岳城矿预抽地面井采动影响数值模拟研究

为提高地面井抽采效率及优化地面井井位选择,基于岳城矿1301_下工作面概况、岩层参数及综合柱状图,采用FLAC^3D构建岳城矿综采工作面数值计算模型,对采场覆岩运移规律进行模拟计算分析。通过模拟1301_下综采工作面回采情况,分析了采动过程顶底板塑性区变化及覆岩应力变化规律,得到了综采工作面推进至预抽井附近时的应力演化特征,并进一步分析了综采工作面推进至预抽井附近时的应力演化特征,为预抽井井位优选提供了理论依据。     

采动覆岩卸压采空区瓦斯抽采技术及工程应用

结合采空区顶板覆岩移动破坏规律,通过数值模拟研究了采空区瓦斯渗流场随通风方式和抽采参数的变化规律,在此基础上提出了"良性通风,高位钻孔,低位埋管"的瓦斯抽采技术,通过实现Y形通风、优化布置顶板覆岩钻孔参数和采空区埋管相结合的瓦斯抽采技术,大幅度降低了隅角及采空区瓦斯浓度,保障了工作面的安全生产。     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术及其应用前景分析

针对我国煤层松软、低渗、抽采困难的问题,提出了充分利用煤层采动卸压效应强化抽采煤层解吸瓦斯和工作面涌出瓦斯的采动区地面井抽采技术。从资源评价、井型设计、地面布井、局部防护、安全抽采控制等关键技术和成套技术的应用效果及发展前景等方面对煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术在瓦斯治理方面的应用进行了深入分析,指出煤矿采动区地面井抽采瓦斯技术是进行煤矿区瓦斯灾害综合治理的一条有效途径;提出了进行煤矿区煤层气规模化开发、有效治理井下瓦斯灾害的合理化建议:地面井布井应偏向工作面回风巷侧,井型结构应充分发挥采场裂隙带的作用。     

厚煤层采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对崔家沟煤矿2303综放工作面瓦斯涌出量高易造成瓦斯超限的安全难题,应用采动裂隙椭抛带理论,在分析特厚煤层综放开采覆岩破坏特征的基础上,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟试验研究了采空区覆岩"三带"演化规律,建立了采动裂隙椭抛带数学模型,确定出了覆岩裂隙瓦斯抽采有利区,提出了低-中-高位钻孔相组合的瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:2303综放工作面垮落带高度为33 m,断裂带高度为110 m,距离煤层底板35 m以上55 m以下与外椭抛面交集的范围为瓦斯抽采的有利区域;通过低-中-高位钻孔抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度小于0.6%,回风巷瓦斯浓度小于0.5%,有力保障了工作面的安全高效回采。     

地面井抽采卸压瓦斯技术在新疆大倾角多煤组矿区的应用

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角多煤组地表岩层移动与覆岩破坏特征,分析了大倾角多煤组地面井失稳机制,合理选择了地面井位置,优化了钻固井工艺及井身结构,并进行了适用性试验考察。试验工作面推过后井身结构稳定,套管基本未发生异常变形破坏,地面井抽采瓦斯持续稳定,可为新疆矿区大倾角多煤组地面井高效抽采瓦斯提供技术支撑及示范作用。     

煤矿采动影响下地面井群瓦斯抽采范围研究

随着我国煤矿开采强度的日益提高,矿井回采空间瓦斯涌出量大幅增加,即使低瓦斯矿井也有瓦斯"爆涌"问题显现。如何进行大范围、区域化的连续抽采,形成对回采空间涌出瓦斯的低成本长效控制,依然是目前面临的重要难题。采动区瓦斯抽采地面井在地面施工,能够连续进行采动区/采空区抽采,是区域化连续抽采控制回采空间瓦斯浓度的有效技术。因此,在对采动区内覆岩裂隙场渗流特征分析基础上,建立了采动区地面井抽采条件下地面井周围采动影响范围内的气体压力衰减梯度变化函数,提出了以采动裂隙场内气体压力衰减梯度曲线拐点为依据的地面井有效抽采范围判定原则;进而,建立了采动区瓦斯地面井(群)抽采效果评估方法,并提出了抽采率指标的计算模型;最后,以晋煤集团岳城矿为背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟分析和现场小井群抽采试验相结合的方法对采动区瓦斯地面井小井群抽采的参数优化、应用效果等进行了对比分析与验证,证明了采动区瓦斯地面井(群)抽采具有很高的实用价值。     

