临汾与保德地区构造差异性特征及其对煤层含气性的控制

为研究鄂尔多斯盆地东缘煤层含气性的构造控制作用,在野外构造变形特征系统研究的基础上,结合区域构造背景分析及构造应力场恢复,揭示了鄂尔多斯盆地东缘临汾和保德区块构造发育的差异性特征及其对煤储层含气性的控制作用。结果表明:研究区主要经历了燕山期NW—SE向的构造挤压作用和喜马拉雅期NW—SE向的伸展作用;南部临汾区块燕山期NW—SE向的挤压作用强烈,发育NE—NNE向的逆冲断层和次级宽缓褶皱构造等,有利于煤层气的保存,即使后期叠加了一定的喜马拉雅期NW—SE向的伸展作用,使煤层气部分散失,但总体含量较高,且高值区与构造位置相关性很好;北部保德区块燕山期挤压构造变形作用不显著,喜马拉雅期NW—SE向的伸展作用较突出,NE向正断层较为发育,为煤层气的运移及散失提供了条件,致使煤层含气量相对较低。     

构造曲率对煤体结构控制作用的探讨

比德-三塘盆地煤体结构受构造作用影响明显,通过对比分析盆地煤体结构与构造形态、构造曲率在区域上的分布特征,发现同一构造形态中构造应力集中的地区,构造曲率较大,煤层受破坏程度较大;构造应力松弛的部位,构造曲率较小,往往煤体结构比较完整。因此,可以通过构造曲率大小反映构造应力状态和裂隙发育情况,从而预测煤层煤体结构的发育程度。     

韩城矿区构造特征对煤层含气性的影响

在系统研究韩城矿区构造特征的基础上,剖析了构造对煤层含气性的控制作用。研究表明:区域构造背景上,矿区位于华北地台南缘与秦岭褶皱带过渡区,决定了矿区具备煤层气开发前景。次级构造形迹组合特征上,矿区内部浅部断褶带、挤压阻气构造带、缓倾斜构造带、深部单斜带的基本构造格局致使煤层气含量由矿区周边向腹部增高。控气构造类型上,向斜轴部、缓倾斜带含气量最高,背斜次之,正断层和边浅部含气量最低。     

煤体固液耦合的结构及渗透性演变规律

为了研究煤层固液耦合和渗透水压力(水力梯度)作用下的结构改造及渗透性演变规律,在MTS 815.02电液伺服岩石力学试验系统上采用瞬态压力脉冲法进行了煤体全应力应变过程中的渗透性测试。试验结果表明,煤体的渗透性与其内部结构密切相关,在全应力应变过程,煤体渗透性的演变与其内部裂隙的变化趋势一致。在应变软化至峰值强度的24.98%时,煤体渗透性达15.69×10-13cm/s,分别是弹性阶段和峰值时的79.30倍和16.34倍。在固液耦合不产生损伤的条件下,瞬态渗透系数整体与水力梯度成正比关系。渗透水压力可引起结构面的错动闭合或导致破裂碎屑集聚堵塞渗流通道。当煤样变形进入到弹塑性阶段以后,瞬态渗透系数随时间延长先整体降低,降低到一定值时突然急剧增大至一定峰值,然后再逐渐降低并趋于稳定。且煤样由弹塑性经塑性至破坏(残余强度)阶段,中间突变的峰值与初始瞬态渗透系数的差值越来越小,出现中间突变峰值所需时间越来越长。采用瞬态压力脉冲法测量评价岩石的渗透性时,应采用上下水压差第一次趋于稳定时的数据来计算其渗透系数。     

