各向异性薄煤层纵波AVAZ分析

通过建立HTI型薄煤层的传播矩阵,推导了水平界面情况下含各向异性薄煤层反射系数精确计算公式,并利用该公式对含有薄HTI型各向异性煤层进行了纵波AVAZ分析。经过研究发现,当HTI型煤层为薄层时(厚度小于地震波长的1/4时),其纵波反射系数与煤层为厚层时(厚度大于地震波长)顶板的纵波反射系数规律相似,但其值不仅与上下层介质物性参数有关,还与厚度有关,可见煤层为薄层时采用经典公式反演会带来误差;薄层厚度、Thomsen等效各向异性参数和裂缝密度对纵波反射系数有较大影响,裂缝纵横比对反射系数影响较小。入射波方位角为90°时,入射波在HTI介质各向同性面,此时各向异性参数对反射系数影响最小。     

煤巷断层三分量槽波侧帮探测数值模拟

利用有限差分法对煤巷侧帮隐伏断层地震波场进行了数值模拟研究,震源采用雷克子波震源,模型边界采用吸收边界,分析了层状煤层中的不同分量的地震波波场。直达波分为纵波、横波和槽波,地震波在煤层中相互叠加干涉形成的槽波在遇到断层后通过反射被检波器接收,其中平行于巷道走向的y分量中反射槽波能量最强;揭示了三分量侧帮波场特征,为煤矿井下槽波侧帮勘探提供了理论支撑。     

纵向叠置多薄煤层压裂裂缝竞争延伸数值模拟

滇东黔西地区煤层具有纵向多薄层叠置的特点,且割理裂隙等结构弱面较为发育。前人的多层、薄层压裂裂缝模拟多针对砂岩储层,关于结构弱面对水力压裂裂缝影响的研究多集中在页岩和裂缝性砂岩,对结构弱面发育、高泊松比、低杨氏模量的多薄煤层水力压裂裂缝竞争延伸规律缺少系统的揭示。考虑层间流量动态分配和割理裂隙发育特征,建立拟三维裂缝延伸数学模型。以滇东上二叠统煤层为例,模拟并分析了直井多层组合压裂时各层裂缝竞争延伸。研究表明:结构弱面分布不同导致各层裂缝形态差异较大;水力裂缝被结构弱面捕获使得裂缝变窄,增加了压裂砂堵风险;杨氏模量较小的煤层多层合压,层间流量分配差异相对较小;对射孔参数已确定的井,增加压裂液黏度、提高排量可减小层间流量差异,进而促进各层缝长充分扩展;减小压裂液黏度,降低排量可控制缝高。     

关于开采七台河矿区极薄煤层工业指标的探讨

研究了煤层赋存的地质特征与极薄煤层的开采工艺,结合国内、外极薄煤层的开采现状,对影响煤层开采的主要因素逐类进行分析,筛选出影响综合评价的主导因素,界定了非经济可采煤层的技术指标,对七台河地区极薄煤层开采的工业指标提出了建议,可为政府在矿产资源管理与制定相关政策方面提供参考性意见。     

近距离煤层群钻采渗透率演化规律数值模拟研究

采用COMSOL公司开发的多物理场直接耦合的高级仿真模拟软件系统研究了极薄煤层钻采对近距离煤层群卸压前后煤层渗透率变化规律的影响。现场应用实测结果表明了极薄煤层钻采卸压的可行性与适用性,同时也证明了数值模拟的正确性。     

顶板虚拟储层水力压裂物理模拟试验

针对单一低渗松软煤层,采取顶板虚拟储层水力压裂的方式可实现煤层增透。利用多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了顶板虚拟储层水力压裂物理模拟试验。试验结果表明:通过在顶板及煤层中布置压力传感器,可以较好地监测水力压裂过程中煤层及顶板虚拟储层中裂缝的开裂扩展演化过程;顶板虚拟储层水力压裂一方面对煤层产生卸压作用,另一方面压裂裂缝沿钻孔向煤层方向扩展并形成裂隙缝网,煤层瓦斯可通过裂隙缝网扩展至顶板虚拟储层钻孔,增加了瓦斯渗流通道,有效提高了煤层瓦斯抽采效率。     

含硫化铁薄煤层综采采煤机选型改进设计

随着矿井开采的增加,回采煤层存在煤层薄、开采条件差等不利影响。本文针对某煤矿1160采区薄煤层含硫化铁的问题,综合考虑各种因素,对薄煤层综采采煤机进行选型,并在此基础上为适应煤层条件,对采煤机进行改进设计,并提出相应配套设备。     

急倾斜薄煤层工作面采场应力及顶板垮落变形规律研究

基于赵家坝煤矿1921急倾斜薄煤层工作面煤层赋存条件及工程地质条件,采用理论分析和数值模拟的方法,研究急倾斜薄煤层工作面采场应力及顶板垮落变形规律。结果表明:急倾斜薄煤层采场应力分布具有明显的区域化特征,超前支撑压力整体呈现工作面中部大于上部、下部的受力特征;上覆岩层变形破坏范围位于直接顶上方15 m内,顶板下沉曲线向工作面下方偏移;采场顶板塑性变形区域在整个采动范围内呈现明显的不对称性,塑性发育区域主要位于采空区中上部顶板中。     

