阳泉矿区瓦斯抽放方式及优选原则

针对阳泉矿区瓦斯赋存特点,通过对比分析各类瓦斯抽放方式指标,从而得出经济、技术可行的最优抽放方式;阳泉矿区单一煤层采用U+L型通风方式的工作面,大口径钻孔抽放方式是最佳选择和发展方向;15#煤层综放工作面采用U型通风方式和走向顶板岩巷抽放方式比较优越。      

江西省丰城矿区煤层气储层特征

本文依据建国四十余年煤田地质勘探、煤矿井瓦斯地质、煤层气试验井的资料，较系统地总结了江西省丰城矿区煤层气的含量、压力及B4煤层的吸附性能，孔隙、透气性、渗透率、储层压力、煤体结构等方面的特征，并结合矿井瓦斯抽放及煤层气试验井的排采情况，对该矿区煤层气的资源量进行了预测。     

随机分布裂隙煤岩体模型及其应用

煤层中随机裂隙展布模拟技术是瓦斯抽放数值模拟中的关键技术。利用Monte-Carlo模拟技术模拟实际煤岩裂隙的随机性,建立了随机分布裂隙煤岩体模型,并在Matlab平台下开发了二维随机裂隙煤岩体生成程序RFSS 2D。在煤岩实测数据和统计分析的基础上,利用编制的程序不仅能生成与实际煤岩具有相同统计分布裂隙网络的虚拟煤岩体,而且能实现有限元网格自动剖分。以辽宁某瓦斯抽放试井作为数值算例,依据实测和统计数据建立了随机裂隙分布的煤岩体模型,模拟了瓦斯压和应力的演化规律,结果表明,与瓦斯抽放井连通的裂隙对瓦斯运移影响很大,与瓦斯抽放井不连通的裂隙对瓦斯运移也有影响,但影响有限。     

淮北芦岭煤矿地面瓦斯钻井抽排分析

为了安全生产,矿井或采掘工作面瓦斯涌出量较大、采用通风方法解决瓦斯问题不合理时,应抽放瓦斯。瓦斯的抽放方法多种多样,具体采用哪一种方法或几种方法,应该具体问题具体分析。本文分析了芦岭煤矿Ⅱ1048工作面地面瓦斯抽放钻孔的抽排情况,得出如下结论:对于透气率极低的煤层,施工井下钻孔或地面压裂钻孔抽放效果往往不理想;首先开采适当的保护层,并有在开采之前施工地面钻孔抽放瓦斯是行之有效的。这种方法对于其它类似矿区,具有借鉴意义。     

帷幕注浆和套管隔离法在穿越采空区瓦斯孔施工中的应用

山西望云煤矿在矿区内施工目的层为15号煤层的大口径瓦斯抽放孔过程中,钻遇3号煤层老窑采空区,为瓦斯抽放孔施工和后续15号煤层开采增加了风险和难度。首先通过地面钻探方式在瓦斯抽放孔半径为6 m的采空区施工一圈帷幕孔,在帷幕孔注浆后使得瓦斯抽放孔周围形成帷幕堵水的效果,进而施工瓦斯抽放孔,最后再用套管对采空区进行隔离,为后续瓦斯抽放孔施工提供了"双保险"。确保了后续瓦斯抽放孔的顺利完工,同时消除了3号煤层采空区积水对后续15号煤层开采的影响,为今后类似工程施工提供经验和借鉴。     

铁法矿区高瓦斯矿井瓦斯抽取技术

铁法矿区８对生产矿井，１对建设矿井，都是高沼气矿井，其中大兴矿为煤与瓦斯突出矿井。矿区煤层赋存稳定，属近距离缓倾斜煤层群，含煤１７层，煤层瓦斯含量高，储量达２８２．８８亿ｍ＾３，是煤安全生产重大隐患。铁法局以抽放瓦斯作为治理瓦斯的治本手段，全局建有１０套抽放系统抽放方法８种，其中具有世界煤层气开采先进技术两种，采用和矿井抽放率分别达３０％和２５％以上，１９９５年抽取瓦斯２２１１万ｍ＾３，供２．２万     

淮南刘庄煤矿定向水平井施工技术研究

刘庄煤矿的定向水平井,为首采工作面的沿煤层定向水平瓦斯抽排井,成井总进尺为1116.60m,终孔直径215.9mm。根据淮南矿区13-1煤层开采显现的三带岩移规律和瓦斯抽放效果的具体分析,该抽排井水平段的设计位置在内错风巷30m和13-1煤层顶板之上25m左右,基本上按照13-1煤层的走向延伸。施工后的实际结果为:水平方向,水平段内错上风巷最小19.88m,最大34.98m;垂直方向,水平段距13-1煤顶板最小距离20.79m,最大距离26.8m;与设计目标基本一致,后期瓦斯抽放效果良好。从介绍该井的井身结构和剖面设计入手,着重对该井在施工过程中的钻具组合、钻探施工、下管固井技术和定向技术进行了详细的说明,最后分析了该定向水平井施工技术取得的主要成效。     

