煤矿区煤层气与煤炭协调开发模式与评价方法

为了提高我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发产业化水平与应用效果,基于煤矿区煤层气与煤炭协调开发时空机制的分析,采用层级划分法,以地面井开发和煤层群开发为分类条件,将全国13个煤炭基地的煤层气与煤炭协调开发模式归为3类,总结并完善了以晋城、两淮和松藻矿区为代表的3种典型煤矿区协调开发模式与配套技术体系。基于煤层气与煤炭协调开发方案的确定与模糊数学评价方法,提出用于评价煤层气与煤炭协调开发效果的协调度概念,建立了煤层气与煤炭协调开发的模糊综合评判模型和指标体系,并以山西晋城无烟煤集团寺河煤矿等矿井为例进行了3种典型协调开发模式下的协调开发效果的初步评价与分析,得出了协调开发状态并指出"十三五"研究方向。为促进我国煤矿区煤层气与煤炭协调开发提供理论支撑,并为协调开发模式在全国煤矿区的优选决策应用奠定基础。     

煤与煤层气协调开发综合评价

为了进一步探索和研究我国煤矿区煤与煤层气协调开发效果,根据煤与煤层气协调开发过程中需要考察的相关因素,提出基础考察指标,并按照适应性评价、安全评价和效果评价3项评价目标,提出二级评价指标和三级评价指标,分级构建了煤与煤层气协调开发评价指标体系。利用隶属度函数,构建评价矩阵,建立煤与煤层气协调开发评价模型。按照不同评价要求,提出相应的评价标准,并且结合评价目标引入协调指数,利用层次分析法(AHP)及模糊综合评价方法构建煤与煤层气协调开发综合评价方法。以寺河煤矿为例,对该方法进行了验证,研究结果表明该方法具有可行性,可以对煤与煤层气协调开发实施综合评价。     

中国煤矿区煤层气开发及其技术途径

在介绍我国及重点煤矿区煤层气资源量分布利用情况以及煤矿区煤层气开发原则的基础上,分析了煤矿区煤与煤层气一体化开发的时空协调关系及煤气共采实现的技术途径。从煤层采动引起的岩层移动时空规律、煤层采动对煤层气钻井(孔)布设的影响和采煤活动对煤矿区煤层气开发的促进作用3个方面分析了煤炭开采对煤层气开发的影响;从煤层气开发对煤炭开采顺序和效率的影响、煤层气抽采对煤矿瓦斯治理的促进作用以及煤层气地面开发存在的安全隐患3个方面,分析了煤层气开发对煤炭开采的影响。最后介绍了煤矿区煤层气开发的效果,指出煤与煤层气一体化协调开发是开发和利用煤矿区2种资源,预防和治理煤矿瓦斯事故的有效途径。     

煤与煤层气协调开发三维仿真设计研究

在我国煤矿瓦斯防治和煤层气产业化发展的新形势下，煤矿区需要协调开发煤与煤层气资源，以实现资源的有效利用、安全生产和环境保护的目标。针对传统方法难以展现煤与煤层气协调开发流程的问题，通过分析晋城的煤与煤层气协调开发模式与技术体系，提出一种煤与煤层气协调开发动态模拟与辅助设计的新思路，根据煤与煤层气协调开发优化决策结果，研发出一套适用于煤矿区的能交互式、直观化协调开发的煤与煤层气协调开发三维仿真平台，并详细介绍了该平台的总体设计和流程设计。通过该平台在晋城矿区的示范应用，表明煤与煤层气协调开发三维仿真设计平台实现了晋城矿区煤与煤层气协调开发技术方案的可视化动态模拟，为“晋城模式”煤与煤层气协调开发技术体系的应用及推广提供了数字化技术支撑。     

突出矿井煤层气开发与安全高效采煤一体化模式的研究与实践

为解决煤与瓦斯突出矿井煤层气与煤炭协调开发这一技术难题,在多年研究和实践的基础上,利用瓦斯含量测定技术、井下煤层气抽采产能预测技术,以及地面井抽采等多项瓦斯治理技术,结合煤层瓦斯赋存管理平台,提出了突出矿井煤层气开发与安全高效采煤一体化模式,形成了相应的技术体系,诠释了"以采气保采煤,以采煤促采气"的内涵。研究成果成功应用于寺河矿西井区,显著提高了矿井瓦斯灾害治理水平,并取得了良好的经济和社会效益。     

煤矿井下配采开采方案技术探析

文章结合寺河矿井实际工程情况,详细介绍了下组15#煤层与3#煤进行配采时开采方案中盘区巷道布置、采煤工作面布置以及采煤方法及工艺等主要关键技术,对今后相似工况下的煤炭开采方案的制定具有一定的借鉴意义。     

