地面群孔瓦斯抽采技术应用研究

为保证新集一矿突出煤层13-1煤北中央采区的安全开采,先后开采131103、131105等11-2煤层工作面作为保护层。首先在上述两个工作面共布置了6个地面钻孔,建立了地面群孔瓦斯抽采系统,预抽采动区被保护层13-1煤瓦斯。接下来对地面钻孔抽采瓦斯参数进行了考察,主要包括基于示踪技术考察了131105工作面采动卸压地面钻孔走向及倾向瓦斯抽采半径,统计分析被保护层瓦斯抽采率,同时就地面群孔与井下底板巷穿层钻孔瓦斯抽采两种方法进行了抽采率、工程费用等方面的对比。研究结果表明：新集一矿的地层条件下地面钻孔抽采煤层卸压瓦斯沿煤层倾向和走向的抽采半径分别不小于160m和240m;采动区地面群孔瓦斯抽采率达35%以上;地面钻孔相对比井下底板巷,在抽采瓦斯方面具有技术上可靠、安全、经济等优点。     

煤与瓦斯突出微观机理探索研究

为进一步研究煤孔隙结构对煤与瓦斯突出的影响,采用低温CO2吸附法、低温N2吸附法、压汞法以及小角X射线散射(SAXS)等方法,对8种不同瓦斯赋存条件下煤样全孔径(0.35～11 000 nm)分布进行了测试和综合表征.结果表明:煤样的开孔纳米孔隙(直径≤100 nm)占总孔容最高达92.7％,比表面积占总比表面积98％...     

黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T_2谱及气水相渗特征与控制因素

通过核磁共振(NMR)与气水两相相对渗透率实验,描述黔西比德-三塘盆地煤储层NMR T2谱与气水相渗特征,并结合压汞、最大镜质体反射率以及煤物质组成等基础测试,从煤级、显微组分、孔隙结构等角度分析主要控制因素,最后通过与沁水盆地高煤阶煤储层、美国中-低煤阶煤储层相关结论进行对比,揭示本区煤层气开发潜力.研究结果表明:本区煤储层以无烟煤为主,NMR T2谱呈双峰态分布,不可动峰明显而可动峰微弱,揭示束缚水饱和度高,有效孔隙度较低,两峰相互分离,截止值T2c为10ms,对应孔隙直径约为100nm,表明扩散孔(100nm)和渗流孔(100nm)之间连通性差.T2谱特征与压汞孔隙结构具有良好的匹配性,即微小孔发育、中大孔不发育,中孔比例极低,孔隙类型以半封闭孔为主,连通性较差,说明煤级控制之下的孔隙结构决定了T2谱的形态特征.气水相渗特征受控于孔隙结构、煤级、显微煤岩组分等因素,本区相渗条件总体优于沁水盆地南部,但相比于美国中-低阶煤储层,仍然表现出残余水饱和度高、残余水条件下气体相对渗透率低、气水两相流区间窄等特点,揭示本区煤层气开发面临着我国高煤阶煤储层普遍存在的解吸与渗流瓶颈问题.     

湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩微观孔隙特征及主控因素

随着中国页岩气研究的不断深入,页岩储层微观孔隙特征的研究越来越受到众多学者重视。为了深入了解湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩孔隙特征,综合利用扫描电镜、氩离子抛光-场发射扫描电镜、氮气吸附/脱附试验以及核磁共振试验等对页岩孔隙特征进行定性观察和定量表征,并结合有机地球化学分析数据以及岩石矿物全岩定量分析结果,探讨页岩孔隙发育的主控因素。结果表明:湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩发育6种孔隙类型,主要有粒内孔、粒间孔、黏土矿物层间孔、有机质孔隙,还可见部分黄铁矿晶间孔以及微裂缝;页岩孔径大小主要分布在2~5 nm之间,以中孔隙为主,还发育少量微孔隙和大孔隙,峰值在2~5 nm之间的孔隙是页岩孔隙体积的主要贡献者;页岩孔隙结构类型以板状孔等狭缝形孔为主,还发育部分圆筒形孔、锥形管孔等;总有机碳主要控制页岩微孔隙、中孔隙的发育,黏土矿物含量主要影响页岩中孔隙的发育,而脆性矿物含量控制页岩大孔隙的发育。     

