关闭煤矿的资源开发利用与地质保障

在关闭煤矿中除煤炭剩余外,还赋存丰富的煤层气、矿井水、地下空间、地热等资源,具有巨大的二次开发潜力。依据全国煤层气、矿井水、地热等资源赋存现状,梳理部分重点关闭煤矿资源的绿色开发与清洁高效利用发展趋势;通过系统介绍集钻探、物探、遥感、计算机等勘查技术于一体的综合勘探体系,总结了其在关闭煤矿资源有效开发利用的地质保障作用,并从资源、环境、技术体系及数据库等七个方面提出关闭煤矿资源开发利用地质保障工作建议。     

废弃矿井煤层气资源地球物理勘探研究进展

煤炭开采形成大面积的采空区和数量众多的废弃矿井,在这些废弃矿井中蕴藏着大量的煤层气资源。区别于常规煤层气资源,废弃矿井煤层气资源的勘探和开发受到采空区分布、覆盖层、围岩情况、裂隙带发育情况、煤层顶底板情况、煤矿开采方式以及采空区地下水等情况的综合影响,利用地球物理勘探技术可以为废弃矿井煤层气的开发提供技术支持。本文介绍了山西煤炭地质的基本情况,分析了采空区坍塌及积水的机制,以及围岩与采空区的地震波场特征、电性特征、激发极化特征和放射性氡异常特征;介绍了地震法、直流电法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法、激发极化法、放射性勘探法、微动勘探法、航空瞬变电磁法和半航空瞬变电磁法探测采空区的原理、方法及应用。指出开发、研究新的地球物理方法,建立多方法、多维度、多空间的采空区综合探测体系,充分利用地球物理大数据,深入发掘人工智能反演技术,可为我国废弃矿井煤层气资源的勘探和开发提供技术支持。     

山西省废弃矿井煤层气地面钻井开发关键问题与对策

随着我国煤炭去产能政策的有力实施,一批资源枯竭及产能落后矿井将陆续关停废弃。废弃矿井仍赋存着大量的煤层气资源,其开发利用是实现煤炭产业清洁安全高效低碳发展、促进煤矿安全生产、优化能源结构、实现温室气体减排等方面的重要举措。基于山西省煤基重点科技攻关(煤层气产业链)项目相关研究,系统阐述了废弃矿井煤层气开发面临着资源量评价不准、钻进体系不健全、井上下联合缺失等关键问题。针对这些问题提出以下几点对策:废弃矿井精准地质探测是采空区地面钻井轨迹设计的重要依据,尤其是炮采等落后采煤工艺的废弃矿井,地球物理勘探精度应达到米级才能有效降低钻遇煤柱风险;优选废弃矿井煤层气地面“L”型钻井思路,即选采空区周边一定距离的保安煤柱作为L型井位,并配套特殊钻进工艺;煤矿企业应将废弃矿井资源开发利用纳入煤矿全生命周期规划,尤其是矿井废弃前应确保煤层气抽采通道畅通,以实现煤层气井“一井多用”的新型井上下联合开采模式,提高废弃矿井煤层气开发效率;采用防回火、各种传感器等装置,并对关键参数设置自动报警停机界限值,从而使废弃矿井煤层气地面开采工艺安全、高效;对不同浓度废弃矿井煤层气,需要采取相应的梯级利用模式,从而提高整体开发利用价值。以山西省废弃矿井为示范区,研究认识对推动全国煤矿区废弃矿井煤层气开发利用具有重要的指导和示范意义。      

贵州习水县仙源煤矿煤层气赋存与开发前景

根据仙源煤矿煤炭地质勘查、矿井地质及煤层气参数井资料,对仙源煤矿煤层气赋存特征进行分析,认为区内龙潭组4层目的煤层厚度较大,煤层间距较小,煤层埋藏深度适中,煤层含气量较高,煤层气富集和赋存条件较好。计算获得矿区煤层气推断资源量达27亿m3,煤层气资源潜力较大,具有较好的勘探开发前景。     