寺河区块煤与煤层气协调开采方法研究

为了研究煤层气与煤协调开采的评价方法,确定煤层气生产井作业制度以及其开采效益成本边界和煤层气井经济下限产量,指导制定合理的开发措施,提高采气井最佳使用时间区段。基于经济效益最大化建立了煤层气开采经济评价方法,并对寺河区块煤层气开采进行评价分析。研究结果表明:采用考虑资金时间价值的经济评价模型,指导煤层气井田产量和采气井服务年限评价,降低实际开采风险程度;采用计算动态经济下限日产量的方法预测寺河区块煤层气开发单井服务年限在14～15 a,较合理地反映了寺河区块煤层气的实际效益,达到降低实际开采风险程度的目的。     

基于GT-ANP理论的生态脆弱区煤-水协调绿色开采度评价

开采煤矿不可避免对矿区周边水资源、生态环境及赋存的地质结构产生扰动影响,目前我国尚未形成有效的煤-水绿色开发评价体系和评价标准,无法对煤-水协调绿色开采程度和实施效果进行科学合理定量评价。针对这一问题开展了煤-水协调绿色开采度评价指标体系与评价方法的研究,首先基于"煤矿全生命周期绿色开采"理论,将煤矿开采过程划分为规划设计、建设生产和闭坑恢复治理3个阶段,结合不同阶段煤矿绿色开采要求,以维系矿区系统稳定为基准,综合考虑地质、采动、自然资源、生态环境、地质灾害和社会经济等6大系统的影响因子,构建生态脆弱区煤-水绿色开采度评价指标体系;其次引入Graph Theory(图论)与Analytic Network Process(网络分析法)构建GTANP模型,利用"超矩阵"综合分析其混合权重,并将煤矿划分为不合格、合格、良好和优异4个等级。以大海则煤矿为案例,验证了评价指标体系与评价方法的科学性与可靠性,评价结果基本反映该矿井的绿色开采度,为绿色矿山建设与综合治理提供依据。     

煤矿采掘对煤层气开发影响模式探讨

煤与煤层气协调开发应按照"先采气、后采煤、采煤采气一体化"的开发原则,由于存在矿权矛盾及缺乏相应的协调机制,矿权重叠区内煤炭采掘对煤层气开发造成了生产影响。基于煤炭开发的时空接替规律,总结了在矿权重叠区内煤矿采掘对煤层气开发存在三种影响模式:主巷道掘进影响、掘进面影响和回采面影响。为了应对煤矿采掘影响,提出了可以采用负压设备增气、3号煤层套管封堵、采空区钻井、定期沟通交流等治理对策。     

“三下”压煤开采方案优化设计

介绍了济宁二号煤矿十采区"三下"压煤工作面布置方式和开采顺序优化。依据本区的地质采矿现状、方案的地表移动与变形分析,结合地面受护物临、迁建路线的优化选择,在对少部分受护物加固、维修的条件下,对十采区"三下"采煤的可行性、开采方案等进行了评价与设计,实现十采区"三下"压煤的安全、高效开采,解放压煤量约20Mt。     

远距离下保护层卸压开采井上下立体煤与煤层气协调开发模式

针对远距离松软低渗煤层群开采问题,提出基于保护层卸压的井上下立体化煤与煤层气协调开发模式及煤层气抽采工程的布设原则。通过潘一东矿1252(1)工作面的工程实践,采用数值计算和现场实测的方法,研究了11-2煤保护层卸压开采的应力变化规律和卸压范围,评价了煤层气卸压抽采效果。实践证明,该模式的应用有效解决了工艺接续和煤与煤层气两种资源安全、高效开发的问题。     

煤矿区煤层气开发技术现状及发展

在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,在中石油采气采煤创新合作模式的基础上,提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用丛式井钻井技术进行地面间歇式负压抽采,在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带,实现"一井两用",提高煤层气开发效果,同时降低开采成本;在煤矿开采规划区利用远端对接"U"型井,实现规划阶段抽采煤层、采动阶段二次完井抽采裂隙带、在采空区阶段进行间歇式抽采,实现"一井三用",提高煤层气开发效果。     

我国煤层气产业现状及开发模式探讨

本文在综述国内外煤层气产业发展现状的基础上,重点探讨了几种不同的煤层气（煤矿气）藏的特点及其开发模式。指出目前我国煤层气的开发方式主要有原始储层煤层气的开发和煤矿区煤层气的开发两种。其中,原始煤储层煤层气的开发按大类可分为直井开发和水平井开发两大类;煤矿区煤层气的开发模式又可分为井下瓦斯抽放、煤矿区地面预抽和采煤采气一体化开发等模式。     

