注气置换煤层瓦斯技术研究现状及应用前景

为深入研究注气置换煤层瓦斯技术在煤矿生产过程中促抽和促排瓦斯方面的应用,总结了注气置换煤层瓦斯技术在煤层气开采和煤矿瓦斯灾害治理领域的研究现状,结果表明:该技术不仅提高煤层气采收率,还能有效提高瓦斯排放和抽采效果,达到快速消突的目的。并分析注气置换煤层瓦斯技术存在的缺陷,为该技术的推广应用提供了科学、合理的研究思路。     

基于微波注热的煤层瓦斯抽采数值模拟研究

为研究微波注热下煤层瓦斯运移采出规律,基于瓦斯微波注热抽采电磁-热-流-固耦合模型,进行了微波注热下瓦斯抽采数值模拟研究,分析了不同微波频率、微波功率和初始渗透率下煤层温度和产气演化规律。数值模拟结果表明：微波注热时,注热处煤层温度快速升高,热量通过热传递和热对流作用向低温区域传递,高温范围不断由注热处向气井扩展;对比0.915 GHz和2.45 GHz两种不同微波频率,低频微波更有利于增强微波热效应;对比0, 500, 1000, 1500 W四种不同微波功率,相对于常规开采,微波注热能极大促进瓦斯解吸和运移,瓦斯含量大幅度降低,增大微波功率对提高瓦斯产量有积极作用;采用增渗措施提高初始渗透率并配合微波注热,可以进一步提高瓦斯抽采率。     

近距离煤层采空区瓦斯抽采对注氮效果的影响研究

以乌兰煤矿II020803工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测对近距离煤层采空区瓦斯抽采对注氮效果影响进行研究。研究结果表明:在遗煤氧化过程中会造成采空区内氧气浓度分布不均,氧气会从高浓度区域向低浓度区域扩散。在工作面正常推采过程中,可认为采空区内气体扩散与传热过程是稳态过程,最终会达到氧浓度扩散与反应的平衡。瓦斯抽采过程中,对于高浓度氮气聚集区,氮气能够起到惰化采空区的作用,但所惰化的区域较小。对于采空区深部区域,所注入的氮气并没有起到惰化的作用,仅起到代替采空区漏风,惰化效果不明显。     

基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量测定抽采半径技术研究

瓦斯抽采半径直接影响着瓦斯抽采率的大小,是煤层瓦斯预抽钻孔布置的主要依据。分析现有测定方法,提出基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量的测定方法,可准确测定瓦斯抽采有效半径,并应用回归分析方法推导了瓦斯抽采半径的测定依据。选取贺西矿4#煤层进行了现场试验,对现场抽采孔进行了连续60天的流量监测,并结合验证孔瓦斯残留量和预抽率进行对比验证,准确测定出瓦斯抽采时间达到180天时,钻孔瓦斯抽采半径为6.5m,钻孔间距可设置为13m。     

多煤层穿层钻孔瓦斯抽采比例计算方法研究及应用

为了有效地测定多煤层穿层钻孔联合抽采各煤层瓦斯抽采比例,准确掌握瓦斯抽采情况,提出了相应的计算方法,并在青龙煤矿21605底抽巷展开现场试验。计算该试验区域瓦斯抽采比例时,考虑到瓦斯抽采范围近似圆柱形,提出将试验单元内煤炭储量分别与瓦斯抽采前、后瓦斯含量的乘积计算出瓦斯抽采相关量,抽采比例跟该试验单元煤层厚度、瓦斯含量和密度相关。结果表明：采用工程实测方法测定的多煤层瓦斯抽采比例为：M18煤层占46.37%,M17煤层占12.67%,M16占40.94%。试验结果能满足实际工程需要,为青龙煤矿现场瓦斯抽采提供一定指导意义。     

注热强化煤层气抽采的试验研究及工业应用

煤层气作为煤层中主要的清洁能源,其高效抽采和利用,将有利于提高资源利用率和保障煤矿安全生产。然而,甲烷的强吸附性和煤层的低渗透性,导致煤层气的采收率特别低。基于能量守恒方程,完善了注热强化煤层气抽采的理论,在实验室和煤矿井下分别进行了注热强化煤层气抽采的试验,研究了不同条件下甲烷的解吸规律和注热对煤层气抽采的促进作用。室内试验结果表明,注水解吸、自然解吸和注热解吸3种条件下的煤样终态解吸率分别为12%、37%和81%。定量计算结果表明,自然解吸和注水解吸后的注热强化解吸,分别可以增加46%和68%的解吸率,证明了注热具有强化甲烷解吸以及解除水锁效应的作用。阳泉矿区现场试验结果表明,注热方法不仅可以提高煤层气的抽采率,还可以缩短煤层气的抽采时间。注热方法可以将煤层气的浓度和日产气量分别提高10倍和100倍,其中最大煤层气浓度和最大日均产气量分别为98%和123 m3/d。8号注热钻孔的有效注热半径超过5 m,并且注热后的抽采阶段是煤层气高效抽采时间段。研究结果可为注热强化煤层气抽采的现场应用和煤矿井下局部瓦斯的防治提供参考。     

相邻煤层钻孔抽采瓦斯效果的观测和分析

根据相邻煤层钻孔瓦斯抽采流量与时间的观测数据,计算了贺西煤矿3号和4号煤层钻孔瓦斯初始流量、衰减系数、煤层透气性系数。研究表明3号煤层卸压保护开采,使4号煤层钻孔瓦斯初始流量和极限抽采量小于3号煤层,而衰减系数和煤层透气性系数却大于3号煤层;影响钻孔瓦斯流量和浓度主要因素是封孔质量。因此,建议延长3号煤层抽采时间,加大4号煤层孔间距,提高封孔质量以提高各煤层综合抽采效果。     

