近距离保护层采场瓦斯抽采技术

为了解决淮南矿业集团新庄孜煤矿62114保护层采场瓦斯问题,提出了Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采新思路。在62114保护层采场实施了煤层底板运输巷上行网格式穿层钻孔抽采下被保护层卸压瓦斯技术;同时在62114保护层工作面回风巷(沿空留巷)实施了上行穿层钻孔抽采采空区顶板岩层间瓦斯,下行穿层钻孔抽采采空区底板岩层间瓦斯;并且对62114保护层工作面采空区瓦斯进行埋管预抽,配合高抽巷对采空区瓦斯进行抽采。现场应用表明:Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采成功解决了62114保护层采场瓦斯问题,实现了煤与瓦斯共采。     

突出危险煤层首采面采空区瓦斯抽采模拟分析

分析了杨柳矿突出危险煤层10414首采工作面的地质特征,借鉴围岩裂隙场和采空区瓦斯流动场的变化规律,建立了CFD模型对采空瓦斯分布规律、埋管抽采效果、埋管与高位钻孔同时抽采效果进行模拟研究,并在10414工作面进行工程验证。结果表明:采空区瓦斯主要聚集在回风巷一侧,为判别采空区瓦斯高效抽采范围提供依据;50 m埋管与高位钻孔同时抽采时,上隅角瓦斯浓度降至0.5%,工作面不存在瓦斯超限现象;工程实践中可联合抽采40%的瓦斯,瓦斯纯量高达12.5 m~3/min,可见采空区瓦斯抽采在突出危险煤层应用中具有较好的实践效果。     

高瓦斯综采工作面煤层瓦斯运移机制数值仿真

基于渗流力学原理,构建采场瓦斯运移数学模型,应用CFD技术与空度分布函数实现对不连续空间区域的方程求解,进而数值模拟单独采用专用尾巷疏导瓦斯条件及尾巷疏导与抽采瓦斯相结合条件下采场瓦斯风流场和瓦斯浓度场分布,结果表明采空区回风侧联络巷尾巷排放瓦斯结合采空区抽采,对回风隅角的瓦斯治理效果非常显著。     

高位钻孔抽放采空区瓦斯在金能煤业分公司的设计与应用

阐述了金能煤业分公司矿井高位钻孔采空区抽采技术原理、钻场布置形式、钻孔施工参数,分析了采空区瓦斯来源及影响高位钻孔参数的主要因素,并在4321工作面进行了高位钻孔抽采采空区瓦斯的实际应用。     

基于CFD模型地面钻井抽采对采空区气体浓度场的影响分析

以某矿5#煤层的保护层作为研究对象,通过建立采空区瓦斯抽采的三维物理模型,数值模拟得到采空区未抽采前气体浓度场及地面井单井抽采和多地面井抽采条件下采空区气体浓度场分布。结果表明,在未实施地面钻井抽采时,靠近工作面侧瓦斯浓度较低,氧气浓度较高,随着往采空区深部距离的增加,瓦斯浓度逐渐升高,氧气浓度逐渐降低;单钻井抽采瓦斯会增大采空区富氧带范围,氧气浓度会随着瓦斯抽采流量的增加而增大;联合钻井抽采会在采空区内部形成较为均匀分布的低压区,在保证抽采瓦斯浓度的同时,又不会导致采空区内漏风而急剧扩大富氧带范围。结果为现场采空区瓦斯治理工作提供一定的理论依据。     

高位钻孔技术在特厚煤层瓦斯治理中的应用

通过在深井特厚煤层开采条件下开展6305综放工作面的瓦斯涌出量预测,并根据预测结果分析各瓦斯涌出源的瓦斯涌出构成,制定出有针对性的高位钻孔瓦斯抽采等瓦斯治理方案。结果表明:6305工作面涌出的瓦斯中有66.14%来自开工作面煤壁和采煤机落煤所解吸的瓦斯,33.86%来自开采过程中采空区的遗煤、围岩和邻近层的瓦斯涌出;根据涌出量预测技术确定了6305工作面采空区瓦斯高位钻孔抽采的治理方案;采用"双钻场"高位钻孔同时抽采采空区瓦斯,日平均瓦斯抽采纯量可达3 940.71 m~3,保障了工作面安全高效生产。     

