工作面煤与瓦斯突出区域预测模型探讨

针对传统数学模型在处理煤与瓦斯突出问题上存在的弊端,通过对工作面进行网格划分,并借助人工神经网络建立工作面突出区域预测的非线性模型,减少人为因素的干扰,实现多指标定量预测,大幅提高了预测精度和准确度,为工作面防突措施的制订和执行提供科学依据。

晋城煤层气分布和主导因素的再认识

收集到晋城地区169组含气量及其它相关测试数据,对采集的65个气井排采水样进行了全水质化验,通过相关性分析,探讨了含气量与煤的热成熟度、煤储层埋深、厚度、围岩封闭性等因素的关系,并在分析地下水等水位线和水化学特征基础上确定了水动力分区,探讨了含气量与水动力条件之间的联系。结果表明,这些传统意义上界定的影响含气量的因素决定了晋城煤储层含气量整体上较高,但与其在区域上的分布规律并无相关性,进一步证实地下水动力场通过控制储层压力的分布而控制着煤层气的聚集,成为影响晋城含气量区域分布的主导因素。研究表明,不仅潘庄是煤层气富集区域,而且寺头断层以西的郑庄一带同样是勘探开发的有利区域,建议加大勘探力度。

煤层突出区域预测指标及临界值探讨

新安煤田所属的二1煤层突出危险性较大,在生产过程中曾多次发生煤与瓦斯突出,严重影响了安全生产和经济效益的提高,论文通过对新安煤田二1煤层大量数据的测定及分析,提出了以煤层瓦斯含量代替瓦斯压力作为突出区域预测的指标,并为突出区域预测提供了合理的临界值。

义安矿煤与瓦斯突出区域预测指标及临界值研究

为了掌握义安矿煤与瓦斯突出区域预测指标及临界值,对义安矿瓦斯地质参数和区域预测参数进行分析,并对其区域预测的参数进行了简化,提出了采用钻屑解吸指标作为区域预测的指标,并结合生产验证了其临界值Δh2=293 Pa,Δh2大于293 Pa区域为突出危险区,Δh2小于293 Pa区域为突出威胁区。

我国煤层造穴增渗技术研究现状与进展

我国主要煤矿区主采煤层渗透率普遍较低,严重制约了井下瓦斯治理和地面煤层气开发效果的提高。煤层造穴是低渗煤层增渗改造的一种有效技术途径。对我国煤层造穴增渗技术研究现状进行了梳理和总结,重点介绍了水力造穴、机械造穴、空气动力造穴、爆破造穴4种造穴技术的发展现状,分析了各种技术的基本原理、装备组成、工艺流程、现场应用情况,总结了其适用条件和优缺点,并结合煤矿科技发展需求分析了煤层造穴增渗技术的发展趋势。

基于多源瓦斯数据融合的瓦斯赋存规律研究方法

为了降低瓦斯事故和提高矿井的安全经济效益,以鹤壁煤业集团第八煤矿为研究基地,找到一种有效的瓦斯赋存规律研究方法,即通过多源瓦斯信息融合,运用瓦斯地质理论和方法进行瓦斯赋存规律的研究。研究表明,采取地勘瓦斯含量择取、直接测定、间接测定、瓦斯涌出量反演等多源瓦斯数据融合的方法进行瓦斯赋存规律的研究是可行的,研究结果可以为矿井瓦斯灾害预测和瓦斯抽放等提供技术依据。

新安煤矿瓦斯赋存规律及影响因素探讨

通过对新安煤矿所属二1煤层瓦斯含量的测定,研究了新安煤矿瓦斯赋存规律,并分析了地质构造、埋藏深度、围岩性质、煤层厚度对瓦斯赋存的影响作用。对井田延伸水平的瓦斯分布预测、指导该矿的安全生产具有一定的现实意义。

新安煤矿工作面煤与瓦斯突出区域预测

针对传统区域预测方法的不足,根据新安煤矿11221工作面的实际情况,通过大量资料的收集、整理及现场瓦斯参数的测定,综合考虑煤体结构参数及煤层瓦斯含量、瓦斯压力及瓦斯涌出量等瓦斯参数,分析并提出了以瓦斯含量作为工作面突出区域预测的指标,并确定了适合于该矿的指标临界值。

煤层顶板水平井分段压裂瓦斯治理模式研究

针对煤矿碎软低渗煤层,提出了煤层顶板水平井分段压裂瓦斯治理模式。通过建立应力-渗流-损伤耦合的理论模型,运用数值模拟的方法模拟了煤层顶板水平井水力压裂裂缝扩展过程,结果表明紧邻煤层顶板岩石的裂缝能够延展至煤层,且在顶板岩石的撕裂作用下,煤层内的裂缝能够快速延展。应用产能模拟的方法对分段压裂水平井的产能进行了模拟,分析瓦斯抽采的效率,优选了分段压裂的压裂缝长度、压裂段数,认为在淮北矿区祁东煤矿的地质条件下,压裂裂缝的长度为80 m,裂缝间距为63 m,抽采效果最佳。通过工程验证,说明煤层顶板水平井分段压裂技术是国内碎软低渗煤层地面瓦斯高效抽采的有效模式。