瓦斯压力对煤体吸附-解吸变形特征影响试验研究

以松藻煤电公司渝阳煤矿8#突出煤层原煤试样为研究对象,开展了不同瓦斯压力条件下的煤体吸附-解吸变形试验。研究结果表明:含瓦斯煤体吸附-解吸变形动态曲线可划分为抽真空压缩变形阶段I、吸附膨胀变形阶段II、解吸收缩变形阶段III等3个阶段;煤体的吸附-解吸变形具有明显的各向异性特征,但横纵向变形量比值随时间和压力变化不明显,趋于定值;含瓦斯煤体体积变形随吸附/解吸压力的增大呈线性增加,吸附/解吸时间越长,线性斜率越大;含瓦斯煤体吸附-解吸变形不可逆,残余变形量随气体压力增加而增大,且纵向变形对煤体残余体积变形贡献相对较大。     

华北主要矿区构造背景对煤层含气性的控制作用

通过对华北几个主要矿区构造的认识，具体分析了区域构造、次级断裂等因素对煤层含气性的有利作用和不利影响。     

川南地区下古生界页岩气储层微观孔隙结构表征及其对含气性的影响

运用普通扫描电镜、氩离子抛光—场发射扫描电镜、Image J2x软件分析、高压压汞、低温CO_2和N_2吸附实验方法,对川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套页岩气储层微观孔隙成因类型、孔隙结构特征及其对页岩含气性的影响进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩微观孔隙主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝等多种成因孔隙类型;下古生界页岩微观孔隙总面孔率为3.95%~7.48%,筇竹寺组页岩总面孔率和有机质孔面孔率低于龙马溪组页岩;下古生界页岩总孔容为(3.93~24.96)×10~(-3)m L/g,总比表面积为2.727~29.399 m~2/g,孔径为0.35~1.00,2.5~4.7和55~75 nm的孔隙是总孔容的主要贡献者,孔径为0.3~1.0,2.5~5.5 nm的孔隙主要提供了总比表面积,筇竹寺组页岩总孔容和总比表面积均较龙马溪组页岩要低;页岩微观孔隙的面孔率、有机质孔、孔容、比表面积、孔径分布均会影响页岩含气性。下古生界筇竹寺组和龙马溪组页岩在微观孔隙结构特征的上述差异,为揭示川南地区筇竹寺组与龙马溪组页岩含气性的差异提供了依据。     

鸡西煤田合作区块含煤系地层含气性分析

为了获得鸡西煤田合作区块煤系地层含气性特征和储层参数,对合作区块内各施工的探井和参数井主要煤层进行采样化验分析,并统计和分析各煤层含气量、煤质等测试化验数据,得出鸡西煤田合作区块煤系地层的含气性特征,为今后的煤层气勘探与开发提供依据。     

韩城矿区煤体结构对煤层气排采效果分析

通过研究韩城矿区的煤体结构分布图以及矿区产气井的排采曲线,从单采井和合采井等不同角度综合分析了不同煤体结构对煤层气排采的作用。研究表明:原生煤结构致密、孔隙率低,内部绝大部分层理和割理为胶结闭合状态,原生煤储层不是煤层气开发的有利区域;碎裂煤内部裂隙广泛发育,张开度和连通性较好,包含碎裂煤的含气储层是煤层气开发的首选区域。     

芦岭煤矿8、10煤层煤体结构成因探讨

通过解译芦岭煤矿8、10煤层钻孔测井曲线和井下观察,描述了8、10煤层煤体结构特征;从褶皱、断层、层滑构造和煤岩成分的角度,探讨了它们对煤体结构成因的影响。研究结果表明在构造复杂块段煤体结构破碎严重,8煤层的破碎程度比10煤层严重。     

含瓦斯煤的吸附量与孔隙率及变形的映射规律研究

为厘清含瓦斯煤的吸附量与孔隙率及变形的映射规律,以高压容量法测试煤吸附瓦斯等温曲线的过程为条件,针对煤样在不同瓦斯压力的作用下,吸附量对煤孔隙率、变形的影响进行了理论分析;利用工业CT技术与高压容量法相结合的方法,研究含瓦斯煤的吸附量与孔隙率、变形的映射规律。结果表明:随着吸附瓦斯量的增加,煤的孔隙率逐渐降低,并趋于稳定值;煤的变质程度越高,其孔隙率演化的趋势越缓;煤的体积应变呈现近似于线性增长的特征。     