大采高采场瓦斯治理模型分析及通风系统优化研究

为解决大采高采场多巷通风系统采空区通风的安全隐患及U型通风系统的瓦斯超限问题,基于大采高采场通风系统及瓦斯抽采现状建立了其瓦斯治理模型,应用采空区瓦斯运移的抽采-渗流模型及数值模拟分析了不同通风系统下大采高采场的瓦斯运移特征,实测优化了U型通风系统下定向钻孔及穿透钻孔的布置参数,并进行了抽采验证。结果表明:大直径抽采钻孔的导向作用系统改变了大采高采场及采空区流场,并使其采空区下部形成低瓦斯区域; U型通风系统下,顶板中高位裂隙带内153 mm大直径定向钻孔与间距5 m的250 mm大直径穿透钻孔结合,大幅提高了瓦斯抽采流量,避免了瓦斯超限。     

采空区瓦斯涌出源位置对高位巷抽采瓦斯效果影响

针对采空区瓦斯涌出源位置为上邻近层和底板遗煤均匀涌出、下邻近层和底板遗煤均匀涌出2种情况下采空区流场及瓦斯运移进行数值模拟,得到采空区瓦斯涌出源位置不同时,采空区及上隅角瓦斯浓度和高位巷抽采瓦斯纯量。     

采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采措施

该文主要阐述了生产采空区瓦斯分布规律与抽采,封闭采空区瓦斯分布规律与抽采,采空区瓦斯抽采措施等问题。由于生产采空区和封闭采空区的瓦斯涌出成因不同,使得形成的瓦斯分布规律也不同,必须根据各采空区的实际情况,选择合理的抽采方法进行瓦斯抽采。     

考虑温度变化的采空区瓦斯抽采数值模拟

考虑采空区瓦斯抽采工作面漏风引起采空区遗煤氧化升温问题,基于Darcy渗流定律、Fick扩散定律和Fourier导热定律,利用质量守恒方程和能量守恒方程建立了考虑温度变化的采空区流场、瓦斯浓度场、氧浓度场、固体温度场和气体温度场的瓦斯抽采多场耦合数学模型;应用有限体积法分别离散了考虑温度变化下的采空区瓦斯抽采多场耦合二维数学模型,基于Microsoft Visual Basic编制了计算机解算程序,利用Tecplot软件对求解结果进行可视化,研究了瓦斯抽采前后的采空区瓦斯压力、瓦斯浓度、氧浓度、固体温度和气体温度分布情况及前后变化趋势。结果表明:瓦斯抽采前,采空区下隅角附近存在明显的气体高压区并且向四周逐渐降低,上隅角附近存在明显的气体低压区并且向四周逐渐升高;瓦斯浓度从下隅角向上隅角逐渐降低,采空区深处的瓦斯体积分数高于近工作面处,高达16.0%;采空区下隅角附近的氧气体积分数较高,达到7.0%,且氧气浓度由下隅角向上隅角逐渐降低;在采空区漏入风侧存在明显的固体和气体高温区,并且温度由此处向四周逐渐降低。瓦斯抽采后,在抽采点处形成气体低压区,气体压力在采空区深度方向变化趋势缓慢;采空区上隅角的瓦斯浓度大幅降低,而采空区深处的瓦斯受抽采的影响较小;采空区浅部(0～100 m)氧气浓度升高,采空区深部(100～300 m)氧气浓度基本保持不变;高温区依旧形成于采空区漏入风侧,但高温区的范围有所扩大,采空区内固体和气体温度最大值要比抽采前高2℃。     