煤层水力裂缝参数对煤层气井产气量的影响

基于水力压裂增产机理,构建了水力压裂后煤层气井产气量计算模型,编制程序模拟了裂缝参数对煤层气井产气量的影响。结果表明:水力压裂后煤层气日产气量曲线在形态上表现出低-高-低-高-低的特征;随着裂缝长度的增加,日产气量和累计产气量明显增加;当水力裂缝的导流能力小于临界导流能力时,产气量随导流能力的增大而增加,大于临界导流能力时,产气量将保持为临界导流能力时的产气量;增加裂缝的长度比增加裂缝的导流能力更有利于产气量的增加。

煤矿井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术

为了提高煤矿井下单一低渗煤层瓦斯抽采效果,基于普通中、短钻孔水力压裂技术在瓦斯治理方面存在的弊端,结合煤储层地质条件和定向钻进技术特点,提出了井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术,总结了长钻孔整体压裂和围岩梳状孔分段压裂2种水力压裂模式,分析了施工工艺和关键技术,以阳泉矿区为例,进行了定向长钻孔水力压裂试验,并考察了其效果。结果表明:长钻孔整体压裂采用基于扩张式封隔器原理的快速封孔技术,可在10 min内实现封孔工具组合快速坐封。梳状孔分段压裂施工采用裸眼封隔器滑套分段压裂工艺,利用孔口投球方式依次打开各级投球滑套,完成各个分支钻孔注水压裂作业。水力压裂影响范围内煤体全水分随着与钻孔距离的增大呈现先增大、后减小的现象,煤层瓦斯含量与煤体全水分呈现相反的分布特征。压裂过程中巷道受力变形现象明显,放喷初期水流大量携粉,排粉量达到6.5 t。长钻孔整体压裂和梳状孔分段压裂的最大影响半径分别达到58 m和60 m,比常规压裂钻孔增大2.32倍和3.53倍,平均瓦斯抽采纯量达1.51 m^3/min和0.25 m^3/min,比常规压裂钻孔提高24.40倍和13.89倍。分析认为压裂过程存在水驱气效应,且压裂对煤储层改造效果在空间上存在不均衡性。煤岩体吸水后发生体积膨胀和软化现象,改变了钻孔周围应力场的分布,导致了巷道受到挤压破坏发生变形。梳状孔分段压裂过程中围岩中裂缝通过牵引作用与煤层中压裂裂缝沟通,进而形成新的煤储层裂隙网络系统,有利于提高瓦斯抽采效果。

我国煤与瓦斯突出区域预测方法研究现状及展望

对我国现有的煤与瓦斯突出区域预测方法进行了归纳总结,重点介绍了指标法、地质方法、物探法和数学物理方法,简要分析了各类方法存在的主要问题,并对突出区域预测的发展趋势进行了展望。指出我国煤与瓦斯突出区域预测的发展趋势是:不断完善现有突出区域预测方法,提高各类方法在不同地质条件下的适应性和有效性;加强瓦斯突出基础理论研究,充分利用各种现代理论与技术手段,全面考虑地应力、瓦斯和煤体性质等决定突出危险性的基本因素,构建基于多因素分析的综合突出区域预测方法体系;积极探索和研究深部矿井突出灾害演化规律和控制因素,提出适用于深部煤炭开采的突出区域预测方法。

井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术

为了提高井下低透气性煤层瓦斯抽采效果,提出井下穿层长钻孔水力压裂强化增透技术。根据水力压裂施工工艺和关键技术,将水力压裂过程分为准备阶段、高压注水阶段和保压阶段,重点阐述了封孔、试压、注水压裂、数据监测、保压、排水等关键技术。同时分析了长钻孔水力压裂增透机理,并进行了水力压裂强化增透试验。根据压裂过程中压裂参数变化规律,从煤储层参数和钻孔瓦斯抽采参数方面综合考察了试验效果。结果表明:压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,最大影响半径达到了58 m,抽采流量和抽采体积分数分别是普通压裂钻孔的24.4倍和10.27倍,最大压裂影响半径提高了2.32倍。

基于机械造穴的钻孔瓦斯强化抽采技术研究

为了提高高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效果,在借鉴煤层气洞穴完井工艺的基础上,提出了基于机械造穴方法的钻孔强化瓦斯抽采技术,利用四连杆机构原理研制成功了一套针对井下抽采钻孔的专用机械造穴设备。以芦岭煤矿Ⅲ1013工作面为例,利用该设备施工了4组造穴钻孔,并对瓦斯抽采参数进行了连续监测和统计分析。试验结果表明:利用机械造穴设备可在抽采钻孔内形成直径600 mm的洞穴,机械造穴技术能够明显提高钻孔瓦斯抽采效果,与同一地点的普通瓦斯抽采钻孔相比,造穴试验孔单孔瓦斯抽采浓度提高了2.73~3.39倍,纯瓦斯流量提高了2.63~5.11倍。