青西区块裂缝性储层微观特征及意义

玉门油田青西区块下白垩统泥质岩类和白云岩类储层具有裂缝、孔洞和孔隙的复杂储渗空间,其毛管压力曲线明显呈阶梯状形态特征.根据裂缝、孔洞和孔隙的毛管压力曲线特征,可分别计算裂缝孔隙度、孔洞孔隙度和岩石孔隙度,以及裂缝宽度、连通孔洞的孔喉直径和连通孔隙的孔喉直径.根据毛管压力曲线上各储渗段的发育情况,玉门油田青西区块储层可分为裂缝-孔隙型、裂缝型、裂缝-孔洞型及裂缝-孔洞孔隙型.最后提出了反映裂缝性储层孔隙结构特点的参数-连通系数.     

鄂尔多斯盆地东缘煤储层渗流孔隙分形特征

基于压汞试验,分析了鄂尔多斯盆地东缘14个矿区56件煤样储层孔隙的分形特征,通过分维数与煤储层渗透性的比较,得出孔隙体积分维数与煤储层渗流孔隙的渗透性关系.结果表明,煤储层压汞孔隙分形尺度为孔直径86 nm～1 000μm,体积分维数2.75～3.24,在区域分布上呈自北向南降低的趋势,与煤变质程度、灰分、矿物含量呈负相关关系,与水分、中孔含量及视孔隙度(>5%)呈正相关关系.储层渗透性的分形表征与分形维数、分形尺度及分形孔隙的分布连通性多因素相关,但在储层孔隙率较低的情况下,分形孔隙的分布连通情况对渗透性起决定性作用.     

漳村矿峰峰组隔水关键层孔隙性实验研究

随着诸多华北石炭二叠系煤田进入下组煤开采,研究奥陶系峰峰组地层岩溶发育规律及能否为下组煤开采提供隔水屏障十分重要.以潞安矿区漳村矿下组煤补充勘查漳54号水文地质孔为取样孔,通过岩石薄片鉴定、X射线荧光光谱分析、岩石微结构分析等综合试验,分析了峰峰组岩性、孔隙结构特征及其垂向分布规律.研究表明:峰峰组上段为泥晶至细砂晶灰岩,下段为石膏与白云岩互层;上段灰岩孔隙类型以晶间孔隙、溶蚀孔隙、缝合线等次生孔隙为主,为泥质、方解石、石膏充填,岩溶不发育,平均孔隙度仅1.15%,体积中值孔径0.028 8 μm,面积中中值孔径0.009 8 μm,最大连通孔喉直径约0.02～0.04 μm,细小和超毛管微孔隙占总孔隙体积的70%以上,重力和毛细水运动微弱,属于低孔隙低渗透性介质;峰峰组上部和下部存在隔水层,中间为弱含水层岩性组合,峰峰组可利用隔水关键层的厚度为142 m.为判断、确定奥陶系项部隔水关键层提供了岩石学和微结构方面实验依据.     

安徽新集五矿11—2煤层开采地质条件研究

本文通过对大量的资料整理分析，找出了正在建设中的新集五矿１１－２煤层的岩层沉积特征，厚度变化规律，夹矸发育情况，空间赋存状况，顶板岩性分布规律等，为下步１１－２煤合理开采和积极防灾提供了地质依据。     

重庆松藻矿区打通一矿M_8煤层瓦斯赋存地质规律

以重庆松藻矿区打通一矿为研究区,基于瓦斯地质理论,探讨了地质构造、煤厚、埋深、有效埋深以及顶底板岩性等地质因素对主采煤层M8煤层中瓦斯赋存的影响规律.通过数理统计的方法构建了各因素与瓦斯含量的回归方程,并对其进行了显著性检验.研究结果表明,煤厚、埋深等是影响打通一矿M8煤层瓦斯含量分布的主控因素,褶皱构造对瓦斯局部富集具有重要影响,而顶底板区域内岩性比较稳定,有利于瓦斯的保存,但不是引起含气性变化的主要因素.     