矿井瓦斯涌出影响因素及治理技术

介绍了影响瓦斯涌出的因素,阐述了瓦斯平衡的基本概念及平衡的分类,根据瓦斯平衡的理论分别介绍了三种不同的瓦斯涌出治理方法。重点叙述了针对瓦斯来源个数、各源瓦斯涌出量的大小及其涌出变化规律进行治理的分源瓦斯治理方法。     

川中须家河组致密气运移地球化学示踪

致密气成藏研究近年来备受关注,天然气在致密储集层中能否大规模运移是所关注的焦点之一。从天然气地球化学角度,以川中须家河组典型致密气藏为研究对象,用天然气组分参数对川中须家河组致密气进行地球化学示踪研究,来回答天然气能否在致密储集层中发生大规模运移的问题。川中须家河组气藏平面上大面积断续分布,纵向多个独立气藏互相叠加。研究表明,在横向上,川中须家河组相邻气田之间,相同层系的天然气组分参数有明显差异,天然气没有发生横向运移现象。在纵向上,须家河组内上、下气藏之间天然气地球化学特征具有明显差异,这种差异不符合天然气运移分馏规律,说明天然气也未发生明显的垂向运移。换言之,须家河组致密气是原地或近距离聚集成藏,天然气没有经过大规模运移。     

晋煤集团高瓦斯矿井煤层气抽采及利用效果

介绍了晋城煤业集团煤层气储量及赋存特点,阐述了"先抽后采"、采煤采气一体和"三级"瓦斯治理的模式、方法及配套抽采方式和工艺。重点叙述了"井上下抽采相结合,井上抽采先行;抽采利用相结合,以用促采",开创了高瓦斯矿井煤层气抽采利用新局面。     

深部煤层低瓦斯耦合灾变机制

为探索深部开采中消突并达到安全开采条件煤层发生瓦斯异常涌出或煤与瓦斯突出的成因,通过文献调研和现场调查,确认含瓦斯煤层低压灾变的存在;通过现场瓦斯监测、微震观测、实证分析,认识消突煤层低瓦斯灾变的过程与成因;通过含低气压大煤样气-固耦合物理试验和理论分析,研究承压煤样低气压应力-应变-渗流场演化路径和气-固耦合物理灾变机制。结果显示,进入深部开采后陆续有消突达到安全开采条件煤层发生低瓦斯灾变现象的报道;现场观测和分析揭示出顶板来压、顶板来压破断冲击和底板来压起臌冲击作用下煤层低瓦斯灾变的模式;模拟采、掘工作面边界条件,0.4 MPa气压条件下的气-固耦合物理试验观察到了低气压灾变过程的3个阶段:弹性压密——气体常速与减速稳态渗流、塑性扩容——气体增速非稳态渗流、破裂失稳——气体非稳态渗流灾变。得到:在防突措施扰动下,稳压区煤层已不再是原生状态裂隙,而有大量新生裂隙产生,为瓦斯解吸游离创造条件,可形成局部富集区,是瓦斯低压灾变的发动区;分析得出采动超前区段瓦斯赋存状态"三带"动态演化规律,根据峰值应力,定量划分出40%极限弹性、极限弹性和极限破坏载荷所对应的"三带"动态演化特征;采动瓦斯赋存"三带"动态演化是导致低压瓦斯灾变的主要原因;提出了瓦斯普通涌出-低值异常涌出-高值异常涌出的灾变过程和条件;顶、底板破断冲击动压叠加作用下,可导致含瓦斯煤层低压灾变提前发动。     

宁发一矿煤层瓦斯参数测定及瓦斯分布规律预测

煤层瓦斯参数是矿井瓦斯防治的基础数据,内蒙古宁发一矿属于技术改造矿井,以往煤层瓦斯参数测定数据极少,日常瓦斯管理工作缺乏技术依据。简述了宁发一矿煤层瓦斯参数的测定方法和过程,测定矿井主要煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数等参数,丰富了矿井瓦斯基础数据体系。评价主要煤层瓦斯可抽性,预测煤层瓦斯分布规律,为矿井瓦斯赋存规律研究和瓦斯防治提供了技术支撑。     

