晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

过采空区煤层气井地面抽采关键技术

为保证煤矿区煤层气资源超前预抽和连续性开发利用,抽采煤矿采空区下伏煤层的煤层气,已成为煤矿区煤与煤层气共采的重要课题之一。以山西晋城寺河矿井为例,分析了3号煤层采空区下伏岩层应力-应变分布规律、采空区下伏岩层裂隙演化规律和下伏煤层渗透率变化情况,根据采空区卸压效果和下伏煤层的煤层气解吸程度,揭示了过采空区煤层气井抽采机理。通过在采空区以上50 m位置对二开技术套管外安装裸眼封隔器和反扣装置,二开固井后,将反扣装置及以上套管进行回收,使三开固井实现全井段有效固井。从3号煤层采空区以上90 m至采空区底板20 m以下的二开钻进过程采用氮气钻进,研发了煤层气地面钻井过采空区成套系统,包括空压机组、制氮机和增压机组,对其机组参数进行了优化。基于以往寺河矿区煤层气井裂缝监测结果,优化压裂施工参数,适当缩小9号和15号煤层规模压裂。按照过采空区井抽采机理和产气特征划分了3种产气类型,分析了其产气规律。研究结果表明,9号煤层和15号煤层都位于采空区下伏底臌变形带内,3号煤层回采后,9号煤层和15号煤层渗透率分别提高了2.70倍和2.65倍,9号煤层渗透率提高到10×10^-15m...     

刍议煤层气(煤矿瓦斯)及其抽采

随着国家对煤矿安全生产重视程度的加强以及对煤层气这种新能源需求的增加,瓦斯抽采和煤层气抽采更加受到重视,并在越来越多的煤矿得到了推广应用。但到目前为止,煤矿瓦斯及瓦斯抽采、煤层气及煤层气抽采没有统一的定义,容易出现混淆的现象,给实际工作带来负面影响。为改变这种状况,促进今后的修改和规范使用,对相关概念进行了梳理和归纳,并提出了改进和完善的建议。     

成庄煤矿采空区煤层气地面井抽采试验

山西晋城矿区主采3#煤层,一般为大采高高强度回采,由此造成工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理压力大等问题。因此,利用采动卸压作用和采空区瓦斯抽采的运移规律,在成庄煤矿施工了采动区地面抽采试验井抽采本煤层采动影响区和采空区煤层气,并运用地面井逐级优化设计方法对试验井的布井位置、井型结构进行了优化。抽采试验结果表明:采空区瓦斯抽采浓度高达50%以上,有效地降低了工作面瓦斯治理压力,试验效果良好。     

淮南矿区煤矿煤层气抽采技术

根据淮南矿区实际，提出并研究了复杂特困条件下煤与煤层气共采技术。应用数值模拟、相似材料试验、工业性试验等方法，研究了开采煤层顶板煤层气抽采技术、开采保护层卸压增透抽采煤层气技术、地面钻井抽采采动影响区域煤层气技术等采动煤岩移动卸压抽采煤层气技术。以及原始煤层强化抽采煤层气技术的关键参数，全面考察了现场应用效果。     

晋城矿区废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究进展

废弃矿井煤层气资源丰富,抽采废弃矿井煤层气,已成为煤矿区煤层气的重要资源之一.基于山西晋城矿区废弃矿井煤层气抽采实际,系统介绍了废弃矿井采空区煤层气赋存特征及其地面抽采技术的研究进展,分析了废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究现状和存在的问题,提出了目前我国废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究面临的关键科学问题和研究内容.研究...     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术

从煤与瓦斯共采角度阐述了充分利用煤矿井下煤层采动过程中的卸压增透影响,采用地面井抽采的方式提高瓦斯抽采效果,解决工作面瓦斯涌出超限难题的方法;进而从抽采效果评估、地面井布井、多井型地面井结构优化和地面安全抽采等方面论述了高效、安全的采动区瓦斯地面井抽采技术。该技术方法在晋城矿区寺河矿、成庄矿和岳城矿等进行了集成应用,使地面井成功率由原来的20%提高到了90%,抽采量由原来的约500 m3/d提高到了10 000 m3/d以上。     

采空区煤层气抽采控制装置

针对当前采空区存在的残余瓦斯对采掘工作面造成的瓦斯积聚安全隐患的问题,设计了采空区煤层气抽采控制装置。装置采用PID控制技术、模糊控制技术和西门子S7-200系列PLC控制技术,对采空区煤层气抽采管道进行全程监控。装置试运行结果表明,在采空区的残存瓦斯抽采控制中,有效地控制了抽采参数。     

