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弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究

李江华

李江华. 弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究[J]. 煤炭科学技术,2024,52(2):209−218

. DOI: 10.12438/cst.2023-1681
引用本文:

李江华. 弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究[J]. 煤炭科学技术,2024,52(2):209−218

. DOI: 10.12438/cst.2023-1681

LI Jianghua. Study on separated layer water burst mechanism for weakly cemented giant thick glutenite[J]. Coal Science and Technology,2024,52(2):209−218

. DOI: 10.12438/cst.2023-1681
Citation:

LI Jianghua. Study on separated layer water burst mechanism for weakly cemented giant thick glutenite[J]. Coal Science and Technology,2024,52(2):209−218

. DOI: 10.12438/cst.2023-1681

弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究

基金项目: 

国家自然科学基金青年基金资助项目(52104196,51804162);煤科院科技发展基金资助项目(2023CX-I-03)

详细信息
    作者简介:

    李江华: (1987—),男,山西运城人,副研究员,博士。E-mail:Jianghua_lee@163.com

  • 中图分类号: TD74

Study on separated layer water burst mechanism for weakly cemented giant thick glutenite

Funds: 

National Natural Science Foundation of China (52104196, 51804162); Scientific and Technological Development Fund Project of China Coal Research Institute (2023CX-I-03)

  • 摘要:

    安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射、X衍射试验等方法,获得了顶板隔水层岩石物理力学性质。基于关键层理论分析、导水裂隙带与采动富水异常区层位关系及相似模拟试验成果,建立了4种条件下巨厚砂砾岩含水层突水的水文地质结构模型,揭示了砂砾岩含水层不同条件下的突水机制,并明确了研究区突水点的突水机制,提出了隔水保护层失稳导致突水的工程判据。研究结果表明:研究区东部局部区域含水层富水性中等,以往多次突水均发生在弱富水区;砂砾岩含水层下顶板泥岩中黏土矿物含量达到59.6%,亲水性强,具有良好的隔水作用;但在采动作用下顶板隔水层岩体卸压后强度降低,厚度较薄时,受上部岩层载荷和采动富水区静水压力作用易发生破坏,成为良好导水通道;砂砾岩含水层物理力学性质特殊,采动扰动后孔隙裂隙发育,形成了富水变化异常区;弱胶结砂砾岩突水的强度与下部基岩特征、导水裂隙带发育高度、隔水保护层厚度等因素相关;研究区弱胶结砂砾岩发生突水的工程判据为正常区隔水保护层厚度小于30 m,受背斜构造影响区隔水保护层厚度小于60 m。弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制及工程判据对西部矿区水害防治提供了借鉴。

    Abstract:

    There is a giant thick glutenite aquifer with weak water-bearing intensity on the main coal seam in Anxin Coal Field. However, water inrush disasters occurred in several working faces during mining. Finding out the water inrush mechanism is the basis of mine water disaster control. Based on the analysis of hydrogeological characteristics, the zoning characteristics of the thickness and water-rich intensity of the glutenite aquifer were elucidated. By means of uniaxial compressive strength, triaxial acoustic emission and X-ray diffraction, the physical and mechanical properties of the roof aquiclude were obtained. Based on theoretical analysis of key layers, the relationship of fracture zone and mining catchment zone, and similar simulation tests, four hydrogeological structure model of water inrush for the glutenite aquifer were established and water inrush mechanisms for the glutenite aquifer were revealed. At last, the engineering criteria and prevention measures for water proof protective layer instability were put forward. The research results showed that the aquifer in the eastern part of the study area is moderately water-rich, and many water inrush occurred in the weak water-rich area in the past. The clay mineral content in the roof mudstone reached 59.6% with a strong hydrophilicity and good water-resisting property. The strength of the roof aquiclude decreased after mining, and it was easily become good water-conducting channel under the action of upper rock load and hydrostatic pressure of mining catchment zone. The glutenite aquifer had special physical and mechanical properties, and pore-fissures developed and changed to be water-bearing abnormal zone after mining disturbance. The water inrush intensity of giant thick glutenite was related to the characteristics of the lower bedrock, the height of the water-conducting fissure zone and the thickness of the water-proof protective layer. The engineering criterion of water burst for weakly cemented glutenite is the protective layer less than 30 m in the normal area and less than 60m in the geological structure area respectively. Study on the separated layer water burst mechanism and engineering criterion for weakly cemented giant thick glutenite can provide reference for the water inrush prevention in the western coal fields.

