基于CCUS的深部煤层煤层气采收及CO_2封存效果

针对我国深部煤层气资源丰富,但因经济和技术条件有限,很难对其进行常规开采的问题,提出了CO2捕获、利用与封存(CCUS)技术,采用该技术不但可提高深部不可采煤层中CH4的采收率,而且可将CO2有效地封存在深部煤层中,从而达到减排的目的。研究发现:煤阶、煤层压力、煤层渗透率、注入时间、注入气体的组分等都会对生产井中CH4的采收率产生影响,储层的盖层、埋深、构造发育情况、地震活动情况以及地下水条件等会对CO2的封存产生一定的影响。因此,在实施CCUS技术前,要对选区进行合理的评价,以提高项目实施的可行性。     

大湾煤矿CO_2预裂煤层增透技术的试验

针对大湾煤矿地质构造复杂、瓦斯含量高、透气性系数低、瓦斯抽采效果差等特点,在大湾煤矿中井Z1021工作面底抽巷进行CO_2预裂煤层增透技术试验。通过施工12组穿层钻孔对比,CO_2预裂孔的抽采浓度在46.4%~50.8%,比普通钻孔平均抽采浓度高出近20%,抽采衰减度减少44%,有效预裂钻孔抽采半径达20 m以上。该技术能够有效提高瓦斯抽采量和抽采速度,可在地质条件类似矿井进行推广。     

低渗透性煤层CO_2相变致裂增透规律及应用

针对轿子山煤矿M9煤层采掘过程中,煤层瓦斯含量高、压力大、抽采效率低、瓦斯治理周期长等问题,应用具有"增透"和"置换"双重效应的CO_2相变致裂增透技术,提高煤层透气性和瓦斯抽采效率。在轿子山煤矿9807运输巷进行CO_2相变致裂增透试验,重点考察不同致裂方式、不同布孔方式的致裂孔瓦斯抽采效果。结果表明:致裂孔抽采瓦斯纯流量是普通抽采孔的2. 0～2. 8倍,抽采瓦斯浓度提高1. 7～2. 4倍。在煤层赋存及钻孔条件相似的情况下,延时起爆(二次)致裂方式的钻孔有利于裂隙延展,增大裂隙范围;在致裂孔两边施工辅助孔时,为高压CO_2气体提供了自由面,减小了其向周边传播阻力,能够增大致裂孔影响范围,从而提高瓦斯抽采效率。     

基于二氧化碳致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理

为解决马堡煤矿15~#煤掘进工作面瓦斯涌出量大、抽采效果差的问题,通过理论分析和现场试验的方法,分析了二氧化碳致裂增透机理,设计了煤层增透试验方案,并在二采区运输下山掘进工作面进行了应用。在巷道迎头实施二氧化碳致裂爆破后,2组钻孔内瓦斯浓度平均提高了3倍,巷道掘进期间回风流中瓦斯浓度由抽采前的0.79%降为爆破后的0.26%,下降了67%,瓦斯平均抽采纯量提高了2.39倍,平均抽采混量提高了0.87倍。研究表明,二氧化碳致裂增透技术是一种有效的煤层增透手段,可以改善高瓦斯低透煤层难抽采的现状,显著提高瓦斯抽采效果。     

三河尖关闭煤矿煤层CO2封存潜力研究

关闭煤矿煤层CO₂地质封存是CO₂封存的重要方式之一,也是短期内实现碳减排指标的有效手段之一。以江苏省徐州市三河尖关闭煤矿为例,分析了已采7号煤和9号煤的煤岩煤质特征,统计了剩余煤炭资源储量,运用模糊综合评价法,选取了稳定系数、上覆岩层性质、地质构造复杂程度、地下水指标、封存煤层压温比、封存煤层深厚比、封存煤层渗透率、采空塌陷程度和其他因素等9个主要影响因素指标对7号煤和9号煤封存CO₂稳定性进行评价,建立关闭煤矿煤层CO₂封存评价方法并评估CO₂封存潜力。结果表明,三河尖关闭煤矿7号煤和9号煤剩余储量较大,CO₂封存稳定性综合评价结果分别为86.209和87.698,评价等级均为较稳定,封存潜力较高。根据建立的关闭煤矿煤层CO₂封存评价方法,计算获得三河尖关闭煤矿7号和9号煤层CO₂理论封存量分别为207.6 Mt和80.9 Mt,并据此划分封存有利区为有利区、较有利区和不利区3个等级。研究可为关闭煤矿煤层CO...     

