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新型导流式孔口防喷钻进技术研究
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作者 王永龙 杜康 +3 位作者 余在江 郭佳宽 麻登辉 赵澳琪 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期178-184,共7页
为解决我国瓦斯突出矿井顺层钻孔施工过程中可能出现喷孔、瓦斯超限等事故这一技术性难题,基于伯努利定律提出孔口引流防喷装置设计新思路。结合理论计算验证新理念的科学性和有效性,并提出新型防喷除尘设备的设计模型。使用FLUENT数值... 为解决我国瓦斯突出矿井顺层钻孔施工过程中可能出现喷孔、瓦斯超限等事故这一技术性难题,基于伯努利定律提出孔口引流防喷装置设计新思路。结合理论计算验证新理念的科学性和有效性,并提出新型防喷除尘设备的设计模型。使用FLUENT数值模拟软件并基于多项指标对新模型进行参数优化,最终得出最优方案为最大长度1100 mm,最大直径φ340 mm。加工新产品并应用于山西焦煤西山煤电公司屯兰矿,应用结果表明:使用新装备在瓦斯抽采钻孔施工过程中,钻场内瓦斯浓度低于0.3%,普遍低于使用传统设备进行钻孔施工时钻场内的瓦斯浓度。 展开更多
关键词 突出矿井 防喷除尘 顺层钻孔 数值模拟 伯努利定律
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煤体注水渗流模型构建及微观主控影响规律
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作者 王恩茂 王刚 +3 位作者 解树亮 魏宏钊 冯净 梁瀚丹 《工程科学学报》 EI 北大核心 2025年第2期271-281,共11页
煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一,起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加,煤体孔隙率相对较低,极大影响煤层注水的润湿效果.因此,为了提高煤层注水的效果,结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素,首先,引入... 煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一,起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加,煤体孔隙率相对较低,极大影响煤层注水的润湿效果.因此,为了提高煤层注水的效果,结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素,首先,引入连通孔隙率,建立了包含孔喉、等效孔径、有效孔隙率、毛细管束、迂曲度、流动路径在内的渗流模型;其次,采用高精度射线显微镜(μ-CT)对内蒙古煤矿、同富新煤矿、梅花井煤矿、大黄山煤矿以及磁窖沟煤矿5个煤矿的不同变质程度煤进行扫描,三维重建可视化煤体微观有效孔隙结构,运用分形理论,提取煤体有效连通孔隙结构参数进行计算;再次,通过实验对5个煤矿不同变质程度的煤进行渗透率实测;最后,引入“敏感度”来表征每种影响因素对渗流量的影响程度,运用Morris筛选法,将数值分析法与渗流模型相耦合,定量筛选了煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数、孔喉半径等主控因素,并分析了各主控因素对注水能力的影响规律.本研究建立了一个综合煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径的渗流模型.分析表明,影响注水能力的主控因素依次为煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径.注水能力与煤体坚固性系数呈正弦函数关系,随着有效孔隙率的增加,迂曲度分形维数和体积分形维数的减小,注水能力增强.研究结果可为进一步完善煤层注水渗流理论、增强煤层注水润湿效果,防治矿井粉尘灾害提供理论依据. 展开更多
关键词 煤层注水 有效连通孔隙 渗流模型 主控因素 计算机断层扫描
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近距离煤层采空区下回采巷道快速掘进技术研究
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作者 韩锦城 谢昌雄 +3 位作者 王旭锋 常泽超 武晋雄 潘昱彬 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期37-43,共7页
针对上榆泉煤矿近距离煤层群赋存情况,考虑I031005回采巷道上覆9#煤层采空区的影响,采用现场调研、数值模拟以及理论分析相结合的方法,在保证回采巷道围岩稳定的情况下,提出了“锚杆支护参数优化+设备改进+工艺流程优化”的快速掘进综... 针对上榆泉煤矿近距离煤层群赋存情况,考虑I031005回采巷道上覆9#煤层采空区的影响,采用现场调研、数值模拟以及理论分析相结合的方法,在保证回采巷道围岩稳定的情况下,提出了“锚杆支护参数优化+设备改进+工艺流程优化”的快速掘进综合技术体系。研究结果表明:基于层次分析法建立下煤层回采巷道快速掘进影响因素综合评价体系,明确影响巷道掘进速度的重要因素巷道地质条件和支护工艺;10^(#)煤层巷道基本不受9^(#)煤层遗留煤柱集中应力影响,且围岩完整性好,强度高,适当增加单根锚杆强度,减小锚杆间排距不影响回采巷道围岩稳定,锚杆合理间排距为1500 mm×1200 mm,锚杆长度为1800 mm;优化支护参数后支护时间显著降低,巷道单排支护时间由30 min降低至22 min,提高单次掘锚循环进尺提高至1.2 m;提出滑移架与截割装置相连的结构,优化循环作业方式,使掘锚同步作业,掘支平行作业率可增加42.7%;巷道月平均进尺可由750 m增至1080 m,增幅44%。研究结果可为类似条件矿井回采巷道快速掘进提供借鉴。 展开更多
关键词 近距离煤层 回采巷道 快速掘进 支护参数优化 施工工艺优化
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复合顶板煤层采空区自燃“三带”划分技术研究
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作者 高翔 吕士磊 +4 位作者 陆春辉 罗勇 余国锋 肖殿才 任帅 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期131-134,共4页
针对泊江海子矿113107工作面侏罗系复合顶板易掉顶和暴露煤线,遗煤氧化可能导致煤层自燃的问题,综合运用实验室实验、现场监测和数值模拟等方法,对113107工作面采空区自燃“三带”及防灭火技术进行了研究。研究得到了煤自然发火标志气... 针对泊江海子矿113107工作面侏罗系复合顶板易掉顶和暴露煤线,遗煤氧化可能导致煤层自燃的问题,综合运用实验室实验、现场监测和数值模拟等方法,对113107工作面采空区自燃“三带”及防灭火技术进行了研究。研究得到了煤自然发火标志气体及临界值,为煤层自然发火预测提供了预警指标;确定了113107工作面采空区自燃“三带”分布范围;为类似工程的防灭火安全技术研究提供了参考。 展开更多