我国天然气地下储气库布局建议

在我国天然气进口依存度持续高位的形势下，构建合理的天然气地下储气库布局对于保障国家能源安全、促进我国经济长效发展有着重要的现实意义。在调研国外天然气储备发达国家地下储气库布局的基础上，分析我国不同地区天然气消费与地下储气库建设资源特点，对我国天然气地下储气库布局提出建议。结果表明：我国西北部天然气供给多元化而消费量较少，且油气型储气库建库资源丰富，地下储气库建设应以战略储备为第一目的。我国中西部和西南部地区天然气供给充足，具备大型气藏型储气库建设条件，且邻近我国中部、东部经济发达地区，储气库建设应兼顾战略需求和调峰需求，建成中国天然气储备“枢纽区”；环渤海地区和东北地区季节调峰需求大，且具备一定的油型储气库建库资源，应以满足调峰需求为目的开展油气型储气库建设；中南地区建立油气型储气库资源不足，但具备建立盐穴型和含水型储气库的条件；东南沿海地区基本建立地下储气库的条件相对不足，应以LNG建设为天然气储备能力提升的主要手段。     

煤与瓦斯突出机理及其预测技术研究

介绍了煤矿井下瓦斯灾害,特别是瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出,直接威胁着矿井的安全生产和井下人员的安全,对国内外瓦斯作用机理的研究进行了评述,提出了煤矿瓦斯灾害防治技术,对我国的煤矿安全生产具有重要的意义.     

湖南省煤成气特征及重点区块抽采利用潜力

选择湖南省高瓦斯（突出）矿区，分析了其地质背景、聚煤期沉积环境及同沉积构造。结合煤成气成藏条件、含气性及煤储层物性特征，查明了煤成气资源，进行了地面抽采有利区块优选及其适用条件研究，确定了重点抽采区块，制定了高瓦斯矿区煤成气的抽采模式和开发应用规划，为煤成气勘查利用提供了理论依据和开发利用方向。     

鄂尔多斯盆地黄陵地区侏罗系煤层气来源判识

鄂尔多斯盆地黄陵地区在煤田勘探、建井和采煤中,发现了小规模的油气显示,推测该区域煤层中存在油型气,这一点与煤层气作为自生自储型资源的常规认识不同。为进一步验证这一推测,从煤层顶板、煤层、底板及采空区采集220组气体样品,开展气体组分、甲烷碳同位素δ13C1、甲烷氢同位素δD、乙烷碳同位素δ13C2的测试。测试结果表明,煤层中气体来源为煤成气和油型气组成的混合气,进一步利用Schoell图版分析,煤层及其围岩中油型混合气主要为裂解凝析气、生物气和石油伴生气。这些气体来源于下部三叠系延长组泥页岩,通过地层中的断层与裂缝,向上运移至侏罗纪煤系中储存下来,提高了煤层含气性。     

Features of gas geology and its main controlling factors in Pingxiang mining area, Jiangxi Province

Pingxiang Mining Area in Jiangxi Province is one of the major coal-producing areas and is prone to serious coal and gas outburst, therefore, it is of significance to research on gas geological features and its controlling factors. Based on the analysis of gas data collected from geological exploration and coal mining, the research reveals that the features of gas geology vary significantly between west part and east part of Pingxiang Mining Area, and it is characterized by high gas mines with serious coal and gas outburst in the west part and low gas mines with no coal and gas outburst in the east part. The main controlling factors to gas geology are discussed, and the great difference of gas geology between west part and east part is the result of comprehensive effect by geological factors. Concerning the gas generation, the coal rank in the west part is higher than that in the east part, which is favorable to generate more gas in the west part than in the east part. Concerning the gas preservation, the structures are characterized by gliding nappe in the west part and by tectonic window in the east part, the surrounding rocks are characterized by poor permeability in the west part and comparatively good permeability in the east part, and the characteristics of coal rank and coal body structure are favorable to gas preservation in the west part and favorable to gas emission in the east part.