基于煤系气双管柱分压合采技术的适用性分析

致力于开发煤系气的合采技术是国内现有非常规能源发展的重点。通过对煤系气的地质特征及合采煤系气的产出机理进行分析,采用正确的生产工艺及合理的井下管柱是实现煤系气合采作业的前提条件。通过对双管柱合采技术进行分析,针对上部为煤层,下部为高压产气层的煤系气合采环境,设计出了较为适用的煤系气合采工艺。构造出双管柱合采煤系气结构,并建立了管柱尺寸的选取模型,再通过分析计算管柱是否满足连续生产作业来判定所涉及的双管柱合采技术对于煤系气合采作业的可适用性。分析得出:双管柱合采技术可用于煤系气的合采作业,并依据地质条件,给出了不同尺寸井口条件下煤层最大产水与高压产层最大产气量的关系,对今后更深入的煤系气合采技术研究提供了一定的参考。     

煤层瓦斯含量与瓦斯压力反算关系研究

通过对煤层瓦斯压力产生原因及瓦斯储层研究,确定了煤层中瓦斯压力(含残余瓦斯压力)与瓦斯含量(包括参与瓦斯含量)的关系,煤层保持完整或较完整状态时煤层瓦斯压力可以与瓦斯含量采用朗格缪尔方程互相反算,煤层处于破碎离散状态时,则煤层以块状呈现,煤层中存在瓦斯含量但相对瓦斯压力煤层瓦斯压力与瓦斯含量不适用朗格缪尔方程互相反算。     

河南省煤矿瓦斯灾害形势分析及对策措施

河南煤矿瓦斯灾害严重,瓦斯事故多发.针对河南全省煤矿瓦斯灾害的特点,通过对近年来煤矿瓦斯事故的分析,查找和剖析了瓦斯防治工作中存在的薄弱环节和突出问题,从理念、规划、措施、培训、科技、执法等方面提出了针对性对策措施和建议.     

滑动构造对马岭山矿区二1煤层瓦斯突出的控制作用

为查明滑动构造下马岭山矿区煤层突出的特点和控制突出发生的因素,采用瓦斯地质分析和实验室参数测定相结合的方法,通过与其他矿井煤层参数的对比,研究滑动构造对马岭山矿区发生煤与瓦斯突出的影响因素。结果表明,受滑动构造的控制,马岭山矿区瓦斯赋存特征为：在瓦斯风化带下限周围,煤层瓦斯含量梯度较未受滑动影响煤层增大5.1倍。矿区煤体强度极低,多数煤的坚固性系数小于0.3,煤的孔隙率与未受滑动构造影响煤层相比下降了60%。控制突出发生的主要因素为煤层厚度,矿区内突出均发生在煤厚大于3 m的区域。这些特点使矿区内矿井往往从低瓦斯矿井直接升级为煤与瓦斯突出矿井。     

煤体理化结构特征及其对瓦斯吸附热力学的影响

为研究煤的理化结构特征及其对瓦斯吸附热力学的影响,通过低温液氮吸附实验和傅里叶红外光谱实验对煤的理化结构进行了表征,采用等温吸附实验测定了不同温度下贫煤和长焰煤的瓦斯吸附曲线,利用Langmuir模型和Freundlich模型分别对吸附数据进行了拟合,并基于2种模型计算了吸附热力学参数△G°。研究结果表明:基于Freundlich模型的吸附△G°适合描述瓦斯吸附热力学特性,不同温度下煤对瓦斯的吸附均为自发过程;长焰煤的孔隙结构更有利于吸附过程的进行,而贫煤的表面化学结构更有利于瓦斯的吸附;煤对瓦斯的吸附量受煤体孔隙结构及表面化学官能团的共同作用,吸附△G°可较好的体现煤体孔隙结构特征的差异,结合吸附量和吸附△G°可更全面地评价不同变质程度煤对瓦斯的吸附性能。     