煤矿区煤层气地面井抽采技术适用性评价

在地面钻井过程中,由于准备工作不充分,对区域客观条件考察不明确等问题导致井身损毁或产能不达标的情况时有发生,为解决这一问题,对影响煤矿区煤层气地面井抽采技术适用性的因素进行了深入分析,得出其主要影响因素为：煤层气可采资源量(煤层厚度、含气面积、含气量),水文、地质条件(水动力条件、地质构造条件),井眼稳定性(煤体结构、地应力、化学因素),以及地形地貌特征。建立了以层次分析法+模糊综合评判法为基础的煤层气地面井适用性评价指标体系,并以寺河煤矿为例,对影响地面井抽采技术适用性的主要因素进行评判,实例验证了此种方法的可靠性,可为煤层气井上下联合抽采技术的适用性研究提供参考。     

我国煤矿区煤层气井上下联合抽采研究进展

煤矿区井上下联合抽采是煤层气开发的重要形式。首先,介绍了井上下联合抽采的技术内涵和实现方式,分析了井上下联合抽采发展现状及存在的问题,包括煤层气井上下开发方式和施工技术的联合,施工技术的联合又分为条带式井上下联合、地面井与井下长钻孔连通压裂联合、立体压裂联合、顶板压裂联合、井/孔对接联合。随后,针对煤层气井上下联合抽采需求及存在的问题,研究了地面直井与井下近水平钻孔联合抽采煤层气技术,实现了抽采通道和抽采工艺的联合。最后,对井上下联合抽采技术发展进行了展望。     

采动影响下地面井煤层气抽采技术研究

建立覆岩移动变形模型,分析了覆岩各岩层沉降变形及剪切变形特征,给出了套管在覆岩作用下的剪切、拉伸变形破坏形式,建立地面井"S"型剪切变形数学模型函数及离层拉伸变形数学模型;通过对采煤后覆岩裂隙形态的分析,根据采煤工作面瓦斯流动特征,获得了采动影响下瓦斯地面井布井基本原则,设计了采动影响下瓦斯抽采地面井结构,在晋煤集团成庄矿、寺河矿应用该技术,取得很好的抽采煤层气效果,解决了采煤工作面瓦斯治理难的问题,抑制了瓦斯超限,保障了煤矿回采的安全,取得了很好社会经济效果。     

淮南矿区地面钻井抽采瓦斯技术实践

在应用地面钻井抽采矿井采空区瓦斯的过程中，为了提高地面钻孔的稳定性及瓦斯抽采效果，采用CFD数值模拟和考察试验的方法研究了影响地面钻孔抽采效果和服务期限的不同因素．研究结果表明：地面钻井抽采将很大程度上减小工作面回风流的瓦斯含量，且抽采效果受到煤层条件和钻井位置的制约，通过对试验钻井破坏情况分析，钻井布置在靠近回风巷侧30m以内，可能会提高钻井的稳定性和服务期限．本文对地面钻井抽采采空区瓦斯技术的推广应用具有重要的指导意义．     

中国煤层气抽采和利用量加大

从煤矿瓦斯防治部际协调领导小组获悉,2009年中国煤层气抽采量有望达65亿m^3,利用量达25亿m^3。 中国煤层气抽采和利用量逐年加大,瓦斯抽采2005年23亿m^3,2007年44亿m^3,2008年超过50亿m^3。其中,9个省（区）和9个矿区瓦斯抽采量超过1亿m^3。地面煤层气开发从无到有,2005年实现了零的突破,2007年3．2亿m^3。截至2008年,共钻探各类煤层气井约3400口,初步形成了规模。但是,中国目前煤层气抽采量与煤层气资源量（约36．7万亿m^3）很不协调。2008年,地面煤层气产量仅完成规划目标的10％左右。     

高瓦斯低透气性薄煤层地面瓦斯抽采井设计及优化

地面井瓦斯抽采技术是解决薄煤层煤与瓦斯安全高效共采的主要途径。针对铁法矿区小青矿高瓦斯低透气性刨煤机工作面,通过工程实践和理论分析,确定出了地面井抽采瓦斯技术参数;利用CFD(Computational Fluid Dynamics计算流体力学)模拟,得出了薄煤层长壁工作面地面井抽采瓦斯过程中瓦斯流动规律,并通过地面井(群)位置的优化,提出了地面井布置原则。该项技术的开发,为我国高瓦斯低透气性薄煤层煤与瓦斯安全高效共采提供了新的模式。     