基于地质分析的三软煤层瓦斯突出防治研究

基于三软煤层特殊的地质条件和瓦斯突出灾害严重的现状,以新安煤田二1煤层为例,总结了煤层突出的基本特征,分析了影响突出的主要地质因素,并重点探讨了突出灾害防治措施。结果表明:影响和控制三软煤层突出的主要地质因素是地质构造、煤层埋深、构造煤厚度变化和瓦斯条件。提出了加强地质保障技术研究、建立突出预测预警体系、强化井下瓦斯抽采、采取水力消突措施的综合防治对策,为三软煤层突出灾害防治提供了理论依据。

煤层含气量不同测定方法的对比分析

我国目前煤层含气量测定方法有地勘法、矿井法、自然解吸法和加温解吸法,这四种测定方法基本原理相同,在取心工艺、取心质量、解吸测定条件、残余气定义及测试等方面存在明显差异。自然解吸法和加温解吸法取心质量优于矿井法和地勘法,其损失气量也最小,而矿井法和地勘法所测定的残余气更加彻底。煤层含气量测定的最重要环节是取心过程,煤样的完整、保质、快速采取和损失气量的准确推算是测定煤层含气量的关键。

潘庄地区煤层气U型水平井技术工艺研究

我国已在多个地区进行了20余口煤层气U型水平井施工,但总体尚处于勘探实验阶段。为了研究潘庄地区煤层气U型水平井施工技术工艺,以寺河井田西区煤层气U型水平井为例,分析了实验区地质条件的可行性,重点研究了钻井技术工艺并初步考察了产气效果。结果表明：潘庄地区3#煤层含气量大、构造及水文地质条件简单,煤层产状稳定且厚度较大,原生结构煤体发育,比较适合U型水平井的施工。煤层气U型水平井具有技术工艺复杂、增产效果明显的特点,先进的工具仪器和技术工艺为煤层气U型水平井施工成功提供了技术保障,其最高产气量达到22 000m^3/d,相当于5-6口普通高产垂直井的产气效果,可为煤矿区煤层气抽采利用提供关键技术支撑。

煤油气共生矿井底板油型气赋存特征及防治

为了提高煤油气共生矿井油型气灾害治理的科学性,以黄陵二矿为例,采用现场测试、钻探取芯、跟踪观测、地质分析等多种方法,研究了采掘工作面煤层底板油型气分布特征、涌出规律和运移机理,并初步探讨了底板油型气体灾害防治措施。结果表明:底板油型气涌出点多位于底板砂岩储层上倾尖灭端和砂岩透镜体附近,呈现不连续区带状分布特征,涌出的油型气主要来自富县组砂岩层,涌出的动力主要为地层流体压力差,底板油型气通过地层中存在大量的断裂和裂缝、微裂缝系统进入采掘空间,采掘扰动是底板油型气异常涌出的工程诱导因素。建议加强油型气综合探查技术、油型气灾害预测预报技术、油型气综合抽采技术和智能化矿井建设等方面的研究。

单一低渗煤层井下增透技术研究现状与展望

为了系统总结我国单一低渗煤层井下增透技术研究现状,并梳理主要发展方向,为煤矿瓦斯治理和科技发展布局提供决策参考,从技术原理、装备组成、施工工艺等方面入手,对增透技术研究现状进行了归纳总结。重点介绍了水力化技术、爆破类技术、钻探类技术的最新进展和其他增透新技术,分析了各类技术存在的主要问题,并对发展趋势进行了展望。认为提高单项技术的有效性,发展复合型增透技术,发展井上下联合压裂区域化增透技术,发展深部复杂地质条件下增透技术,提高技术的协同化、智能化、无人化水平,建立完善的单一低渗煤层增透技术体系是未来主要研究方向。

碎软煤层底板梳状孔分段压裂抽采瓦斯技术

为提高煤层的瓦斯抽采效果,以阳泉矿区15#碎软煤层为研究对象,对煤层及其底板岩层特征进行分析,融合煤层底板梳状长钻孔和分段水力压裂技术,形成针对各个梳状分支孔的分段压裂方式,并理论分析了该方式水力压裂裂缝扩展延伸规律。试验研究了满足分段压裂技术要求的梳状长钻孔设计与施工工艺,构建了基于裸眼封隔器+滑套投球分段压裂工具组合的压裂参数设计和压裂施工工艺流程,最终形成梳状长钻孔主孔长度534 m,分支孔5个,主孔下入分段压裂工具串490 m,实现了4个分支孔分段压裂,单段最大注水量611 m^(3),最大泵注压力17.18 MPa;与常规的穿层钻孔瓦斯抽采技术对比,试验后瓦斯抽采浓度提高了10.53倍,百米钻孔瓦斯抽采量提高了2.02倍。