大口径瓦斯抽放井施工工艺

瓦斯抽放孔要求井斜小,孔径大,下入的井管重量大。以实例介绍了使用GZ-2000型钻机在某煤矿瓦斯抽放站成功施工深400m,直径φ690mm瓦斯抽放井的施工工艺。在施工过程中采用φ216mm牙轮钻头＋满眼钻具和钟摆钻具施工先导井眼,再采用φ410mm、φ690mm组合牙轮钻头＋塔式钻具分级扩眼,使用电子多点测斜仪及时监测井斜变化,用钟摆钻具组合进行纠斜,在φ426mm管体上设置三组镶焊合金的肋骨条做成圆井器来进行圆井,在管体底部设置浮力阀,合理掏空以减少井管重量,确保了工程质量。     

废弃井“一井多用”瓦斯抽采关键技术及应用

煤矿区地面瓦斯废弃井改造再利用,可进行采动区瓦斯抽采,具有保障回采工作安全生产,瓦斯资源有效利用,减少瓦斯逸散对环境压力等经济环保多重效益。针对这一目的,结合采动区地面井和废弃井的特点,提出废弃井“一井多用”瓦斯抽采技术思路。通过分析试验工作面开采工艺、覆岩结构及废弃井的基本情况等条件,研究并提出了废弃井优选及判识、地面井改造工艺、防护装置安设、抽采系统布置及抽采控制技术等,改进了废弃井改造射孔造缝段长度确定方法。研发了基于油套环空动态调节、组合套管双重防护及筛管分级优化的安全防护方法,形成了废弃井“一井多用”地面井瓦斯抽采技术。选取晋城矿区岳城煤矿作为试验对象,完成了3口废弃井(井号为YC-50、YC-52、YC-54)再利用改造试验,其地面井瓦斯抽采量累计分别为257.88万、172.50万、129.60万m3。YC-50井改造运行后,地面井抽采范围内工作面上隅角瓦斯体积分数最大值从0.77%降至0.40%,降幅48.05%;YC-52井改造运行后,采煤工作面上隅角瓦斯体积分数降幅为52.38%,有效保障了回采工作面安全生产,实现了废弃井“一井多用”目标,取得了良好的经济与社会效益...     

煤矿区卸压瓦斯地面井破坏机理研究

卸压瓦斯地面井抽采是矿区瓦斯治理的新方向,但受煤层采动影响,在工作面推过地面井一定位置后井孔迅速发生破坏,制约了其发展与应用推广。以淮南矿区抽采井变形破坏工程调查为基础,从工程地质学和采动岩体力学出发,探讨了矿区地质条件和煤层采动背景与抽采井变形破坏的关系。认为变形和错断是井身结构破坏的主要形式,该区地面卸压抽采井采动变形破坏具有时间快速性、空间集中性、破坏层位的层控性和破坏位置的岩性特殊性等四大特点。研究表明:卸压瓦斯抽采钻井的变形错断是在采动条件下,关键层诱导覆岩周期断裂致使覆岩移动,松散层中的特殊岩性层位或基岩段岩层的弯曲或断裂诱发的水平剪切破坏与岩层弯曲下沉引发垂向拉压综合作用的结果,并以前一种为主,而非单一剪断或拉断模式。另外,结合相似模拟实验结果分析,研究了开采条件下不同位置不同岩性地层的位移情况,证实了研究结论与观点,揭示了卸压瓦斯地面井井孔变形破坏机理。     

煤层气小井网排采试验中各参数间关系的研究

煤层气井网开发必须进行排采，降低井内压力达到产气的目的。煤层气井的产气量取决于煤储层特性，但在排采时因受排采各参数以及井网排采井间相互干扰的制约，只有掌握产气量与这些参数的关系和井间各参数的关系才能合理的制定出井网开采工作制度。本文利用辽宁省阜新市刘家煤层气小井网排采试验资料，研究了该区各井产气量、井口压力和液面深度等参数间的关系，总结出了排采工作中各参数间及中心井与非中心井间的影响规律，为制定合理的排采工作制度提供了依据。     

Computer modeling and simulation of coalbed methane resources

Coal seam gas reservoirs are complex both geologically and in the mechanism of gas production. Understanding these naturally fractured reservoirs for two-phase (gas–water) flow conditions is often limited by a lack of data. This paper illustrates that reservoir simulation is a powerful tool which can be used to determine key data requirements, and how variability in reservoir properties and operating practices affect performance at the field level. The paper presents examples of how reservoir simulation can be used to assess the efficiency of well completions (fracturing or cavitation), identify candidate wells for remedial treatment, examine methane drainage in advance of mining, and assess the impact of errors in measured data on long-term gas production forecasts.     