采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析

以淮南矿区为实例,以实现远程卸压煤层气地面直井高效抽采为目的,研究了远距离保护层开采对被保护层的卸压增透作用及远程卸压煤层气解吸、渗流、运移及富集机理。结果表明研究区位于弯曲下沉带内远程卸压煤层气主要来自被保护层中的充分卸压区及部分卸压区,采动造成的层外卸压作用使吸附于煤层中煤层气得到解吸,同时通过采动增加裂隙和减小有效应力的双重作用大幅增加了被保护层渗透性。卸压煤层气采动初期富集于采空区中部的上覆被保护层中;采动后期富集于采空区四周由采动影响线和压实线确定的O形圈内。     

煤矿采动影响区瓦斯地面井抽采试验研究

针对寺河煤矿煤层瓦斯含量高、吸附能力强、瓦斯抽采利用技术相对薄弱等问题,提出工作面采动影响区瓦斯地面井抽采技术方案,并在寺河煤矿W2301工作面进行试验.地面井抽采期间,70d内累计抽采瓦斯约33.7万m3,平均抽采能力4m3/min,气体浓度约40％,工作面瓦斯浓度平均降低26.5％,工作面平均排风量降低至16.4m...     

煤矿采动区煤层气井地面抽采设备体系成套化研究

地面钻井抽采煤矿采动区和采空区瓦斯是近年来逐步发展起来的瓦斯抽采新技术,是快速降低煤矿瓦斯最直接有效的途径。针对目前抽采现场受道路、场地等因素制约、在运输、安装等方面存在困难以及现场设备布置分散、不利管理和维护等问题,提出设备成套化的理论体系。该体系主要有真空泵、发电机、循环水箱、防火防爆等设备,所有设备撬装组合成一体式抽采设备,在有效解决以上问题的同时还具有对地形适应性强、占地面积小、减少设备安装及回收时间,提高工作效率、节约设备运输、安装及回收成本等优势,便于现场操作与管理。     

湖南煤层气地面钻井抽采技术展望

在煤层气地面抽采技术日趋成熟的今天,湖南高瓦斯煤矿因"先抽后掘、先抽后采"生产停滞不前。将矿井瓦斯作为一种洁净能源开发利用,既解决了制约煤矿生产的安全问题,又为社会提供了新的能源。文章从煤层气生成、储存理论及抽采技术的发展入手,探讨了科学理论与具体实际的有机统一,以省内高瓦斯矿区煤层气开发利用为目的,以求煤层气地面抽采技术有一个新的提高,以加速湖南煤炭工业的发展。     

安徽出台加快煤矿瓦斯抽采利用的实施意见

安徽省政府办公厅日前出台《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的实施意见》，从11个方面落实煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用政策：①煤层气抽采利用项目建设用地，按国家有关规定予以优先安排；②对地面直接从事煤层气勘查开采的企业，2020年前按国家有关规定申请减免探矿权、采矿权使用费；③对地面抽采煤层气暂不征收资源税，对煤层气勘探开发作业和开采利用的设备、仪器、零附件、专用工具及监测监控设备，免征进口税和进口环节增值税，2020年前，对煤层气抽采企业的一般纳税人抽采煤层气实行增值税先征后退政策；④煤炭开采企业综合利用本企业在开采过程中产生的煤层气做主要原料进行生产的所得，自生产经营之日起，免征企业所得税5a；     

淮南矿区地面钻井抽采瓦斯技术实践

在应用地面钻井抽采矿井采空区瓦斯的过程中,为了提高地面钻孔的稳定性及瓦斯抽采效果,采用CFD数值模拟和考察试验的方法研究了影响地面钻孔抽采效果和服务期限的不同因素.研究结果表明地面钻井抽采将很大程度上减小工作面回风流的瓦斯含量,且抽采效果受到煤层条件和钻井位置的制约.通过对试验钻井破坏情况分析,钻井布置在靠近回风巷侧30 m以内,可能会提高钻井的稳定性和服务期限.本文对地面钻井抽采采空区瓦斯技术的推广应用具有重要的指导意义.