淮北矿区瓦斯突出煤层煤层气抽采技术

本文根据淮北矿区实际，提出并分析研究了淮北矿区突出煤层采掘工作面煤层气抽排技术。矿区主要选择了突出煤层巷帮“边掘边抽”与掘进工作面前方短孔排放相结合的抽排技术，双层钻孔与采煤工作面风巷布置抽排钻孔成“3高2低”，高层钻孔用于抽放拦截被保护层的高浓度瓦斯，低层钻孔用于抽放本煤层采空区的遗留瓦斯。结合地面钻孔及老塘埋孔抽排，达到消除突出煤层开采危险的目的。     

宏发煤矿低渗透性煤层CO2致裂增透技术试验研究

为了研究CO_2致裂增透技术对贵州低渗透煤层瓦斯抽采的影响,以贵州宏发煤矿1903工作面回风巷为研究对象,进行CO_2致裂增透试验研究。研究表明:煤层致裂后,其透气性系数平均为原始煤层的3.05倍,煤层的透气性显著提高;煤层瓦斯平均抽采浓度增大了4.19倍,平均抽采纯量为原始煤层的3.99倍;在钻孔瓦斯抽采率方面,单孔的瓦斯抽采效果提高了2.58~3.92倍;钻孔工作量降低了4倍,抽采达标时间缩短了55d,瓦斯涌出量降低了40%,煤层瓦斯抽采效益显著。CO_2致裂增透技术为解决贵州矿区低透煤层的瓦斯抽采技术难题提供了参考和借鉴。     

低渗煤层液态CO_2相变定向射孔致裂增透技术及应用

如何实现深部煤层瓦斯的高效抽采是保障我国煤炭企业安全生产的重要问题,而低透气性煤层瓦斯储层增产改造则是其中的核心技术和热点问题。为解决低透气性煤层瓦斯高效抽采技术难题,研究提出了地应力条件下优势射孔致裂方向的确定方法及低渗煤层液态CO_2相变定向射孔致裂增透技术,现场试验及应用研究形成了液态CO_2相变定向射孔致裂增透网格式瓦斯抽采方法。研究表明:孔壁破裂压力受钻孔方位角、倾角影响具有明显的方向性,并确定了试验区液态CO_2相变定向射孔优势致裂方向;该技术可有效增加煤样孔隙度、孔径、比表面积、可见孔比例等,改善煤岩体内孔隙结构及渗流能力,提高瓦斯抽采纯流量9~12倍,降低煤层瓦斯抽采流量衰减系数92%;现场试验及PFC2D数值模拟研究确定了该技术的影响半径为9~13 m;应用表明液态CO_2相变定向射孔致裂增透网格式瓦斯抽采方法,可有效预防低透气高突煤层巷道掘进期间的瓦斯超限问题,提高巷道掘进速度4~5倍。     

深煤层二氧化碳埋存技术难题及解决方案初探

在CO₂的捕获和埋存技术中,深煤层CO2埋存技术堪称非零和博弈的典范。CO₂在深煤层的埋存不仅可以减少温室气体,同时可以驱替煤层中的CH₄气体,达到煤层气增产目的。然而,由于目前对深部煤层储层特性的研究还较为局限,深煤层CO₂埋存技术还存在诸多问题亟待解决。阐述了深煤层CO₂埋存技术的发展现状,归纳总结了目前主要存在的4大技术难题,即流固耦合问题、CO₂超临界吸附问题、埋存安全问题和地质工程整合问题,并初步探讨了解决以上问题的研究方向,强调进一步补充实验数据和数值模拟是目前技术攻关的当务之急,提出“建立深煤层CO₂可封存性评价体系”的概念。     

超临界CO2对低渗透煤层渗透率影响试验研究

在对低渗透煤层进行煤层气开采时,由于低渗透煤层的"三低"特性,煤层气的开采效率很低.而由于超临界CO2具有降低分压、竞争驱替、可萃取小分子有机化合物等优点,利用注入超临界CO2改善煤储层渗透性的呼声越来越高.通过实验室渗流试验检测系统试验的方法来研究超临界CO2对低渗透煤层的增透效果,试验结果表明:经超临界CO2作用后...     