基于氩离子抛光-SEM和ImageJ软件的页岩储层孔隙结构分析——以中扬子地区陡山沱组为例

为分析页岩储层孔隙结构,分析核磁共振、CT扫描、SEM、压汞法、氮气吸附法等方法,提出基于氩离子抛光-SEM技术与ImageJ软件结合的改进的页岩储层孔隙结构分析方法.首先,利用氩离子抛光-SEM技术获得中扬子地区陡山沱组页岩孔隙图像,将页岩分为有机质孔隙、粒间孔隙、粒内孔隙和微裂缝等4种孔隙类型;孔隙形态分为不规则多边形孔隙、近圆形孔隙、复杂网状孔隙、脉状或条带状孔隙等4类;然后,利用ImageJ软件定量分析陡山沱组页岩孔隙SEM图像.结果表明:中扬子地区陡山沱组页岩有机质孔最发育,粒间孔次之,粒内孔最不发育;粒间孔和粒内孔的孔隙直径较有机质孔的大;页岩的孔隙率为0.49%~1.21%,总孔隙率为2.86%.该方法实现对页岩储层孔隙结构的定性分析和定量表征,以及对储层的定量评价,研究结论对页岩储层孔隙结构分析具有参考意义.     

基于液氮吸附实验的煤层夹矸孔隙结构特征研究

煤层夹矸存在孔隙,具有吸附气体的能力。为研究沁水盆地新景矿煤层夹矸孔隙特征,选择8#煤层夹矸和15#煤层夹矸进行液氮静态吸附法实验研究。根据实验结果对新景煤矿8#煤层夹矸和15#煤层夹矸孔隙结构特征中的比表面积、孔径、孔径占比进行分析。结果表明:新景8#煤层夹矸主要以微孔和小孔为主,微孔和小孔占总孔比的92%以上,新景15#煤层夹矸主要由微孔、小孔和中孔为主,微孔、小孔占67%,中孔占到32%左右。微孔、小孔孔径大小与比表面积和吸附量有较强的相关性。     

淮南潘集一矿11—2煤层层间滑动构造研究

潘集一矿11—2煤层间滑动构造发育,层滑构造特征表现为顶底板揉皱楔入煤层中使得煤层破碎,煤质变差,顶底板凹凸变化。煤层厚度变化大,稳定性差,薄煤带发育。矿区层滑构造主要分布于中西区浅及中深部位置,对煤层厚度影响较大。为了探明矿区层滑构造的成因机理,对矿区层滑构造特征及其类型进行了研究。结果表明：潘集一矿11—2煤层滑构造主要表现形式为断裂式层间滑动,说明矿区层滑构造主要是受矿区断层的牵引作用所致。将11—2煤层滑构造分为揉皱型、断滑型和断裂型,矿区西部层滑构造主要表现为断裂型和断滑型,中部主要表现为揉皱型和断裂型,东部未开采区主要表现为断滑型,为矿区生产部署提供了参考依据。     

利用SF_6示踪技术测试煤层瓦斯抽采半径

为了合理布置煤层抽放钻孔数量,采用SF6示踪技术测定煤层瓦斯抽采半径。沿煤层布置一排试验钻孔,选定其中某几个孔作为SF6释放孔,其余作为抽采试验孔,在一定的抽采负压条件下,通过观测抽采试验孔的瓦斯浓度随时间的变化情况,可以确定煤层瓦斯抽采半径。在朱集矿的试验中,通过一个月的连续观测,测得该矿11-2煤层瓦斯抽采半径可以达到5 m。利用SF6示踪气体可以较好的测定煤层瓦斯抽采半径。     

Fissure evolution and evaluation of pressure-relief gas drainage in the exploitation of super-remote protected seams

Based on nonlinearity contact theory and the geological structure of the Xieqiao Coal Mine in the newly developed Huainan coal field, rock movements, mining fissures and deformation of overlying strata were simulated by using the interface unit of FLAC3D to evaluate the pressure-relief gas drainage in the exploitation of super-remote protected seams. The simulation indicates that the height of the water flowing fractured zone is 54 m in the overlying strata above the protective layer. The maximum relative swelling deformation of the C 13 coal seam is 0.232%,while the mining height is 3.0 m and the distance from the B8 roof to the C13 floor is 129 m, which provides good agreement with a similar experiment and in situ results. The feasibility of exploitation of a super-remote protective coal seam and the performance of the pressure-relief gas drainage in a super-remote protected layer are evaluated by comparisons with practice projects. It demonstrates that the relieved gas in the super-remote protected layers could be better drained and it is feasible to exploit the B8 coal seam before the C13 super-remote protected coal seam. The method is applicable for the study of rock movements, mining fissures and deformation of the overburden, using the interface unit to analyze the contact problems in coal mines.     