潞安矿区古城煤矿煤层气赋存主要地质因素分析

古城煤矿位于山西省潞安矿区中西部,是潞安集团近期重要的煤炭接替矿井。前期煤田勘查揭示该矿区煤层含气量较高,具有较好的煤层气资源开发潜力。以矿区煤田及煤层气地质资料为依据,结合区域和周边矿井煤层气勘探和开发成果,探讨影响该矿井煤层气赋存和富集的基本地质条件。研究表明,控制煤矿区煤层气分布的主要因素是构造,其中向斜核部是煤层气赋存、富集的有利部位;此外,本区煤层气分布还受断层影响,断层性质不同,对煤层气的赋存、富集影响不同,本区除了少数逆断层是煤层气富集的边界条件之外,多数正断层对煤层气的保存具有破坏作用。     

基于煤层气与煤炭协调开采的地面煤层气布井理论探讨

煤矿区煤层气地面开发具有资源、安全、环保等综合效益。研究了煤层气开发与煤炭开采相互影响的控制机制,分析了主要影响因素,包括:煤层气套管、水泥环对采煤机械的损害,金属套管碰撞产生的火花,压裂石英砂对煤质的影响,压裂对煤层顶板和底板的破坏,以及煤炭回采对井筒的破坏。基于煤与煤层气协调开采的目标,结合煤炭开采"O"型圈理论,提出了煤矿区煤层气地面井位部署应以煤矿采掘生产为优先考虑原则;在研究了煤炭开采不同位置布置煤层气井可能性的基础上,提出了煤矿最理想的布井位置为回采边界的煤柱处,并提出在条件允许情况下首选水平井抽采方式。论文成果对煤矿区煤层气的安全高效开发具有一定的现实意义。      

关闭/废弃矿井地下空间资源精准开发利用模式研究

随着煤炭绿色资源的不断开采,位于煤炭开发利用全周期末端的矿井关闭\废弃问题逐渐显现,随之而来的关闭/废弃矿井地下空间资源开发利用成为一个亟须解决的问题。在对我国废弃矿井现状统计分析的基础上,以能源开采造成的地下空间方位、形态差异化为依据,将关闭/废弃矿井地下空间资源分为采空区空间资源、巷道空间资源、硐室空间资源;探讨了空间资源作为能源存储场所的单一利用方式和多方向、多领域协同多元开发利用的关闭/废弃矿井地下空间资源利用方式;并由此提出了一种关闭/废弃矿井地下空间分类分级精准利用模式,构建调研分析、工程类比初判、模型构建详估和软件决策系统研发为主干流程的精准开发利用系统,通过精准利用模式与精准开发利用系统模型对单一和多元开发利用方式进一步分析,为关闭/废弃矿井空间资源开发利用的研究和实践提供参考。      

煤矿开采环境影响评价中地下水问题探析

煤矿的开采与地下水资源紧密相连,煤层往往与地下含水层相邻,采煤时会疏干地下水,这不仅影响了地下水资源的数量和质量,而且破坏了水的动态平衡和生态环境,造成一系列不良后果.根据煤炭开采工程的环境影响特点及环境保护的最新发展趋势,概略提出了煤矿区地下水环境影响评价的相关问题、煤矿开采引起的地下水环境问题、以及由煤矿地下水疏干引发的地面沉陷及其植被景观的影响.     

书讯

正《陕西省煤矿瓦斯地质规律研究》是一本全面论述陕西省煤矿瓦斯地质条件及控制因素、瓦斯预测的专著,全书共10章,分别是瓦斯地质条件、煤炭资源分布及开发现状、煤矿瓦斯分布特征、地质构造对瓦斯的控制作用、煤层埋藏条件及其对瓦斯赋存的影响、煤矿瓦斯地质分区、主要矿区瓦斯地质规律、瓦斯资源评价与预测和结论。本书可供油气地质、煤炭开采工程技术人员、煤炭行业管理人员及地质与煤炭、石油天然气类大专院校     