  • 煤层气作为一种重要的非常规资源,近年来,随着中浅煤层气持续不断地深入勘探开发,深层煤层气逐步成为继中浅层煤层气后的重要接替资源,目前工业界和学术界就深层煤层气的普遍认识,深层煤层气是一种特殊的非常规天然气资源,具有以下特点:① 游离气含量丰富;② 游离气在大孔中通过微距运移聚集;③ 顶底板控制煤岩气富集[1]。但并未就煤层埋深界限形成一致认识,随着煤层气勘探深度的不断加深,深层煤层气的埋深界限也在不断的演进[26],由1 000 m,扩展至1 500 m,再到目前的2 000 m。目前,我国2 000 m以浅煤层气地质资源量为30.05×1012 m3,埋深2 000 m以深的煤层气资源量为(18.40~40.71)×1012 m3[7-8]

    同中浅层煤相比,深层煤具有埋藏深度大、渗透率低、应力高等特点[1],通常条件下无自然产能,往往需要借助压裂储层改造手段,构建“人造气藏”,使得井网与缝网高度弥合,形成人造渗流通道,方可形成工业气流[5, 9-10]。与传统压裂工艺相比,深层煤层通过一体化变黏滑溜水、等孔径限流射孔、暂堵转向等技术组合,创建深煤层水平井超大规模三维支撑体积压裂技术,实现了压裂由主缝到复杂缝网的立体转变[11]。近年来,随着深层煤层气大规模压裂改造的,在压裂作业过程中,压裂井形成的水力裂缝极易沟通邻近生产井的缝网体系,导致高压流体在井间窜流,产生压裂窜扰现象,直接导致窜扰井井口压力上升、日产液/气量出现异常变化。本次,以大宁–吉县区块为例,截止到2023年底,共计投产80余口水平井,平均埋深2 000 m以深,其中井间压窜22口/30井次,压窜井平均生产时长248 d。

    针对井间压窜这一问题,国内外学者就开展了大量研究工作,但多集中于页岩气的压窜机理与压窜模式[12-13]、压窜影响因素[14-15]、压窜评价方法[1619]、压窜防治措施[2022]等方面,由于深层煤层气的勘探开发处于起步阶段,并未就其压窜机制、影响控制因素、恢复对策及预防措施形成一套系统的认识,现随着鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县区块深层煤层气水平井的规模建产,井间压窜问题日益突出,因此,亟待形成一套适用于大宁–吉县区块深层煤层气水平井的井间压窜评价体系。

    鉴于此,笔者在系统识别井间压窜特征的基础之上,运用压裂前后的邻近井生产参数定量化刻画了井间压窜影响程度,并运用灰色关联法就其地质–工程因素进行了全面剖析,从而有针对性的总结出了井间压窜预防对策及复产措施,以期为大宁–吉县区块深层煤层气的井间压窜问题提供防治对策及缓解措施。

    煤层气井在实施大规模水力压裂时会形成复杂的缝系统[23],若子井(压裂井)压裂时或压裂后对邻近母井(生产井)造成一定程度的压裂干扰,则说明压窜。结合大宁–吉县区块深层煤层气水平井特征,通常压窜井总的呈现出产气量大幅下降,产液量大幅上升,压力大幅波动(图1)。

    图  1  研究区典型压窜水平井生产特征
    Figure  1.  Production characteristics of a typical frac-hit horizontal well in the study area