低渗透煤储层煤层气开采有效技术途径的研究

概括地介绍了通过实验提示的三维应力作用下,煤体基质岩块与裂缝的渗流物性规律,据此提出三维地层压力是导致煤层渗透性降低的主要因素。基于实验、理论与数值分析,论述了水力压裂技术在改造低渗透煤层中的局限性,其机理是水力压裂技术仅能在煤层中产生极少量的裂缝,而且在压裂裂缝周围还会产生应力集中区,该区事实上成为煤层气开采的屏障区;本煤储层割缝,使煤层卸压的同时,还产生大量裂缝,是改造低渗透煤储层的最有利的技术方向,并研究了有效的割缝高度。     

CO2-N2赋存煤层综放工作面多参量变化趋势及相关性

为弄清CO 2-N 2赋存煤层采煤工作面CO来源和风流温度,CH 4、O 2和CO浓度的变化趋势及相互影响,选取不连沟煤矿F6103综放工作面为研究对象,对包括风流温度,CH 4、O 2和CO浓度连续进行了35 d的观测。综合运用最小二乘法、数理统计法和Matlab工具对观测数据进行处理和分析。结果表明,沿F6103综放工作面全线布点的2、3、4、5、6处风流温度,CO和CH 4浓度基本上是随距进风巷距离增大而增大,峰值多出现在回风端头测点6。回风隅角测点8处风流温度,CO和CH 4浓度在历时35 d的观测中基本上与时间成4次多项式变化。通过自相关系数计算可知,测点6和8处CO浓度分别与其测点处O 2浓度呈负相关关系,与温度和CH 4浓度呈正相关关系。通过比相关系数计算可知,测点5和8处CO浓度和温度分别与测点6处O 2浓度呈负相关关系,与测点6处CO、CH 4浓度和温度呈正相关关系;测点5和8处CH 4浓度分别与测点6处O 2浓度和温度呈负相关关系,与测点6处CO、CH 4浓度呈正相关关系。CO来源主要由3个方面构成,分别是井下柴油车运行释放的CO,大功率割煤机和煤体相遇瞬时高温氧化产生的CO和破碎煤体与氧的复合氧化产生的CO。     

超厚煤层成因机制研究进展

为了研究超厚煤层(厚度大于40 m)的形成机制,许多煤地质学家进行了较为深入的研究,获得了丰硕的成果。传统的煤地质学理论认为,泥炭沼泽水面上升速度与植物遗体堆积速度长期处于均衡补偿状态便可以形成厚煤层,甚至厚度达数百米。将这些厚煤层按照一定的压缩比例恢复成泥炭厚度,则可达数千米;然而现今见到的单层泥炭厚度最厚不超过20 m;这种超厚煤层成因解释势必造成古代和现代泥炭堆积之间的巨大矛盾。异地堆积成因模式,从泥炭(煤)再搬运的角度解释了一些超厚煤层的成因,这些超厚煤层大都发育在断陷盆地内;多煤层叠加成因模式,从多期泥炭沼泽演化、泥炭层叠加的角度解释了一些超厚煤层的成因,这些超厚煤层大都发育在坳陷盆地内。这些模式可以用将今论古的思想解释现代和古代的泥炭沼泽发育特征的一致性。一个超厚煤层的形成,也可能是一种或多种成因机制共同作用的结果。然而,是否存在其他的成因模式,上述成因模式发育的控制因素和作用机理,如何准确而深入的挖掘超厚煤层内部蕴含的丰富地质信息,还有待于进一步深入研究。     