基于高瓦斯煤层保护层开采的煤矿水害防治技术

晋煤集团赵庄矿3号煤层为高瓦斯煤层,瓦斯抽采难度大,存在煤与瓦斯突出的安全隐患,防治水方面还存在底板带压开采问题,严重制约了矿井安全高效生产。通过提出保护层开采方案,先期开采下伏8-1号薄煤层,释放3号煤层应力,增加煤层透气性,同时制定8-1号煤带压开采的防治水技术策略,最终实现了3号煤瓦斯安全疏放抽采,防治水工作顺利开展,对同时存在高瓦斯和承压水上采煤问题的类似矿井具有指导意义。      

采动区远程卸压煤层气抽采地面井产能影响因素

以淮南矿区远程卸压煤层气地面井抽采工程实践为依托,通过工程试验和系统分析,探讨了远程卸压煤层气地面井的产能特点及其影响因素。研究结果表明,远程卸压煤层气地面井的产能曲线可分为两个阶段,在较短时间内顺利完成第Ⅰ阶段的井才能有较高产能。研究还显示,煤层气地面井产能受地层结构和采动影响较大。在研究区,当地层结构为松散层厚度<406 m,基岩与松散层厚度比值>0.74,下保护层与被保护层间距为6670 m,且平均采高≤2.2 m,平均产煤低于3 898 t/d时,利于远程卸压煤层气地面井抽采;当松散层厚度>430 m,11-2煤和13-1煤层间距>74 m,基岩与松散层厚度比值<0.7时,卸压煤层气地面直井成功率较低,此时,可通过改变井位和优化井身结构来适应地层结构的变化,提高地面井抽采成功率。      

晋城岳城矿地面采动区井井位优选与抽采寿命研究

为了降低晋城岳城矿工作面U型通风造成的上隅角瓦斯聚集,提高采动与采空区煤层气地面井抽采井产量及抽采寿命,在借鉴成庄矿、寺河矿和赵庄矿等地面采动试验井研究及工程示范的基础上,以晋城岳城矿煤层气地质条件为工程设计依据,提出并优化地面采动区井位尽量靠近巷道位置处、大井眼地面钻井工艺、优化井身结构等设计方案.现场试验证明:部分...     

Gas emission prediction and recovery in underground coal mines

Strata gas can be released and captured from non-active and active gas resources either from virgin or relaxed strata, both prior to and when mining activities take place. The high and irregular gas emissions associated with high production longwall mining have provided a need to optimise the methods used to predict these gas levels and the ventilation requirements for gas dilution. A forecast of gas emissions during development drivage and longwall mining indicated possible gas and ventilation problems requiring the introduction of various gas drainage techniques and in maintaining the necessary air quantities in ventilation systems to satisfy the statutory gas limitations for various coal production rates. Although there are sound principles used in world-recognised methods of gas emission prediction, a new approach developed from long-term practical experience in underground gassy coal mine practices and gas-rock mechanics studies appear most suitable for local conditions and mining systems in use. The Lunagas ‘Floorgas' and ‘Roofgas' geomechanical and gas emission models offer an effective solution to these problems. Both programs are the most advanced engineering, numerical tools available to calculate gas source contributions to total gassiness and improve the accuracy and quality of gas control, gas capture technologies and ventilation system design.     

对目前煤炭资源勘查与开发利用中存在的一些问题的思考

煤炭资源勘查和开发利用中,存在着一些值得思考与探讨的问题,如资源储量划分、勘查区境界的依据、资源分类与勘查程度的关系、回采率问题、共伴生矿床的勘查、煤层气勘查与瓦斯抽放、水文地质工程地质及开采技术条件勘查、采矿废弃物资源化、基础性地质工作的管理等。针对上述问题,结合煤炭资源勘查实践,提出了相应的建议。     

煤层瓦斯卸压抽放动态过程的气-固耦合模型研究

根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,引入煤体孔隙变形与透气性演化的耦合作用方程,建立了考虑煤层吸附、解吸作用的含瓦斯煤岩固-气耦合作用模型。应用该模型模拟研究了不同压力影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律,其结果对于深入理解瓦斯抽放作用机制并采取相应的瓦斯预防和控制措施等具有重要的理论和实践意义。     

顶板复杂地层高位定向钻孔成孔工艺研究

针对淮南矿区顶板复杂地层条件下大直径高位定向钻孔成孔难度大的问题,结合淮南顾桥矿工业性试验,开展了顶板复杂地层成孔工艺技术研究,形成了顶板复杂地层信息探查技术、爬坡复杂孔段和目标层复杂孔段定向钻进技术、完孔技术等关键工艺技术,并成功实施完成了10个孔径153 mm的顶板大直径高位定向钻孔。抽采试验阶段,试验钻孔标况瓦斯抽采纯流量平均达到11.07 m3/min,平均瓦斯抽采体积分数达到31.39%,与邻近高抽巷瓦斯抽采水平相当,初步实现了"以孔代巷"的目标。研究成果为淮南矿区及类似地质条件矿区瓦斯治理提供了新途径,具有显著的应用和推广价值。