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煤炭学报 2025年第2期50卷 1276-1293页

作者：张海涛许光泉陈晓晴李旭李子璇张延喜张刚贺江辉安徽理工大学煤炭行业矿井水害探查与预警工程研究中心安徽淮南232001 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 淮南矿业集团谢桥煤矿安徽阜阳236221

为探究煤矿井下不同环境区域的微生物群落特征及其对环境因子的响应,以安徽淮南谢桥煤矿为研究对象,在涉及矿井水来源、形成和汇集全过程的8个井下区域(井筒、岩巷、煤巷、采煤工作面、采空区、水仓、砂岩水出水点和灰岩水疏放点)中采集... 详细信息

为探究煤矿井下不同环境区域的微生物群落特征及其对环境因子的响应,以安徽淮南谢桥煤矿为研究对象,在涉及矿井水来源、形成和汇集全过程的8个井下区域(井筒、岩巷、煤巷、采煤工作面、采空区、水仓、砂岩水出水点和灰岩水疏放点)中采集了24份水样,进行水化学成分和微生物16S rRNA基因高通量测序检测,并利用多元统计等方法进行序列数据处理。结果表明:①井筒水的水化学类型为Cl-Na·Ca型,砂岩水和采空区为HCO_(3)·Cl-Na型,其余区域均为Cl-Na型。在不同环境区域水体中,Na^(+)、Cl^(−)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)和Fe含量存在显著变化。②井下水仓水中微生物的丰富度和多样性最高,而岩巷水中最低。24个样本共检测到55个菌门和621个菌属,其中Pseudomonadota、Bacteroidota和Nitrospinota为优势菌门,Hydrogenophaga和Pseudomonas为优势菌属。Pseudomonadota在岩巷水中丰度最高,在灰岩水中丰度最低;Bacteroidota在水仓水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低;Nitrospinota在灰岩水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低。Hydrogenophaga在各区域水体中的丰度均较高,Pseudomonas主要分布在岩巷水中。③该煤矿井下微生物群落结构和分布受pH影响最强,其次还与营养元素(如C、N和S)、Temp、DO、ORP、Fe、Mn和Sb等氧化还原敏感物质有关。④FAPROTAX分析显示,该煤矿井下微生物群落普遍具有化学异养和需氧化学异养的功能。不同环境区域水体中的微生物群落表现出多样的生态功能,涵盖了从基本的代谢活动(如物质循环和能量转换)到复杂的环境修复过程(如污染物降解和水质改善)。这些功能不仅维持了煤矿井下水体的生态平衡,还在生态系统的调节和修复中发挥了重要作用。

关键词：煤矿井下微生物群落水化学成分环境响应生物地球化学作用

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煤矿未采区地面水平井全周期施工效果相互作用机制及开发建议

引用

煤炭科学技术 2025年第3期53卷 356-369页

作者：张寨男杨科华心祝叶春辉叶敏刘文杰池小楼吕鑫安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232001 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心安徽淮南232001 淮南矿业集团煤层气开发利用有限责任公司安徽淮南232001

为探究煤矿未采区地面水平井不同层位压裂效果差异,揭示瓦斯治理全周期各阶段工程施工效果的相互作用机制,结合朱集东矿ZJ2−1与ZJ2−2井施工现状,从压裂施工规模、压裂施工曲线和测压降数据角度,分析各段及各层位压裂效果的差异,并与微... 详细信息

为探究煤矿未采区地面水平井不同层位压裂效果差异,揭示瓦斯治理全周期各阶段工程施工效果的相互作用机制,结合朱集东矿ZJ2−1与ZJ2−2井施工现状,从压裂施工规模、压裂施工曲线和测压降数据角度,分析各段及各层位压裂效果的差异,并与微地震监测结果对比验证;分析钻井、压裂效果对气水产出效果的影响及停产诱因,揭示地面水平井钻井、压裂与排采工程全周期之间的相互作用机制,提出煤矿未采区地面水平井瓦斯治理过程面临的关键问题及建议。结果表明:ZJ2−2井较ZJ2−1井与ZJ2−1井的煤层较顶、底板压裂的裂缝打开效果好,而微地震结果显示顶底板压裂较煤层压裂效果好,这是由于压裂效果好不但需要裂缝均匀打开,还需要确保裂缝持久性高。钻井效果体现在钻井轨迹与井筒稳定2个方面,钻井轨迹不仅会直接影响井筒稳定,还会影响压裂效果,压裂施工会降低井筒稳定,而井筒稳定是保障排采工程顺利进行的基础。井筒稳定性受钻井层位、压裂施工、储层岩层与长期浸水等因素的影响均不可忽视,压裂效果好只是排采效果好的必要条件,排采效果的好坏很大程度上还受井筒稳定性与排采制度精细化程度的影响。两口井排采阶段均可划分为返排、上产、稳产、停产和再产气5个阶段,ZJ2−1井的返排率较大且大于1,说明存在邻近水源的侵入,导致压裂效果较好的ZJ2−1井的产气效果较差。最后,从地面水平井瓦斯治理技术优选、钻井轨迹精准控制、井筒稳定性控制、排采制度优化和水赋存环境探测等角度总结了煤矿未采区地面水平井瓦斯治理过程中存在的关键问题,并给出相应的开发建议,以期为煤矿未采区地面水平井瓦斯治理提供思路。

关键词：煤矿未采区地面水平井钻井轨迹分段压裂效果气水产出相互作用机制

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