累计抽采瓦斯375 840 m³，抽采率达到77%，单孔抽采初始浓度70%～85%，流量0.1～0.5 m³/min，有效解决了掘进工作面瓦斯超限问题。     

湘中冷水江矿区煤层气地质条件分析

基于勘探资料和实验数据,分析了冷水江矿区煤层含气性和储层特征,估算了煤层气资源量。研究表明：研究区3、5煤层累计厚度3.5 m。3、5煤层含气量一般大于8 m³/t,最高可达20.37 m³/t。3、5煤层煤体结构较破碎,孔隙、裂隙发育,渗透性差,吸附性好,储层压力适中。研究区煤层气地质资源量28.37亿m³,资源丰度0.61亿m³/km²,资源前景较好。     

基于神经网络的露天矿爆破参数优化研究

马家塔露天矿爆破效果不理想,大块率较高、炸药单耗偏高、残留根底现象严重。为解决这些问题,基于BP神经网络建立了露天矿爆破参数优化模型。采用该矿的实际爆破参数作为样本数据对模型进行了训练,通过实例数据的检验证明该模型具有较高的预测精度。经过现场试验和模型仿真分析,采用优化后的爆破参数进行了爆破,取得了较好的效果：大块率控制在2%以下,炸药单耗由0.41 kg/m³降为0.37 kg/m³,每延米炮孔爆破量由17 m³/m增加至23 m³/m。     

米山矿15112综采面转载点产尘特性和粉尘防治技术

转载点上胶带碎块掉落冲击下胶带产尘，冲击时的反作用力挤压煤流造成沉积粉尘二次飞扬，煤流干燥状态下易发生脆性破碎产尘。转载点处全尘和呼尘平均浓度分别达到176.8 mg/m³和37.9 mg/m³.仅采用密闭装置全尘和呼尘质量浓度分别降低至39.5 mg/m³和13 mg/m³,能够治理77%和65.6%的全尘和呼尘。增加超细水雾后，全尘和呼尘分别降低至8 mg/m³和2.2 mg/m³,降尘率达到了95.5%和94.3%.     

深部低透气煤层高压水力割缝技术应用及效果分析

深部煤层开采时,煤体透气性低、瓦斯压力大,采前瓦斯抽采困难,严重制约煤矿企业的安全生产。为了提高深部矿井低透气性煤层的瓦斯抽采效率,防治煤与瓦斯突出危险,提出采用顺层钻孔高压水力割缝技术的煤层增透方案,并将该技术应用于平顶山十矿己_15-16-24130工作面。结果表明,实施水力割裂后钻孔内瓦斯流量大幅提升,变化最小的检验孔瓦斯流量由0.08 m³/min提升至0.12 m³/min,升高50%:高压水力割缝孔布置间距为8 m、水力割裂半径为1 m时,割裂孔的影响半径为4 m;高压水力割缝后距割裂孔1.5 m和4.0 m处煤层透气性分别为2.76 m²/(MPa²·d)、1.28 m²/(MPa²·d),相较割裂前煤层透气性分别提升了145.3倍和67.15倍。     

十二烷基硫酸钠对瓦斯水合物生长速率的影响

运用可视化瓦斯水合物实验装置,研究了4种浓度（0.4、0.5、0.6和0.7 mol/L）十二烷基硫酸钠溶液对瓦斯体系水合物生长速率的促进效果,实验获取了瓦斯水合物生成过程的压力-时间曲线,利用水合物生长速率模型对水合物生长速率进行了计算。结果分析表明：十二烷基硫酸钠提高了水合物生长速率,促进了瓦斯水合物生成;十二烷基硫酸钠促进作用存在一个最佳浓度,在所研究的各个体系中,0.6 mol/L SDS溶液中瓦斯水合物生长速率最大,9.0 MPa压力条件下生长速率可达3.35×10^-5 m³/h。     

观音山煤矿一井石门揭煤防突技术研究

针对低透气性煤层石门揭煤防突使用常规预抽方法存在钻孔多、效果差和周期长的问题,提出采用水力压裂石门揭煤技术,通过增加煤层裂隙提高透气性、提升抽采效果,从而缩短揭煤周期。同时将水力压裂石门揭煤技术在观音山煤矿一井与常规密集钻孔预抽技术进行对比试验,试验结果表明:压裂后的平均瓦斯抽采浓度由压裂前的20%提高到45%,提高了2.25倍;单孔抽采纯量平均由2×10^-3 m³/min提高到5×10^-3 m³/min,提高了2.5倍;煤层瓦斯含量由11.238 6 m³/t降低到4.414 0～6.785 2 m³/t,降低了39.6%～60.7%;预抽时间由9个月缩短到5个月,缩短44%。     

突出煤层掘进工作面硫化氢综合治理技术

随着煤层开采深度的增加,煤层地质条件愈趋复杂,煤层掘进时硫化氢大量涌出,严重威胁井下工作人员的身体健康。阜康一矿11A221回风巷突出煤层掘进期间,在钻孔预抽消突后,残留的硫化氢气体掘进时大量涌出,导致工作面回风流中硫化氢浓度最高达73×10^-6,平均为55×10^-6,超出《煤矿安全规程》规定的6.6×10^-6。研究发现,单一增大风量至风速极限,硫化氢浓度仍不能降低至规定容许范围内。因此,采用增大风量和压注碳酸钠溶液综合治理硫化氢。对巷道轮廓线外2 m、工作面前方42~53 m的煤体压注浓度为5.73%的碳酸钠溶液,从源头降低煤体中硫化氢含量,并将工作面风量由530 m³/min提高至940 m³/min,提高稀释硫化氢能力。掘进期间工作面及回风流中的硫化氢浓度控制在5×10^-6和3×10^-6左右,低于安全允许值,有效保障了工作面安全生产。研究可为类似条件矿井硫化氢治理提供经验。     

石港煤业15107工作面采空区注氮防灭火技术优化研究

石港煤矿煤层开采过程中面临着高瓦斯和易自燃两种灾害并存的问题，为保障15107综采工作面的安全高效生产，利用Fluent软件对不同注氮量参数下采空区氧化带的分布范围进行数值模拟，根据不同注氮量条件下采空区氧化带宽度变化的规律，确定最佳注氮量为2 500 m³/h.工程应用实践表明，有效将工作面CO体积分数降至安全规程规定的24×10^-6以下，防灭火效果较好，并取得了良好的经济与社会效益。