    依据深层水平井压裂改造范围由近及远的划分为2个区域,即液体波及区、压力波及区,因此,依据深层压窜井所处的波及区域及由弱至强的影响程度,可进一步将大宁–吉县区块深层水平井井间压窜类型划分为压力波及,液体波及两大类,其具体特征如下。

    邻近生产井总体表现为压力轻微上涨,井口无液体返出。在一定程度上压力波及可以改变压裂液未能波及区域的应力场,形成细微裂缝,改善储层渗流区域,提升气体渗流能力,有利于气井的效益增产。

    邻近生产井总体表现为压力上涨,同时井口有液体返出。液体波及后压裂液易沿原有裂缝通道渗流,在一定程度上不利于形成新裂缝,使得有效储层改造效果受限。

    井间压窜事件的发生,使得气井产能下降,储层渗流中断,甚至对气井造成不可逆的损害,本次井间压窜主要针对压裂井对生产井的影响,对母井压窜影响程度的定量化评估,对于压窜母井的治理具有重要的指导意义。

    本次通过各类井间监测数据的优选,筛选出产气、产液、氯离子浓度等3类生产及实验数据(图2),最终依据压窜后母井产气量恢复程度、产液量增幅、氯离子浓度降幅,建立井间压窜影响程度的定量化评价指标,并依据其对母井的影响程度不同,将其划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,依次为弱干扰、中等干扰、强干扰,符合率整体较高(表1)。

    图  2  压窜影响程度分级散点图
    Figure  2.  Scatter plot of the classification of the degree of influence of frac hit
    表  1  压窜影响程度分级分类
    Table  1.  Frac hit impact level grading classification table
    干扰等级 干扰指标符合率/%
    Ⅰ(弱干扰) Ⅱ(中等干扰) Ⅲ(强干扰)
    产量恢复程度/% >70 40~70 <40 93.3
    产液增幅/倍 <2 2~5 >5 96.4
    氯离子浓度降幅/% <30 30~60 >60 81.8
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    灰色关联分析是一种多因素统计分析方法,根据各因素之间的关系进行灰色关联度计算,从而确定各因素的关系强度、大小和顺序[14, 24-25]。对于影响因素和总量间不存在严格的单因素数学关系时,应用灰色关联方法进行分析是非常有效的,其中,各影响因素与总量的灰色关联度越高,2者的关系就越密切。

    本次,灰色关联分析样本选取大宁–吉县区块压窜井30井次,以综合恢复指数(产量恢复程度与恢复速度的乘积)$ {x_0}\left( {{j}} \right) $为参考数列,结合研究区开发部署、地质、工程、排采四大类因素,优选出9项为比较数列$ {x_i}\left( {{j}} \right) $,$ {x_1} $到$ {x_9} $依次为母井生产时间、单段用液规模、平均单簇用液规模、施工排量、射孔簇数、井间距、水平段位置、天然裂缝强度、垂深,系统评价压窜影响程度的主控地质和工程因素。由于井数较多,列出其中10井次的相关数据作计算过程介绍。压窜影响因素原始数据见表2

    表  2  压窜井影响因素原始数据
    Table  2.  Origin data on factors affecting pressure frac hit wells
    $ x{}_0 $$ x{}_1 $$ x{}_2 $$ x{}_3 $$ x{}_4 $$ x{}_5 $$ x{}_6 $$ x{}_7 $$ x{}_8 $$ x{}_9 $
    0.621433 815.6890.320.7160305.00232 218.89
    0.035553 833.8929.421.2033310.00132 215.00
    0.014913 172.1793.018.8848285.00132 336.86
    0.115564 096.2862.420.6857305.00222 218.62
    0.018993 755.4973.617.8427345.00132 232.17
    0.0251012 914.1728.517.7540140.00322 251.87
    0.109464 039.41 031.320.9347114.00332 346.21
    0.074463 649.4892.120.8745114.00332 344.00
    0.097464 244.3878.120.2058114.00322 342.69
    0.119953 322.6850.018.0043147.00332 250.74
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    因参考数列与比较数列中各个因素的物理意义不同,量纲不一致,为了不影响分析结果,因此在运用灰色关联分析时,有必要就其各因素进行无量纲化处理,计算公式如式(1)所示。