新华勘探区可采煤层赋存特征及变化规律

新华勘探区据多年钻探揭露的资料表明 ,陆相含煤地层具有一定复杂性 ,经分析研究 ,各煤层赋存有一定特征 ,煤层间距、厚度变化有一定规律可循 ,2 7、2 8号煤层变化规律明显     

综采机械化采煤在较薄煤层中的应用

文章主要介绍了综合机械化采煤在东滩矿较薄煤层即2煤层的应用情况,阐述了在较薄煤层中使用综采机械化采煤,能够实现煤矿的安全高效开采。     

厚煤层煤与瓦斯共采的关键问题

瓦斯是煤炭伴生的清洁能源,同时也是煤矿重大灾害的隐患.瓦斯单独开采的价值远远低于煤炭本身.但是作为煤炭伴生能源进行开采既可提高矿井开采效益,又可一定程度上消除其灾害隐患.根据我国煤层透气性低、埋深大等特点,利用采动卸压场与裂隙场实现煤与瓦斯共同开采是我国瓦斯能源开采的正确模式,进一步研究采动裂隙场的解吸性、透气性、瓦斯与裂隙场的耦合作用关系、提高瓦斯抽放浓度与完善低浓度瓦斯的利用技术等是实现瓦斯开采和利用的关键问题.     

多煤层开采相互采动的影响规律

针对平朔煤炭工业公司安家岭井工矿4号和9号煤层联合开采的特点，利用相似材料模拟和数值模拟两种手段研究了9号煤层开采对4号煤层工作面巷道的采动影响规律，以及在不同煤柱尺寸下9号煤层工作面推进过程中，4号煤层工作面巷道周围应力变化规律及巷道变形规律.同时优化煤柱尺寸，使4号煤层工作面巷道处于安全的采动影响范围之内.     

中厚煤层沿空留巷技术应用

通过对中厚煤层沿空留巷技术在东荣二矿中一上18#煤层右五面的应用,验证中厚煤层沿空留巷的可行性,为中厚煤层的安全高效开采提供了有利保障。     

不同阶煤超临界CO2驱替开采CH4试验研究

由于地质成因与孔裂隙结构的差异,不同阶煤的渗透性与驱替开采CH 4效果不同。为研究超临界CO 2在不同变质程度煤体中驱替开采CH 4的效果,利用尺寸为100 mm×100 mm×200 mm的原煤试件,在恒定的温压(50℃,25 MPa)条件下,以10 MPa超临界CO 2驱替压力对4种不同变质程度的煤(弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤)展开试验研究,结果表明:①不同煤阶煤体的孔隙形态与发育程度有较大差异,弱黏煤孔隙类型以墨水瓶型为主,无烟煤孔隙为狭缝型,而气煤与1/3焦煤则为楔形或平行板孔;对比孔隙比表面积,无烟煤与弱黏煤相对较高,分别为259.6510,154.0669 m 2/g,而气煤与1/3焦煤较低,分别为71.2359,41.4201 m 2/g;②煤渗透率受成矿地质环境和构造活动等导致的煤体结构、变质程度、裂隙发育程度、煤岩组成等多种因素的影响,在相同的有效应力下,4种测试煤样渗透率随变质程度升高而逐渐降低,驱替过程中CO 2注入量也随变质程度升高而降低,在25 MPa围压、10 MPa注入压力条件下,弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤的渗透率分别为4.58×10-18,2.75×10-18,0.91×10-18和0.05×10-18 m 2,驱替实验结束时,CO 2注入量分别为18.13,6.45,5.01和0.78 mol;③4种煤试件的CH 4产出率和CO 2储存量均表现为气煤>1/3焦煤>弱黏煤>无烟煤,孔隙以楔形或平行板孔为主、比表面积较低、渗透率中等的气煤与1/3焦煤驱替置换效果相对较好,反映了超临界CO 2驱替开采CH 4效果是不同变质程度煤孔隙形态、发育程度以及渗透率的综合表现。