沁水盆地樊庄区块煤系水分布及其对排采效果的影响

樊庄区块为高煤阶煤层气田具有典型代表性的区块之一,精细化表征煤系水的分布特征,分析其控气作用,对于指导类似区块煤层气开发意义重大。据此,采用数理统计、回归分析及数据拟合的方法,建立了煤层及砂岩的测井识别特征,构建了含水量计算模型,探究了煤系水分布与排采效果之间的关系。研究表明:研究区3#煤层测井识别特征为高电阻率(853.86~5 968.9Ω·m),低体积密度(1.26~1.49 g/cm^(3)),低自然伽马(18.4~60.51API);砂岩含水层测井识别特征为低电阻率(70~316.2Ω·m),高体积密度(2.51~2.68g/cm^(3)),低自然伽马(56.4~116.19API);研究区纵向上岩性以煤、泥岩、砂岩及砂质泥岩为主,横向上煤层分布稳定,砂岩含水层分布不均匀,井控水量区域差异性大;研究区煤层分布较为稳定,在不考虑二次压裂影响的情况下,将累计产水量1 200m^(3)作为煤层是否接受外来水源补给的界线;煤层气井开发过程中,在构造及沉积条件相似的情况下,煤系水的来源越广泛、规模越大,则煤层气井见气时间越久、排水降压阶段持续时间愈长,产水量越高、产气量越低。

高瓦斯矿井采空区自燃“三带”分布及防治研究

为了防治魏家地煤矿开采采空区漏风导致的遗煤易自燃现象,以魏家地煤矿西2019工作面为研究背景,采用数值模拟与理论分析相结合的研究手段提出了一项有效的采空区煤自燃防治技术,有针对性地在该工作面上隅角设置留空巷、下隅角设置封堵墙,并且通过COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟和对比上隅角留空巷、下隅角设置封堵墙影响下采空区自燃“三带”的分布范围和原始采空区自燃“三带”的分布范围。结果表明:在采空区上隅角设置留空巷、下隅角设置封堵墙可以减小采空区自燃“三带”的影响范围,能够有效地预防采空区煤自燃。

采动应力与工作面突出指标相关性分析

为准确预测采掘工作面煤与瓦斯突出危险性,以甘肃魏家地煤矿东一采区东1100工作面为例,研究采动应力对突出指标的影响因素。采用数学统计的方法并结合井田情况,通过研究煤层瓦斯压力与钻屑解吸指标二者之间的量化关系,推导出采动应力与瓦斯突出指标之间的关系,通过观测回采工作面的矿压,能够定量分析一定范围内煤体的瓦斯突出指标,通过测量瓦斯突出指标,判断煤体采动应力的分布情况。研究表明:采动应力对瓦斯突出指标产生一定影响,采动应力与钻屑解吸指标可以相互推导求值,两者之间的拟合函数为二次函数关系;随着采动应力的增大,钻屑解吸指标和最大钻屑量均先增大,逐渐趋于平稳后又迅速增大,存在正相关性关系。

采空区自燃三带时空演化特征与防治技术研究

针对红会一矿1715综放工作面采空区外因火灾隐患,从时空演化的角度分析了工作面具体冒落情况,优化了工作面采空区孔隙率、渗透率动态分布模型,结合COMSOL数值模拟软件计算了该工作面推进不同阶段采空区三带范围及漏风情况,提出了适宜该工作面的时空联合火灾治理措施。结果表明:总配风量一定情况下,“两进一回”W型通风方式“三带”范围比U型通风方式更小,后者漏风情况更为严峻,自燃发火隐患更大;而采用“两进一回”W型通风方式后,随总配风量增加,自燃三带范围增加且向采空区深部延展,最终确定进风巷风量为300m^(3)/min、辅助通风巷风量为400m^(3)/min的配风方案为该工作面火灾治理期间最佳通风方案,自燃区域最窄;依据时空联合防治技术方案,于1715工作面进行了现场验证,1715工作面外因火灾隐患得到了有效解决,对国内类似火情治理具有重要借鉴意义。

魏家地煤矿煤层气成藏特征及开发对策建议

为了促进魏家地矿区煤层气资源的高效开发,依据矿井生产地质、以往煤田勘查资料,通过分析魏家地煤矿的煤层气地质赋存特征、资源条件及开发条件,指出了魏家地煤矿煤层气地面开发中存在的问题,提出了魏家地煤矿煤层气地面开发的技术对策。研究表明:研究区煤层气赋存具有“煤层厚度较大、埋深适中、顶底板封闭性好、逆断层配置合适”等优点,提出了“逆断层封闭式+水力封堵型”煤层气成藏模式,结合“地应力复杂、煤体结构差、成孔和改造难度大、地质条件较复杂、抽采技术可复制性差”等问题,提出了“构建顶板卸压、开采保护层”的开发模式;建议加强地质研究,落实“一井一策”;加强现场质量监督工作;按部就班地有序开展工作等。

“两进一回”通风系统氧化带宽度影响因素分析

为使“两进一回”通风系统应用效果最佳,降低采空区遗煤自燃危险性,基于理论分析结合COMSOL数值模拟软件,依托魏家地煤矿北1103工作面工程背景,针对第2进风巷不同布设位置、两进风巷风量配比、进风侧封堵墙宽度及工作面推进距离进行了研究,分析了不同工况下采空区氧气体积分数及氧化带范围。结果表明:第2进风巷位置对采空区氧化带范围影响较大,当通防巷位于进风巷右侧0.618D(D为工作面倾向长度)位置时,最大氧化带宽度为23 m;通过改变两进风巷风量配比可减小氧气影响区域,改变采空区氧化带范围;进风巷一侧封堵墙的存在可一定程度抑制采空区漏风,但存在最佳封堵范围;随工作面推进,120 m后采空区氧化带范围整体趋于稳定。

大水头煤矿301工作面底抽巷位置确定方案研究

为确定大水头煤矿301工作面底抽巷的合理位置,以301工作面为工程背景,通过理论分析和数值模拟等方法,综合分析了煤层底板应力分布规律、瓦斯抽采条件以及煤与断层空间位置等因素。研究结果表明:大水头煤矿301工作面底抽巷在垂直方向上与底板的距离为25 m,在水平方向上内错工作面距离回风巷道25 m时,能够达到最佳的瓦斯抽采效果。该研究不仅提高了煤矿底抽巷的服务年限,还将底抽巷作为下阶段的进风巷道,在保证矿井安全生产的同时,提高了巷道利用率,节约了矿井生产成本。