突出煤层上保护层开采瓦斯卸压技术研究

针对煤层开采过程中煤与瓦斯突出危险性大的问题,以谢一矿5111工作面为试验工作面,结合煤层群赋存条件,通过预测工作面的瓦斯涌出量,提出了风排、尾抽、尾排、C_(15)顶板高位巷抽放和C_(13)底板巷上向钻孔卸压抽放相结合的综合措施。研究结果表明:C_(15)煤层的合理开采使得C_(13)煤层的残余瓦斯含量4.3 m~3/t,残余瓦斯压力0.48 MPa,无突出危险。     

本煤层瓦斯抽采钻孔注浆封孔工艺优化应用

针对云冈煤矿2163首采工作面瓦斯涌出量大的问题,通过在运输巷施工上行本煤层钻孔,采用新型材料KYF,按照"两堵一注"工艺进行注浆封孔,并对注浆长度及抽采半径进行测定,得出注浆长度为24 m时,超出巷道围岩松动圈范围,有效封堵裂隙;在特定负压下,钻孔抽采半径为4 m,钻孔间距为8 m时能有效利用矿井瓦斯抽采能力;新型材料KYF注浆钻孔中,抽采主管能长时间维持高浓度瓦斯不变,效果显著。     

国内煤矿瓦斯强化抽采增透技术的现状及发展

简要回顾了国内煤矿瓦斯抽采的发展历程,重点阐述了近年来煤矿应用的和目前正在研究的水力压裂、水力割缝、松动爆破、深孔预裂爆破、旋转水射流扩孔、高压磨料射流割缝、复合射孔等瓦斯强化抽采增透技术的原理、现场应用实例及适用性,说明了开发研究瓦斯强化抽采增透新技术是我国煤矿瓦斯抽采技术的发展重点和主要发展方向。     

南庄矿井12号煤层卸压瓦斯分源抽采技术的研究和运用

在矿井瓦斯赋存的基础上,结合上邻近煤岩层采动裂隙场演化及分布规律的相关理论,探索上邻近煤岩层采动卸压瓦斯分布富集规律,研究12号煤层卸压瓦斯分源抽采技术并进行运用,有效进行瓦斯防治,实现安全生产。     

煤层顶板巷道抽采瓦斯的试验

利用顶板巷道抽采煤层瓦斯,解决了刘庄矿首采面回风流和上隅角的瓦斯浓度超限问题,从而保证了采煤工作面的安全高效生产。     

下邻近煤层的瓦斯抽放

水城矿区在开采上邻近煤层时，对下邻近层的卸压作用进行了考察，得出影响下邻近煤层卸压的有关参数，同时对各种抽放方法进行了论述。     

基于surfer和瓦斯抽采钻孔的煤层可视化研究

探明煤层的展布情况对煤矿的安全生产至关重要。基于大量的穿层瓦斯抽采钻孔的数据,运用全角全距法求出钻孔在煤层(顶)底板控制点三维坐标,并以矩阵的形式建立钻孔数据库,利用surfer图形处理功能,绘制煤层曲面图、等值线图等,实现煤层产状可视化。通过建立的实际煤层地质模型验证了此方法是有效的、可行的。     

高瓦斯煤层高位钻孔瓦斯抽采技术试验研究

针对在高瓦斯煤层回采过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限、瓦斯抽采率低等问题,提出了在风巷施工高位钻孔的瓦斯抽采技术,阐述了瓦斯抽采技术的工艺流程和钻孔的布置参数。研究表明:在高瓦斯煤层回采过程中采用高位钻孔的抽采措施,可有效地解决瓦斯抽采率低的问题,降低了回风流中的瓦斯体积分数,提高了瓦斯抽采量和抽采率,减少了向工作面的瓦斯涌出量,保证了工作面的安全回采。     

近距离煤层瓦斯涌出量影响因素之研究

为提高近距离煤层采煤面瓦斯涌出量受邻近层影响程度的预测准确性,以西山矿区西铭矿48402工作面为例,通过对地应力、瓦斯分布、瓦斯含量、瓦斯抽采等方面的分析研究,根据该面相关实测参数,得出了影响瓦斯涌出量的因素主要是三个方面,即:项底板应力变化引起的煤层瓦斯涌出量的变化、采空区内平均瓦斯含量随着距工作面距离增大而减小、采空区内瓦斯分布的状况对工作面瓦斯涌出量具有直接的影响.确定了今后开采8#煤层时,除对本煤层进行抽采外,还要对上邻近层施工高位孔,对下邻近层9#煤层施工底抽钻场的办法,为今后瓦斯综合治理提供了科学依据.     

低渗透性高瓦斯煤层水力强化抽采技术研究

瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害事故的主要方法,而煤层瓦斯渗透性是决定瓦斯抽采效果的重要影响因素。对于低渗透性高瓦斯煤层,采用水力强化抽采技术可以有效增加煤层瓦斯渗透性,从而提高瓦斯抽采效率。本文分析了水力割缝、水力压裂瓦斯强化抽采技术的原理及工艺。探讨了利用高压水流冲击煤体的水力割缝和水力压裂强化瓦斯抽采方法的可行性。     

立体式本煤层瓦斯抽采方法在岳城煤矿的应用

通过立体式本煤层瓦斯抽采,山西岳城煤矿实现地面平均抽放量约11万m3/d,区域内吨煤瓦斯含量6个月降至8 m3/t以下,掘进工作面抽采率达75%,使掘进期间瓦斯浓度保持在0.18%以下。