我国关闭/废弃矿井资源综合利用形势分析与对策研究

长期的矿产资源开采形成了数量众多的关闭/废弃矿井(山),包括煤矿、金属和非金属矿等。矿井关闭废弃后仍赋存着方方面面的可利用资源,除了伴生的各种矿产资源外,还拥有巨大的地下空间资源(采空区和巷道),特别是部分井下仍然有多种废弃物(设备、材料等)和空间设施可再利用。通过总结一些关闭/废弃矿井资源综合利用状况,研究其功能定位和综合利用战略,并提出将关闭/废弃矿井资源综合开发利用与国家和区域经济、社会发展统筹部署的思考与建议。     

六盘水杨梅树向斜煤层气地质条件及开发潜力评价

综合煤层气勘探及煤矿开采数据,从煤层赋存、含气性、渗透率储层压力等多个方面研究分析了杨梅树向斜煤层气地质条件及资源的开发潜力。对研究区资源量进行了预测和计算。研究表明,研究区煤层气保存条件好,含气量较高,开发地质条件优良,资源量和资源丰度大,具有较大的开发利用潜力。     

基于InSAR三维分解技术的贵州省贞丰某煤矿地下采空区反演

贵州是我国主要煤炭产地之一, 成本与地方条件的限制使贵州贞丰县山区出现大量的非法小煤窑, 其大多开采一年、半年便废弃煤矿, 调查其地下开采范围对矿区生态修复、土地资源再利用、煤矿越界开采监测等有一定意义。本文利用升、降轨观测共16期3 m空间分辨率的L波段PALSAR-2影像为数据源, 在贵州省贞丰县采用InSAR技术对煤矿采空区开展了短期动态地表沉降监测, 结合研究区地质条件、地下开采条件、开采时间、范围等信息, 计算了该地区煤矿开采沉陷影响角的规律与变形时间滞后关系; 而后利用上述参数及地表变形信息, 在其附近一处废弃煤矿, 对其地下采空范围及开采时间进行反演:(1)研究区煤炭开采走向影响角为83°、上山影响角75°、下山影响角80°, 地表变形时间与地下开采时间差约1个月; (2)计算反演出研究区废弃煤矿地下开采范围为380 m×150 m; (3)在反演煤矿采区, 对比FLAC3D数值模拟计算结果和野外现场调查, 验证了InSAR计算结果基本准确, 验证了此方法对煤矿采区反演的合理性与可靠性。     

废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式研究

随着煤炭产业去产能政策的深入推进,大量矿井面临关闭或废弃,但其仍赋存大量可利用资源,如何开发利用,已成为煤炭工业转型发展的一大难题。在分析国内废弃矿井工业旅游开发现状与地下空间旅游开发问题的基础上,借鉴学习国外废弃矿井旅游开发模式经验,并总结分析废弃矿井地下空间旅游资源的特征。探索废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式,提出基于视觉、触觉和听觉以及知识性、观赏性、参与性、娱乐性和趣味性的“三觉五性”设计方法。并针对目前废弃矿井地下空间资源开发利用中存在的问题,给出相应的对策,即:高度重视废弃矿井旅游资源开发,改善传统单一旅游模式,加强体验式旅游设计,对地下空间进行现代化功能型改造。对实现地下空间资源利用最大化,服务于国家发展建设、社会民生保障及经济发展提供一定参考。      

重庆观音峡矿区新店子井田煤层气赋存影响因素及开发模式研究

基于煤层气赋存及开发理论,运用煤层煤心含气量等测试手段,以重庆观音峡矿区新店子井田为研究对象,对煤层气赋存影响因素进行了分析研究,并优选出适合于研究区的煤层气开采利用模式。研究认为,煤化程度、地质构造、围岩物性及封盖能力、煤层埋深、煤层厚度、水文地质条件是影响煤层气赋存的主要因素,其中煤层埋深起主导作用,煤层埋深与甲烷含量呈显著正相关关系,其次是区内压扭性断裂构造较为发育,构造应力相对集中的断层附近煤层甲烷含量明显高于其他区域。研究区开发层段的煤储层属超压、较高渗透率储层,层数多,倾角较大,高角度沿煤层钻井、排水降压增渗的开采技术更适合研究区的煤层气开发。     