寺河矿大采高300m工作面开采实践与分析

寺河煤矿在高瓦斯条件下对大采高采煤工艺、综采技术装备、安全管理等方面进行了大量探索,300 m加长工作面的开采实践,标志着寺河煤矿在大采高采煤技术方面上了一个新的台阶。文章对寺河煤矿大采高采煤技术的发展历程,300 m工作面顶板来压特征,以及采场矿压管理等方面进行了分析,为工作面的进一步加长和技术推广应用奠定了基础。     

大海则煤矿大采高工作面开采方法模糊评价

针对大海则煤矿2号煤层存在的问题,对其采煤工作面的开采方法问题进行模糊评价,基于层次分析法,建立了大采高煤层开采方案选择的指标评价体系,并对指标体系中各种影响因素的权重进行了合理分配,基于模糊数学和矩阵分析理论,建立了模糊综合评判模型。结合大海则煤矿2号煤的实际地质情况,开采方案分为分层开采、放顶煤开采与大采高综采,经模糊综合评价后,最终确定为大采高综采最为合理,这与大海则煤矿现场实际生产采用的开采方法一致,验证了该评价模型的合理性与正确性。     

大海则煤矿大采高工作面开采方法模糊评价北大核心

针对大海则煤矿2号煤层存在的问题,对其采煤工作面的开采方法问题进行模糊评价,基于层次分析法,建立了大采高煤层开采方案选择的指标评价体系,并对指标体系中各种影响因素的权重进行了合理分配,基于模糊数学和矩阵分析理论,建立了模糊综合评判模型。结合大海则煤矿2号煤的实际地质情况,开采方案分为分层开采、放顶煤开采与大采高综采,经模糊综合评价后,最终确定为大采高综采最为合理,这与大海则煤矿现场实际生产采用的开采方法一致,验证了该评价模型的合理性与正确性。     

松藻矿区复杂条件与煤层气抽采协调的开采技术体系

松藻矿区开采条件复杂,煤与瓦斯突出严重,必须走井下煤与煤层气协调开发的道路,为了实现"掘、抽、采"平衡,采取了独特的巷道布置和采煤工艺。通过对全矿区8个矿井的现场调研,总结了松藻矿区复杂条件与煤层气抽采协调的开采技术体系。     

多目标决策法在含水层下开采方案选择中的应用

采用多目标决策的方法,以含水层下采煤不同开采方案对应的防水煤岩柱高度设计值、月度产量、吨煤开采成本、采出率为评价指标,对不同开采方案运用加权总均方根算法进行计算,以计算结果值与理想结果值偏差最小的方案为优选方案。以某煤矿第四系巨厚松散含水层下开采为例,对7种开采方案（全厚或限厚综放开采3种方案;网下综放开采1种方案;分层开采3种方案）的上述4个评价指标进行了分析,详细说明了各个方案的加权总均方根偏差计算过程。结果显示了不同基岩厚度下对应的最优开采方案。利用此结果并结合该煤矿六采区各个区段的基岩厚度做出了区段开采方案决策。     

依兰第三煤矿煤与煤层气协调开发模式

针对依兰第三煤矿属近距离松软低渗突出煤层群开采,面临着煤层突出危险严重、煤层预抽效果差、邻近层卸压煤层气涌出量等问题,提出了适用于依兰第三煤矿煤与煤层气协调开发模式,确定合理的开采顺序选择突出危险性相对较弱的煤层作为首采煤层(保护层)先行开采,利用首采煤层采动造成的邻近低渗强突出煤层卸压增渗,实现邻近低渗强突出煤层卸压...     

煤矿区煤层气“四区联动”井上下联合抽采模式与技术体系

为了更好地实现高瓦斯矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,在“十一五”“十二五”研发的煤层气“三区联动”立体抽采模式基础上,依托“十三五”国家科技重大专项持续攻关,并紧密结合山西重点煤矿区生产实际,创新研发了全矿区、全层位、全时段的煤矿区煤层气“四区（规划区、准备区、生产区、采空区）联动”井上下联合抽采模式（新晋城模式）和系列技术体系,在山西重点煤矿区得到广泛应用并取得了良好效果。煤矿规划区煤层气地面抽采技术早期主要采用垂直井、定向井、水平井等技术,现已发展至以分段压裂水平井为主导的井工厂化集约开发模式与技术。经十五年的地面超前预抽,晋能控股寺河矿东五盘区3号煤层平均降幅超过55%,该盘区的5310、5311工作面已顺利完成安全高效采煤,实现了高瓦斯煤层的低瓦斯开采。准备区煤层气井上下联合抽采技术充分利用了压裂影响区渗透率大幅提升和井下开放空间抽采生产压差增大的优势,构建了立体抽采网络,提高了煤层气抽采效率,有效缓解了矿井抽掘采接替紧张,促进了高产高效。基于生产区采动活动剧烈和井下工程全开放特点,运用定向钻机精准完成区域递进式顺层钻孔、穿层钻孔、高位定向长钻孔等,精准均衡抽采生产...