    $$ {y_i}\left( j \right) = \frac{{{x_i}\left( {{j}} \right)}}{{{\text{max }}x\left( {{j}} \right)}} $$ (1)

    式中:$ {y_i}\left( j \right) $为无量纲化后的比较数列;$ {x_i}\left( {{j}} \right) $为第i列的比较数列;$ {\text{max }}x\left( {{j}} \right) $为第i列比较数列中的最大值。

    首先逐项算出各评估对象比较数列与参考数列的绝对差值$ {\delta _{ij}} $,如式(2)所示;$ {y_0}\left( j \right) $为无量纲化后的参考数列;$ {y_i}\left( j \right) $为无量纲化后的比较数列。然后计算两级最小差和两级最大差,如式(3)、式(4)所示,其中,m为比较数列总数,取9;n为评价对象的个数,取30。最后,分别计算每个比较数列与参考数列对应元素的关联系数,如式(5)所示。

    $$ {\delta _{ij}} = \left| {{y_0}\left( j \right) - {y_i}\left( j \right)} \right| $$ (2)
    $$ {\delta _{\min }} = \mathop {\min }\limits_{i = 1,2, \cdots, m} \mathop {\min }\limits_{j = 1,2, \cdots, n} \left| {{y_0}\left( j \right) - {y_i}\left( j \right)} \right| $$ (3)
    $$ {\delta _{\max }} = \mathop {\max }\limits_{i = 1,2, \cdots , m} \mathop {\max }\limits_{j = 1,2, \cdots , n} \left| {{y_0}\left( j \right) - {y_i}\left( j \right)} \right| $$ (4)
    $$ {\xi _i}\left( j \right) = \frac{{{\delta _{\min }} + \rho {\delta _{\max }}}}{{{\delta _{{\text{ij}}}} + \rho {\delta _{\max }}}} $$ (5)

    式中:$ {\xi _i}\left( j \right) $为灰色关联系数;$ \rho $为分辨系数,$ \rho \in \left( {0,1} \right) $,一般分辨率系数越大,分辨率越高,通常取值0.5。

    通过对各评价对象(待比较数列)的关联系数求平均,从而得到比较数列与参考数列的关联程度,如式(6)所示,计算结果见表3

    表  3  压窜井影响因素灰色关联度及排序
    Table  3.  Gray correlation and ranking of factors affecting frac hit wells
    影响因素 关联度 排序
    井间距离/m 0.692 1
    母井生产时间/d 0.661 2
    水平段位置 0.523 3
    平均单簇用液规模/m3 0.494 4
    天然裂缝强度 0.493 5
    射孔簇数/簇 0.484 6
    单段用液规模/m3 0.433 7
    施工排量/(m3·min−1) 0.409 8
    垂深/m 0.401 9
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    $$ {r_i} = \frac{1}{n}\sum\limits_{j = 1}^n {{\xi _i}} \left( j \right) $$ (6)

    式中:$ {r_i} $为第$ i $个评价对象对理想对象的灰色关联程度。

    压窜井各影响因素灰色关联度见表3,本次选取关联度相对较高的开发部署、地质、工程、排采等因素分析易知:① 井间位置关系(井间距、水平段位置)与井间压窜影响程度的灰色关联度最高;② 母井生产时间与压窜影响程度具有更高灰色关联度;③ 平均单簇用液规模比单段用液规模的灰色关联度较高,在设计中需要有针对性优化单簇用液规模;④ 天然裂缝对压窜程度具有较大影响,进行储层压裂改造前应加强微构造识别工作。