中国主要矿区煤层气资源的评估

煤层气资源的评估是规划煤层气开发利用的基础，本文根据甸煤层气开发的已有成功的经验和煤层气资源与煤层共生，共储，共采的特点，认为近期内应煤炭可供开采的储量为基础评估支气资源才有比较现实的意义，以对各矿区煤层测定的大量瓦斯吸附常数，孔隙率，煤质分析资料和现场实测的煤层瓦斯压力为基础，计算出煤层的瓦斯含量，并提出了以目前中国主要煤矿区的单元的煤层气资源评价结果，中国主要煤矿区的煤层气保有储量总计为４７３     

木里盆地侏罗系煤层气主控因素及成藏模式

我国天然气需求逐年上升,寻找常规天然气的接替能源已迫在眉睫。木里盆地中—下侏罗统煤炭资源丰富,煤层厚度大,煤层气资源潜力巨大。综合利用野外地质调查、样品分析测试、煤炭钻井录井及含气量现场解吸,对木里盆地木里组煤层赋存特征、成藏地质条件、主控因素及煤层气成藏模式进行了研究,结果表明: 木里盆地煤层厚度大,埋藏适中,以气煤和焦煤为主,整体处于中—高变质阶段,含气量较高,煤层气资源潜力良好; 煤层的变质程度及顶、底板的封盖能力控制了煤层气的富集; 木里盆地侏罗系煤层气主要有宽缓向斜富集和大型单斜构造富集2种成藏模式。煤层气主控因素分析及成藏模式研究为后续开展木里盆地的煤层气勘探开发提供了借鉴和依据。     

中国煤炭资源保障程度和绿色勘查开发途径

文中进一步厘定了煤炭资源/储量的概念,全面分析了我国煤炭资源勘查开发现状,深入阐述了我国煤炭资源保障程度,认为煤炭资源总体丰富,可采、预可采储量不足,服务年限少,区域煤炭资源保障不平衡,优质炼焦用煤稀缺,中东部地区煤炭资源压覆严重,中西部煤炭开发的生态环境问题突出。在分析煤炭资源保障程度基础上,根据煤炭安全高效绿色勘查开发的基本要求,提出了煤炭资源绿色勘查技术、煤矿高精度高效安全开采地质探测技术、煤矿水害探测与防治技术、煤矿绿色充填开采关键技术、采煤沉陷综合治理与生态环境恢复再造技术、煤矿瓦斯井上井下联合抽采技术、废弃矿山资源综合利用和环境恢复技术研究、煤矿高矿化度矿井水及固废处理技术、洁净煤技术的基础地质研究、煤系多能源矿产综合勘查开发和利用技术、煤炭地下气化与煤层气联合协调勘查开发技术、煤源雾霾研究和二氧化碳地质封存技术十二项煤炭绿色勘查开发的技术途径。     

煤层气资源特点与开发模式

为探索煤层气高效开发模式,促进煤层气资源的开发,在总结20多a理论研究成果和勘探开发实践经验的基础上,将煤层气厘定为赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的天然气,并将煤层气资源的特点概括为吸附态、自生自储两点。依据煤层气资源的特点,提出了煤层气资源开发模式分类方案,其中顶级分类包括地面开发、井下抽采、采煤采气一体化等。      

王坡煤矿陷落柱发育特征及其对煤层气开发的影响

陷落柱是影响煤矿区煤炭与煤层气开发的主要制约因素之一。研究煤矿区陷落柱成因及分布特征,有助于降低煤炭开采与煤层气开发的风险。通过对陷落柱控制因素和发育特征的分析,结合王坡煤矿已发现陷落柱的分布情况,探讨了陷落柱对王坡煤矿煤层气分布及其开发的影响机制。分析认为:陷落柱周围3号煤的气含量有所降低;在煤层气开发过程中,陷落柱可能会贯通奥陶系灰岩层与煤系地层,从而对煤层气的钻井、压裂以及排采工程产生不利影响。      

红阳煤田徐往子煤层气开发评价

研究区位于辽宁省辽阳市规划区内,城市压煤已成现实,地下煤炭资源暂不能开采利用,但煤炭地下气化和煤层气资源开发利用不受城市建设的限制。因此对煤层气进行资源开发,具有现实的经济与环境意义