Coal seam drainage enhancement using borehole presplitting basting technology——A case study in Huainan

Xinji No. 2 underground coal mine extracts the coal seams #4 and #5. These two seams are highly gassy and gas drainage is required to control mine gas emission and reduce outburst risk. Because the seam permeability coefficient is very low and around 0.1 m~2/(MPa~2·d), a number of technologies have been trialled to enhance the seam permeability prior to gas drainage. Of these technologies trialled, the deep borehole presplitting blasting technology has been proven to be quite effective in increasing permeability. In Xinji No. 2 mine it doubled or sometimes tripled gas drainage volume. This paper describes the technology, its application in the enhancement of seam permeability in Xinji No. 2 coal mine, and its effect on gas drainage performance.     

Pore characterization of different types of coal from coal and gas outburst disaster sites using low temperature nitrogen adsorption approach

To characterize the pore features of outburst coal samples and investigate whether outburst coal has some unique features or not, one of the authors, working as the member of the State Coal Mine Safety Committee of China, sampled nine outburst coal samples(coal powder and block) from outburst disaster sites in underground coal mines in China, and then analyzed the pore and surface features of these samples using low temperature nitrogen adsorption tests. Test data show that outburst powder and block coal samples have similar properties in both pore size distribution and surface area. With increasing coal rank, the proportion of micropores increases, which results in a higher surface area. The Jiulishan samples are rich in micropores, and other tested samples contain mainly mesopores, macropores and fewer micropores. Both the unclosed hysteresis loop and force closed desorption phenomena are observed in all tested samples. The former can be attributed to the instability of the meniscus condensation in pores,interconnected pore features of coal and the potential existence of ink-bottle pores, and the latter can be attributed to the non-rigid structure of coal and the gas affinity of coal.     

朱仙庄煤矿Ⅱ831工作面区域条带消突技术研究

为了解决无保护层的煤层区域瓦斯治理的难点,分析了朱仙庄矿煤层及瓦斯赋存状况,提出了在不具备开采保护层的区域内,采用底板穿层钻孔区域防突措施,对掘进巷道进行打钻预抽。在详细介绍底板穿层钻孔的布置、抽采和计量方式的同时,通过理论计算和实际掘进作业两个方面,共同验证了底板穿层钻孔条带预抽区域措施可行性和可靠性,进而为穿层钻孔预抽区域措施在矿区的推广应用提供了范例。     

海孜煤矿构造变形及其对煤厚变化的控制作用

分析了海孜煤矿岩、煤层组合特征 ,总结了 7,8,9,1 0煤层的断层、层滑构造和煤厚变化情况 ,探讨了断层与层滑构造的形成机制以及构造变形对煤厚的控制作用 .结果表明 :7,8,9,1 0煤层等软弱层属于塑性层 ,而各煤层及顶底板岩层组合及构造变形又有较大区别 .在多期构造应力场作用下 ,7,8,9煤层以层滑构造发育为主 ,形成煤层急剧增厚变薄带 ,并见压剪和张剪性两种层间断层 ;1 0煤层以中小型剪切式断层为主 ,层滑构造发育程度次之 ,煤厚变化幅度较小 .断层和层滑构造又存在密不可分的组合关系     

红菱煤矿开采保护层对 煤岩体透气性的数值模拟

以红菱煤矿保护层开采为工程实例,通过开采11#煤层,对存在煤与瓦斯突出的7#煤层和12#煤层进行 卸压,利用FLAC3D数值模拟中小同步开挖的渗透率变化情况,对保护层开采过程中煤岩体的渗透性进行了分 析,得出了煤岩体透气性变化规律。结果表明:煤岩体的透气性随着工作面推进不断增强;开采保护层上覆岩体 的渗透率明显比底板岩体的渗透率大;卸压效果越好,渗透率越大。