    大宁–吉县区块压窜井水平段位置关系主要有井间平行、井间错位、井间相对3种模式,如图3所示,平行模式是压裂井间压窜的主要模式,占比最高为40%,其井距主体介于285~345 m;水平段相对模式次之,占比37%,其井距介于100~147 m;水平段错位模式,占比23%,其井距主体介于100~285 m。对于水平段平行模式下井间压窜受母井生产时间影响,邻井生产井长时间生产形成低压区,水力压裂时诱导水力裂缝向低压区扩展,导致压窜;水平段错位、相对模式下井间压窜主要原因是该模式下井间距离较小,水力压裂时,水力裂缝缝长缝宽易突破现有井网井距,导致压窜。

    图  3  不同水平段位置关系压窜井占比与母井平均生产时间
    Figure  3.  Percentage of wells with different horizontal section location relationship frac hit and average production time ofparent wells

    图4所示,伴随着母井生产时间增长,不同井距下,其综合恢复指数呈现明显的下降趋势,指示母井生产过程中的地层压力与地应力场变化对井间压窜存在一定程度的诱导作用。当母井生产时间小于100 d时,综合恢复指数整体较高,综合指数为0.1×104 m3以上;母井生产时间在100~200 d,综合恢复指数介于(0.01~0.1)×104 m3;当生产时间200 d时,因处于该阶段的压窜井较少,其分析数据点不足,但总的趋势指示出综合恢复指数降至一个较低水平,通常小于0.01×104 m3

    图  4  母井生产时间与综合恢复指数关系
    Figure  4.  Relationship between production time and overall recover index for parent wells

    依据子井压窜井段平均单簇用液规模与母井综合恢复情况,如图5所示,其中井距为100~345 m,总体呈现出,随着子井单簇用液规模增大,母井综合恢复指数减小,这也指示随着压裂液侵入量增大,压窜恢复后的复产难度大大增加。当母井生产时间小于100 d时,平均单簇用液规模与综合恢复指数呈线性相关;大于200 d时,两者综合恢复指数整体偏低,但随着用液规模的减小,综合恢复指数提升。综上,应在综合考虑地质、工程因素后,在设计与现场施工中应严格控制用液规模,有效提升井间压窜后的恢复效率。

    图  5  子井平均单簇用液规模与综合恢复指数关系
    Figure  5.  Relationship between the average single-cluster fluid use size of sub-wells and the overall recovery index

    图6所示,依据蚂蚁体数据将天然裂缝划分为欠发育、较发育、发育三大类,其中天然裂缝欠发育12井次,较发育7井次,发育11井次,分别占比40%、23%、37%,由此可见,井间压窜在一定程度上与天然裂缝存在一定的相关关系;同时,依据不同天然裂缝下的母井平均生产时间进一步分析,天然裂缝发育模式下,母井平均生产时间93 d;天然裂缝较发育模式下,母井平均生产时间129 d,而天然裂缝欠发育模式下,母井平均生产时间160 d;由此易知,研究区天然裂缝发育区,在邻近生产井未形成强压降漏斗的情形下,通过压裂使得天然裂缝开启,造成母井被压窜。因此,建议在压裂施工前,应做好天然裂缝场的识别工作,对于高风险予以提示,并适当优化施工设计,例如减少用液量,减小施工排量,对部分天裂缝发育段实施暂堵等[26],以降低压窜风险。

    图  6  不同天然裂缝强度压窜井占比与母井平均生产时间
    Figure  6.  Percentage of wells with different natural fracture strength frac hit and average production time of parent wells