煤层软硬分层吸附瓦斯性能差异性及其对瓦斯赋存的影响

为研究煤层软、硬分层吸附瓦斯性能差异性及其对瓦斯赋存的影响,分析了煤层内软分层的形成机理及结构特征,采集了我国多个煤与瓦斯突出矿井的煤样作为试验对象,应用高压容量法开展了软、硬分层煤样吸附瓦斯性能参数的对比试验,探讨了软煤、硬煤吸附性能的差异性。在此基础上,对煤层软、硬分层吸附瓦斯性能差异性与瓦斯赋存特征之间的关联进行了研究,结果表明：试验煤样软分层的极限吸附量均大于硬分层;随着瓦斯压力的增加,试验煤样软、硬分层瓦斯含量的差值逐渐增大,其曲线的变化特征与Langmuir方程类似,并且软、硬分层瓦斯含量数值的差异主要由吸附量差值构成;煤层软、硬分层吸附瓦斯性能的差异不仅对煤层原始瓦斯赋存特征有着显著的影响,同时还将影响煤巷掘进、瓦斯抽采过程中煤体内瓦斯流场的分布规律,需要根据煤层软、硬分层的组合特点,制订切实有效的瓦斯抽采技术方案。     

基于内外承载结构的软岩巷道围岩控制技术研究

为解决采动影响下赵固二矿14030回风巷软岩巷道围岩变形显著问题,采用钻孔窥视仪探测了围岩变形破坏规律,针对采动软岩巷道围岩破坏特征提出了控制对策,提出了软岩巷道主动式围岩加固控制技术,针对巷道参数设计了注浆锚索加强支护方案,并通过现场监测验证围岩变形控制效果。研究结果表明：随着扰动程度加深,浅部围岩的松散破碎范围不断扩大,难以形成有效的承载结构,深部围岩离层裂隙发育高度进一步增高;以提升浅部围岩的承载能力为出发点,通过增强内承载结构的支护强度及围岩自身抗扰动能力,可发挥出内外承载结构和支护体共同的围岩变形控制作用;在锚索力学性能允许承受载荷范围内,适当提高预紧力及加长注浆锚索长度可改善巷道围岩变形控制效果。     

外加水分对煤层瓦斯压力测定的影响分析

针对钻孔及煤岩层水对瓦斯压力测定的影响问题,从宏观影响和微观效应两方面分析了水对直接法测定煤层瓦斯压力的影响。宏观影响主要是由水的重力产生的,可以通过测试后计量钻孔中水分进行修正;微观效应通过实验室开展水对煤中瓦斯的置换实验进行分析。实验表明:水能够置换煤微孔隙中的瓦斯,使吸附态的瓦斯变为游离态瓦斯;在未饱和状态下,煤中含水率在2%～10%时,瓦斯的置换量随含水率的增大而增大,最终平衡的瓦斯压力也变大;从置换速率来看,初期置换速率迅速增加到最大,达到顶峰后进入衰减阶段,衰减趋势比较符合指数衰减规律;从卸压后的瓦斯解吸规律来看,煤样瓦斯解吸量随煤层含水率的增大而减小。考虑到现场测试时测压气室的体积、水对煤的润湿范围、煤的含水率等不确定影响因素,现场尚不能进行水对瓦斯压力影响的定量研究。     

构造对煤矿地下水及瓦斯的影响研究

研究了构造对煤矿地下水的影响,分析了涌水量预算、突水系数及构造对煤矿瓦斯影响变化,主要包括煤层瓦斯参数、矿井瓦斯赋存规律、矿井瓦斯涌出量以及煤与瓦斯区域突出危险性.研究得出,构造对于矿区地下水及瓦斯具有较大影响,在今后的生产过程中,应加强水文地质补勘工作,完善井上下水文观测系统,加强矿井瓦斯的监测和通风工作,进行瓦斯参...