层面对煤岩层水力致裂影响的实测分析

为了分析层面对煤岩层水力致裂的影响,采用RFPA2D-Flow数值模拟和现场观测,发现水压裂缝空间整体分布表现为以钻孔为中心,沿煤层方向逐步向外辐射发展。距离致裂孔越远,水压裂缝的数目越少;随致裂水压力的增加,水压裂缝的数目和范围逐渐增大;随着致裂范围的增大,沿程压力损失和水的滤失速度加快,水压裂缝的扩展速度逐渐降低并趋于平缓。分析出水压裂缝沿层面扩展的同时会在应力场作用下不断萌生分支裂纹,分支裂纹扩展延伸与层面沟通,形成水压裂缝网;分析出层面是高压水渗流的主要通道,对水压裂缝扩展有重要影响,水压裂缝主要沿煤层层面、煤岩和煤矸交界面进行扩展。     

煤层气储层压裂现状及展望

为了深入研究煤层压裂,提高煤层压裂效果,总结分析了煤层压裂液、压裂支撑剂、压裂裂缝数值模拟、裂缝监测、煤层压裂设计及施工工艺的现状。通过对比分析得出,活性水与石英砂组合是浅层煤层气压裂的主要组合方式,但随着深度的增加,储层地质复杂性的增强,该组合压裂后的效果逐渐变差;传统的二维和拟三维裂缝模拟方法在煤层应用中具有局限性,需要根据煤储层地质特征对裂缝模拟方法进行优化;多种裂缝监测方法在煤层应用中的结果表明,煤储层压裂后主要呈现出贯穿煤层的垂直裂缝、垂直裂缝与水平裂缝组合的复杂裂缝和非对称网络裂缝3种形态。我国已探索出以活性水直井压裂为主,水力波及压裂和间接压裂等多种压裂工艺为辅的压裂工艺技术。最后对煤层压裂提出了展望,即在低成本和高效环保的前提下,从增加煤层改造体积和增大解吸面积的压裂机理出发,结合煤岩工程地质特征,优选压裂材料及配套压裂技术,为煤层气的合理高效开发提供理论指导。     

三维地震勘探技术在新疆沙吉海一号井田中的应用

新疆沙吉海煤田位于新疆阿勒泰市西南部，其北部为准噶尔盆地，南部为谢米斯台山，具有典型的低山丘陵地貌。为了查明新疆沙吉海一号井田中主要煤层的赋存形态，以满足井田开拓的要求，为煤田采区设计、布置提供地质依据，对沙吉海一号井田开展三维地震勘探的研究工作。研究认为，利用三维地震时间剖面与反射波特征能较好地反映B²₁₃煤层、B₁₂煤层、B₁₀煤层、B₆煤层、B₁煤层的连续特征及赋存形态。通过对煤层反射波振幅与煤层厚度建立联系，反演了煤层厚度的变化特征，对B₁₀煤层进行厚度的预测。通过对B₁₀煤层水平展布特征及厚度的描述，为煤田的下步工作提供依据。     

煤层的槽波赋存状况及其分类

从理论和实际探测资料两个方面，对我国部分矿区主要可采煤层的槽波赋存状况进行了分析和研究，并根据槽波的特性等将其分为４类，研究结果表明，我国的大多数薄一中厚煤层，具有较好的槽波赋存条件，适合于使用槽波地震探测技术解决矿井地质问题。     

潘一东矿近距离煤层上行开采围岩裂隙演化规律模拟研究

结合潘一东矿深部煤层开采的具体工程地质条件,运用相似模拟、数值模拟相结合的方法,分析研究了深部煤层上行开采过程中,岩层破坏断裂、裂隙演化及下沉变形特征,进一步分析了岩层下沉变形曲线与岩层断裂、裂隙发育和受力状态的关系。研究表明:下煤层和上煤层开采过程中,岩层裂隙富集区主要分布在切眼向采空区内一定距离斜向上一定距离范围内和煤壁向采空区内一定距离斜向上一定距离范围内的岩层中;采空区正上方岩层经历一个裂隙产生、扩展、闭合的演变过程;下煤层开采时,煤壁处岩层断裂角小于切眼处;上煤层开采时,煤壁处岩层断裂角随两煤层工作面位置不同,经历一个先增大后减小的过程;岩层整体下沉曲线斜率不同区域与岩层裂隙发育情况及受力破坏状态是有密切联系的。     

浅埋深薄基岩煤层组开采采动裂隙演化及台阶式切落形成机制

探索浅埋深薄基岩煤层组开采采动裂隙演化对认识溃水溃砂通道形成机制具有指导意义。基于大柳塔矿地质条件,设计相似模拟试验,首采1-2上煤层,充分开采后再采1-2煤层。由此,揭示采动裂隙演化规律,指出上煤层采动碎胀作用明显,下煤层采动地表下沉线性增长明显。利用分形与逾渗理论定量评价了采动裂隙的演化特征。上煤层开采,根据周期来压特征,分维变化划分2个线性阶段。下煤层开采,非线性受控于上覆煤层引起的分维变化,分形维数将趋于一个稳定值。进一步揭示了采动裂隙逾渗概率随推进度的线性关系的,得到整个煤层组开采覆岩裂隙非线性演化的2个临界状态。研究了切落式破坏形成机制,提出了岩层板簧效应并分析了崩塌式切落特征,指出拉破坏是典型切落式台阶形成的主要原因。     