    ① 针对天然裂缝预防对策,天然裂缝发育区,建议合理优化井网井距部署,提升井网井距与天然裂缝的配伍性;天然裂缝较发育区,适当控制排量,加强缝端暂堵,密切监测压裂动态,如有压窜风险,及时调整排量和暂堵剂量;② 针对储层亏空预防对策,强化压力场的精细刻画工作,预防水力压裂时裂缝向母井低压区一侧非对称扩展,建议同压同采;③ 针对用液规模优化对策,结合压裂实时监测情况,及时调整优化施工设计参数,进一步减缓井间压窜对气井正常生产的影响。

    针对井间压窜程度由弱到强的排液需求,差异化制定了4类工艺举措。① 针对弱干扰井,采取常规的氮气气举+人工泡排排液措施;② 针对中等干扰井,采取强排措施,加注泡排剂闷井后,采取氮气气举+连续泡排复合工艺,逐步排出水平段的积液;③ 针对强干扰井,采取下入连续油管通井探砂、分段排液;④ 若采取前三阶段复产措施,气井产气产液仍无法恢复,则更换采气工艺,提升气井排液能力(图7)。

    图  7  压窜井日产气恢复情况折线图
    Figure  7.  Line graph of daily gas production recovery from frac hit wells

    截止2023年度,大宁–吉县区块深层煤层气水平井共计压窜22口/30井次,存在多次井间压窜井8井次(井次依据井间压窜事件发生的时间顺序进行排序),井间压窜现场应用效果评价如下。

    1)井间压窜程度评价。针对30井次的压窜井依据压窜前后的日产气、日产液、氯离子浓度变化等生产及实验参数对压窜井进行压窜程度的评价,评价标准见表1,评价结果显示,弱干扰井、中等干扰井、强干扰井分别为14井次、8井次、8井次。

    2)采气工艺优选。基于压窜程度及压窜后地层供液能力,采取与之相适应的排液工艺措施,① 弱干扰井,干扰后产液增幅为干扰前的2倍,增幅较小,采取常规的氮气气举+人工泡排排液措施即可满足该类井的排液需求;② 中等干扰井,干扰后产液增幅为干扰前的2~5倍,增幅中等,采取一定的强排措施,方可满足排液需求,大宁–吉县区块采取加注泡排剂闷井后,采取氮气气举+连续泡排复合工艺措施;③ 强干扰井,干扰后产液增幅为干扰前的5倍以上,增幅较大,常规排液及强排措施无法满足排液需求,往往需要采取下入连续油管分段排液,若该类井措施后产气仍无法恢复,则更换采气工艺,提升气井排液能力。

    3)压窜井产气恢复效果。基于井间压窜程度分级采取差异化、针对性复产措施,2023年度30井次压窜井总复产率60.0%,复产效果显著,其中弱干扰井14井次,采取常规排液措施,产气恢复程度达80.7%;中等干扰井8井次,采取强排措施,产气恢复程度达51.9%;强干扰井8井次,采取连油分段排液,产气恢复程度30.2%,下一步计划继续优化中等干扰、强干扰井的措施排液强度及措施排液种类。

    1)通过井间压窜的典型事件剖析,明确压窜的特征,主要表现为产气量大幅下降,产液量大幅上升,压力一定程度的波动;结合大宁–吉县区块井间压窜特点,发现其类型主要分为压力波及、液体波及两大类。

    2)依据气井生产参数及实验数据,实现了井间压窜影响程度的定量刻画,并将井间压窜分为弱干扰、中等干扰及强干扰三大类,现场符合率介于81.8%~96.4%。

    3)通过灰色关联分析发现,井间距、水平段位置、 母井生产时间、平均单簇用液规模、天然裂缝与压窜程度的关联度较高,基于主控因素分析,从地质、工程、排采等方面提出了针对性的压窜预防对策,下一步建议针对性的细化应力场、压力场、裂缝场的刻画,强化压裂监测及现场新型试验工作,为井间压窜的预防提供进一步的科学支撑。

    4)现场试验表明,依据井间压窜影响程度,采取差异化、针对性的复产措施,压窜井复产效果显著,气井可快速恢复生产,以利于减缓压窜对气井正产生产的影响,同时也为气田的效益开采提供了有利的支撑。

