浅埋煤层综采工作面采空区自燃危险区域判定技术

为了解决浅埋煤层大采高综采面漏风严重,采空区自燃危险区域范围难以判定的问题。以柠条塔煤矿N1201综采面为例,采用采动裂隙相似模拟实验、SF6气体漏风通道检测技术、采空区两道预埋束管监测技术以及Fluent数值模拟等多种监测和应用手段,综合分析浅埋煤层大采高综采面采空区自燃危险区域。研究结果认为综采面因漏风严重,采空区距离工作面5~500m以深的采空区均属于自燃危险区域范围,尤其是2个顺槽的自燃危险性更大;同时也证明了采用多种监测技术相结合的方法判定浅埋煤层综采面采空区自燃危险区域范围的正确性。     

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。     

碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔工艺优化

针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现“射孔-增透-控粉”为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗。通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式进行压裂,并对工艺和关键工具进行优化。首先,优化防反冲蚀破坏一体化硬质合金圆锥收敛型喷嘴,能实现排量2.0～2.5 m³/min时,射流压力为16.5～25.8 MPa。其次,优化喷射器本体,能有效射穿套管、水泥塞,并射入岩石一定深度。配套一体化管柱顺利完成了煤层气U型水平井压裂和补射孔施工各8段,每段射孔时间15 min以上,并充分顶替返排煤粉,投产3年后产气量仍达到3500 m³/d以上,表明优化工艺达到了碎软低渗煤层改造效果。与连续油管分段压裂技术相比,油管拖动水力喷射压裂单段压裂作业成本降低了28.5%。     

注气提高煤层气开发效果适应性分析

详述了煤层气的赋存状态、吸附与解析机理,分析了注气提高采收率的3个机理:即恢复提高气藏产能、吸附置换及驱替作用.在此基础上,对比了注气前后煤层气产量的变化,指出了注入N2和CO2对煤层气开发的影响,最后给出了煤层气注气开发方式及实施方法,为注气提高煤层气开发效果矿场应用提供了理论与技术支持.     

基于MATLAB的压杆优化设计

建立考虑轴向稳定性和强度要求的阶梯型变截面压杆的优化模型，并使用MATLAB优化工具函数作为“黑箱”，按照所建模型的约束条件和目标函数建立M文件，调用优化工具函数，可以快速获得优化过程信息和结果。     

斜直井钻机在煤层气水平井中的应用

为实现高瓦斯矿井受采动卸压影响的下伏煤层瓦斯地面抽采,根据寺河矿5303工作面复杂工程地质条件,基于采动引起的底板岩层应力变化分区,通过对比常规直井和斜直井轨迹模拟结果,结合斜直井钻机参数特点,提出了使用斜直井钻机地面施工水平井抽放采动卸压瓦斯工艺技术;在此基础上,优化了斜直井钻井轨迹设计方法,有效指导了钻井施工,满足了地质目标要求。完井后自喷生产表明,使用斜直井钻机在复杂工程地质条件下施工煤层气水平井的技术是可行的。     

潜油电泵在煤层气丛式井中的改造研究

有杆泵排采设备在煤层气丛式井现场排采作业中普遍存在杆管偏磨、泵效低下的问题,影响着煤层气丛式井的连续平稳运行;而电潜泵机组应用于煤层气丛式井可从根本上避免上述问题。针对煤层气丛式井的生产特性,文章对常规电潜泵机组进行了技术改造研究,包括：排量改造、通过能力改造、加深泵挂工艺改造、防气技术等。通过这些改造,可使电潜泵排采技术形成为一套完善的煤层气丛式井排采工艺技术。     

基于WSN和FCS的刮板输送机监控系统的设计

提出并设计了基于WSN和FCS的刮板输送机监控系统,详细介绍了该监控系统的设计思路、网络结构和软件设计。该监控系统借助当前发达的测量技术、传感器技术和微电子技术,通过无线传感器网络实时获取刮板输送机的工作参数和环境参数监测刮板输送机的工作状况,并通过工业以太网络和现场总线控制系统实现对刮板输送机进行远程控制,从而大大提高了煤矿采煤工作效率。     

基于MATLAB的压杆优化设计

建立考虑轴向稳定性和强度要求的阶梯型变截面压杆的优化模型,并使用MATLAB优化工具函数作为"黑箱",按照所建模型的约束条件和目标函数建立M文件,调用优化工具函数,可以快速获得优化过程信息和结果.     

采动卸压下伏煤层瓦斯L型井抽采技术研究

为实现高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井受采动卸压影响的下伏煤层瓦斯抽采,以山西晋城矿区寺河煤矿3~#煤层5303工作面为研究对象,系统研究了3~#煤层采动卸压后下伏9~#煤层岩体的裂隙发育规律、应力分布特征和渗透性变化特性。数值模拟表明,工作面受采动影响垂向卸压范围可达71.43m,9~#煤层在底鼓变形带内,最大卸压值达到3.61MPa,使得该区域裂隙发育,渗透率提高。研究提出了一种煤矿瓦斯地面抽采新模式,即采用斜直井钻机地面施工L型井方式抽采经采动卸压的下伏煤层瓦斯,其研究成果对同类煤矿开采条件下高瓦斯和突出煤层瓦斯抽采工作具有重要指导借鉴意义。