可控冲击波增透技术在吉宁低孔低渗松软煤层的应用

吉宁煤矿是典型的低透气性煤矿,可控冲击波技术是目前低透气性煤层增透的理想措施之一。适合于该矿的可控冲击波作业点间距、单点作业次数和孔口保留深度等参数尚未解决。针对上述问题,在吉宁煤矿低透气性煤层采帮区和非采帮区开展了可控冲击波增透技术的合理作业参数设计。考虑安全和作业效果因素设计了0～30m和0～40m两种孔口保留深度,考虑冲击波叠加和单孔作业效率影响设计了6m和9m两种作业点间距,考虑煤层物性差距设计了6次、8次和9次三种单点作业次数。试验结果:非采帮区3~#增透孔采取冲击点间距9m、单点冲击6次参数施工后钻孔平均抽采纯量最高,非采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5倍,采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5.9倍;孔口保留深度对增透效果的影响无规律可循;距离增透钻孔60m处的1-2~#观测孔抽采量明显高于本组增透孔。结果表明:吉宁煤矿可控冲击波作业参数以9m冲击点间距、6次单点冲击次数最佳;孔口保留深度对增透效果影响无规律可循,根据现场施工经验维持在0～40m较为合适;可控冲击波对吉宁煤矿煤层最大增透影响距离达60m左右。     

西湖凹陷花港组层序地层划分和聚煤特征

为了揭示西湖凹陷花港组的聚煤特征及煤层在层序内部的发育位置和分布,在对西湖凹陷地震、钻测井及岩芯资料综合分析的基础上,运用层序地层学、沉积学及煤地质学的有关理论和方法,识别出两个长期基准面旋回和7个中期基准面旋回,且花港组发育煤层的主要沉积环境有河流、湖泊三角洲、辫状河三角洲及湖泊,其中长期基准面旋回LSC4中发育煤层的主要沉积环境有河流、湖泊三角洲及辫状河三角洲,长期基准面旋回LSC5中发育煤层的沉积环境主要为湖泊。在长期基准面旋回LSC4中煤层主要发育于中期基准面旋回的最大可容纳空间处,长期基准面旋回LSC5中煤层主要发育于该旋回的上升半旋回中,并且这两个长期基准面旋回中发育的煤层在平面分布特征上表现为东厚西薄。可容纳空间的大小控制着花港组煤层的发育,在长期基准面旋回最大可容纳空间附近形成的煤层在全区均有分布,而在中期基准面旋回最大可容纳空间附近形成的煤层分布范围较小。     

煤矿采空区地震波场的数值模拟研究

为了更好地对煤矿采空区进行预测,采用Tesseral-2D正演模拟软件及煤矿井下三维地震波数值模拟软件进行了采空区探测分析,根据软件自身的特性,对煤矿采空区进行了自激自收和单炮的正演模拟。研究得出:当地震波遇到采空区时,波形会出现折曲和不光滑,在采空区的正下方会遇到类似串珠状的波形;当采空区之间的距离小于10 m时,采空区之间的串珠状的波形会相互干扰,致使波形模糊不清楚;由于煤层中巷道的存在,使得煤层底板的反射很弱的波形,具体特征为经采空区顶板反射后的波组较弱,而且相邻巷道的地震剖面则表现为底板反射中断,研究对于真实的采空区地震资料的解释和处理具有重要的意义。     

贵州某煤矿瓦斯预抽效果分析

贵州省某煤矿开采薄及中厚近距离煤层群,该煤矿煤层瓦斯含量高,所属贵州省纳雍县是煤与瓦斯突出片区。矿井首采M2煤层工作面瓦斯涌出量大,瓦斯涌出来源广,工作面回采前主要采用的瓦斯治理措施有布置底板穿层钻孔和本煤层顺层钻孔预抽煤层瓦斯,掘进工作面主要采取边掘边抽的瓦斯抽采措施,确保达到消突效果。     

薄煤层PP波与PS波AVA地震响应特征

传统的AVA特征分析基于近似Zoeppritz方程,但是近似Zoeppritz方程并不适用于薄层。为获得更准确的薄煤层地震响应特征,建立了薄煤层模型,并采用基于Brekhovskikh方程的薄层反射系数谱理论,模拟薄煤层PP波与PS波的振幅及相位随入射角、入射波主频变化的地震响应;对薄煤层模型的底板采用精确Zoeppritz方程进行了AVA模拟,并与基于薄层反射系数谱理论的AVA响应进行了对比分析。结果表明：薄煤层AVA特征受到各层弹性参数、层厚以及入射波主频等因素的影响,基于薄层的反射系数谱更适用于薄煤层AVA响应特征的分析。