易斜区块优选地面井位钻斜直井方法

中原油田块多而复杂，钻井井身质量要求苛刻，控制井斜往往难以达到预期要求。为满足钻小位移井的需要，通过对地层造斜规律和井眼轨迹控制方法的研究，提出了易斜区块优选地面井位钻斜直井方法。其中统计法简便实用，可用于地层分层造斜能力不能精确计算出的易斜区块；计算预测法计算精确，可用于地层分层造斜能力已准确掌握的易斜区块。两种方法经现场九十余口井的井位优选验证，取得了显著的经济与社会效益。     

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。     

基于COMSOL的采动覆岩渗透特性分析

基于隔水关键层的相关理论,采用ComsolMultiphysics多物理场耦合数值模拟软件建立了采动覆岩渗流的数值分析模型,对顶板岩层因上覆含水层水压力的变化而引起的位移、应力和渗流速度场变化的情况进行了数值模拟,得出了含水层水压力变化对顶板岩层各点的位移和应力影响的相关结论,为矿区顶板水害事故的防御和治理提供一些参考。     

采动区地面井煤层气产能影响数值模拟研究

在建立了采动区瓦斯流动模型方程的基础上,以新疆1930煤矿24312工作面为工程背景,在煤层采动期间对抽采井不同井位、钻井直径、钻井深度的瓦斯抽采效果进行了模拟。计算结果表明：不同工况条件下的抽采井内流速、浓度明显不同,以360 d为抽采期限,当地面井距离回风巷侧壁30 m左右、终孔位于煤层中部、钻井直径210 mm的工况,在该条件下取得了最大的瓦斯抽采量。并以此数值模拟结果来指导运用24312工作面地面井施工,地面井经过180 d运行,回风巷瓦斯降至先前浓度的60%,上隅角瓦斯浓度降至52%。两侧瓦斯浓度下降明显,消除了工作面瓦斯超限的威胁。该模拟结果可为类似采动区地面井的布置提供参考。     

地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的试验研究

以地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯原理为基础,对淮南潘一矿地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯技术进行了试验研究。试验结果表明,在开采下保护层的同时配合上覆远距离被保护煤层的地面钻井瓦斯抽采,能有效降低上覆远距离被保护煤层的瓦斯含量,提高下保护层对上覆煤层的有效保护高度和保护效果。该技术对同类型矿区中低透气性、高瓦斯上覆远距离突出煤层的瓦斯抽采和突出防治具有一定的借鉴和指导意义。     

采动区瓦斯地面井抽采影响范围及流量变化规律研究

为解决煤矿采动区地面井布置间距目前大多依靠工程经验获得而缺乏科学理论根据的问题,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立了计算采动区地面井抽采瓦斯纯流量和瓦斯压力分布的三维数值模型。以岳城煤矿相关物性参数计算出符合实际情况的煤岩渗透率、孔隙率及瓦斯质量源项,以此为基础进行数值模拟。模拟分析结果表明,在数值模拟中地面井瓦斯抽采影响半径为65 m,地面井抽采瓦斯纯流量变化规律呈“单峰拖长尾”形态特点。若要实现采动区瓦斯抽采全覆盖,则在实际工程应用中地面井的间距应取130 m以上。研究结果对优化采动区地面井布置具有指导意义。     