  • 图  1   安新煤田矿井分布

    Figure  1.   Distribution of mines in Anxin coal field

    图  2   含(隔)水层综合柱状图

    Figure  2.   Composite histogram of aquifers (aquicludes)

    图  3   砂砾岩厚度和富水性分区特征

    Figure  3.   Thickness and water-rich characteristics of glutenite

    图  4   三轴声发射测试结果

    Figure  4.   Test results of triaxial acoustic emission

    图  5   砂砾岩含水层上下基岩厚度分布特征

    Figure  5.   Thickness characteristics of bedrock upper and lower the glutenite aquifer

    图  6   覆岩破坏现场观测成果

    Figure  6.   Field observation results for overburden failure

    图  7   相似模拟试验结果

    Figure  7.   Test result of similar simulation experiment

    图  8   巨厚砂砾岩富水演变示意

    Figure  8.   Schematic of water-rich evolution for giant thick glutenite

    图  9   水文地质结构模型

    Figure  9.   Hydrogeological structure models

    图  10   突水点位置及隔水保护层厚度

    Figure  10.   Location of water inrush points and thickness of water proof protective layer

    表  1   岩石矿物含量测试成果

    Table  1   Test results for rock mineral content

    岩性 各物质质量分数/%
    石英 斜长石 钾长石 铁白云石 方解石 菱铁矿 黏土矿物
    泥岩 32.5 2.9 1.7 3.3 59.6
    砂质泥岩 53.1 2.8 1.3 0.8 2.9 39.1
    粉砂岩 43.2 7.9 2.3 7.4 39.2
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    表  2   关键层层位统计分析

    Table  2   Statistical analysis of key layers

    岩性 容重/
    (kN·m−3
    弹性模量/GPa 层厚/m 累厚/m 关键层
    618钻孔 X1302钻孔 618钻孔 X1302钻孔 618钻孔 X1302钻孔 618钻孔 X1302钻孔 618钻孔 X1302钻孔 618钻孔 X1302钻孔
    黄土 黄土 18 18 0.1 0.1 137.62 7.62 137.62 7.62
    泥岩 泥岩 22.7 22.7 7.15 7.15 13.43 10.3 151.05 17.92
    粉砂岩 粉砂岩 23.2 23.2 8.63 8.63 23.88 6.72 174.93 24.64
    泥岩 泥岩 22.7 22.7 7.15 7.15 162.52 3 337.45 27.64 主关键层
    ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ···
    砂质泥岩 细砂岩 23.4 23.7 4.58 9.67 1.3 11.34 570.11 295 主关键层
    ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ···
    粗砂岩 13.5 25.5 2 14.6 1.65 11.73 577.26 323.63 亚关键层
    ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ··· ···
    粉砂岩 砂质泥岩 23.2 23.4 8.63 4.58 10.29 11.25 592.3 385.49 亚关键层 亚关键层
    泥岩 泥岩 22.7 22.7 7.15 7.15 2.1 1.63 598.76 425.13
    开采煤层 开采煤层 13.5 13.5 2 2 6.1 8.86 604.86 433.99
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    表  3   突水点统计情况

    Table  3   Water inrush points statistic

    矿井 工作面
    出水点
    距开切眼
    位置/m
    最大涌水
    量/(m3·h−1
    地质构造 突水模式
    新柏 3511 89 270 不受影响 I型
    4502 58 48 I型
    新窑 3501 728 35 背斜附近 III型
    3502 954 30 III型
    4502 1108 10 III型
    4503-1 864 20 III型
    4503-2 1285 26 IV型
    4504-1 973 20 IV型
    4504-2 1194 35 IV型
    4505 944 110 IV型
    大柳 1401 1476 94.1 不受影响 I型
    1402 1408 420 I型
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-12
  • 网络出版日期:  2024-02-28
  • 刊出日期:  2024-02-22

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