采动区地面井煤层气开发井位布置技术研究现状及发展趋势

随着煤矿的高强度开采,井下抽采已不足以解决瓦斯问题,地面钻井抽采煤层气的研究正成为国内的研究的热点。通过对国内采动区地面钻井相关资料的整理分析,阐明了采动区地面钻井抽采卸压瓦斯机理,明确当前采动区地面钻井布井技术研究现状。指出利用应力场、渗流场、裂隙场耦合关系,考虑不同矿区、不同地质条件下对地面钻井控制范围进行系统研究,将为采动区地面钻井在采场走向间距布置提供理论支撑。     

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。     

杨柳煤矿1252工作面覆岩位移变化数值模拟分析

通过对杨柳煤矿1252工作面1#地面瓦斯抽放钻孔的简化,建立数值模拟平面模型,模拟采场覆岩应力和位移变化。模拟研究结果表明,煤壁前方顶板随着推进距离的增大,主应力增大区域有所增大,直接顶和基本顶中的断裂带区域也相应增大;钻孔不同深部的水平位移有增大的趋势。该研究对了解地面瓦斯抽放钻孔的破坏机制和钻孔布设具有指导意义。     

多重采动下大倾角上覆煤岩移动及地面井变形规律

地面井在煤层开采引起的采动作用下极易发生变形直至失稳破坏,这也是制约采动卸压区地面井瓦斯抽采技术应用的关键性问题。以新疆1930煤矿大倾角煤层群开采为背景,开展了大倾角煤层群开采下地面井变形的相似模拟试验,通过监测覆岩移动、煤层应力变化、地面井管道不同位置的轴向与环向变形,揭示了大倾角煤层群采动下地面井变形规律,研究表明：首先地面井在采动过程中处于剪切、挤压、拉伸的复合应力状态,但由于煤岩层倾角的存在,环向的剪切变形大多时间大于轴向的拉伸变形,即地面井受到的剪切作用占主导地位,同时采动过程中,地面井环向的剪切变形与轴向伸缩变形存在一定的负相关关系,在一定程度上说明地面井所受的剪切作用和拉压作用存在相互制约的关系;其次地面井轴向变形规律整体呈现增大趋势,但过程中出现拉缩交替的现象,与近水平煤层重复采动时的一直增大存在较大差异,而环向的剪切变形的变化趋势则与近水平煤层重复采动时较为相似,出现了反复错动的特点,但最终剪切位移的方向始终为煤层的倾斜方向;最后研究也发现在主关键层上部地面井变形规律整体呈现“增大—减小”反复三次交替,在主关键层及下部呈现“增大—减小”反复四次交替。研究成果可以为大...     

采动覆岩载荷的动态传递过程研究

利用FLAC数值模拟软件建立矿区具体工作面开采模型,模拟研究了随着煤层的开采关键层上覆岩层载荷的动态传递过程,提出了次关键层对关键层所受载荷及破断起控制作用,并给出应用组合载荷的计算方法来计算或预测随着工作面的开挖关键层所受载荷的大小及其动态变化过程的方法。     

覆岩采动裂隙分布特征的研究

本文应用模型实验，图像分析，离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究。揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙分布的两阶段特征与“Ｏ”形圈特征，建立了卸压瓦斯的“Ｏ”形圈抽放理论，并将其应用于淮北矿区卸压瓦斯的抽放，取得了显著效果。     

综放面顶板覆岩走向长钻孔卸压抽放瓦斯研究

通过理论分析和现场实际考察分析了煤炭开采顶板覆岩垮落变形动态变化规律，分析了覆岩关键层的层位及岩体特性对煤层回来后顶板岩层的垮落区、裂隙区的扩展影响特征；结合现场工程实际，提出了针对低渗透性煤层提高煤层瓦斯抽放率的一种新的顶板覆岩卸压抽放技术，分析影响瓦斯抽放量的因素，给出了顶板卸压钻孔的合理布置区域。