关键词 自燃煤层 数值模拟 标志气体 自燃“三带”
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Characteristics and evolution of faults in the north-central Yin’e Basin and the effects on the coal-seam in the Cretaceous strata 被引量:1
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作者 Qiang YU Baojiang WANG +4 位作者 Zhanli REN Xianyao SUN Xianghe LEI Ahmed KHALED Qike YANG 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CSCD 2023年第1期30-44,共15页
Research on the characteristics of faults and their evolutionary history since the Cretaceous in the Suhongtu-Dagu depressions can provide a theoretical basis for geological evaluation of the coal seams in the Suhongt... Research on the characteristics of faults and their evolutionary history since the Cretaceous in the Suhongtu-Dagu depressions can provide a theoretical basis for geological evaluation of the coal seams in the Suhongtu Formation in the northern-central region of the Yin’e Basin.Using 3-D seismic-logging inversion techniques,seismic stratigraphic calibration,stratigraphic sequence delineation,and thickness calculations on the Suhongtu-Dagu depressions were carried out to clarify the planar and profile distributions of the faults,as well as the evolutionary history of these faults and the tectonic history of the depressions.The results of this study revealed that the distribution of the faults in the Suhongtu-Dagu depressions in the northern part of the Yin’e Basin varies with region,and the fault system was multi-period,orthotropic,north-east-trending,and north-north-east-trending,with a certain degree of inheritance in terms of the geological setting.Three types of faults were identified:Y-shaped fractures,reverse Y-shaped fractures,and parallel fractures,which can be classified as Paleozoic-Cenozoic continuous syncline faults and intra-depression faults from the top of the Permian to the Upper Cretaceous series and inter-stratigraphic adjustment faults within the Cretaceous System,respectively.The evolution of these faults can be divided into three phases:the controlling faults were the faults that existed before the Early Cretaceous and had been active since then;synclinal faults that formed during the Early Cretaceous;and modified faults that formed since the Early Cretaceous.The development and modification of the coal seams in the Cretaceous Suhongtu Formation in the Hari,Kuanzihu,and Babei sags were strongly controlled and influenced by a multi-phase complex fault system. 展开更多
关键词 coal-seam tectonic evolution seismotectonic interpretation Hari depression 3D distribution of faults oil-gas exploration Guaizihu depression
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回采工作面煤层注水综合治理煤尘与瓦斯试验研究
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作者 龙州进 肖国圣 +3 位作者 陈滔 赵鹏涛 覃佐亚 马宏宇 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期212-215,共4页
为进一步降低回采工作面粉尘浓度和瓦斯涌出量,决定开展煤层注水防尘、防瓦斯试验,以确保回采工作面环境更加符合安全文明生产的要求。通过分析煤层注水的作用机理,开展注水有效压力p、注水时间T、有效半径R等考察研究,以煤层注水前后... 为进一步降低回采工作面粉尘浓度和瓦斯涌出量,决定开展煤层注水防尘、防瓦斯试验,以确保回采工作面环境更加符合安全文明生产的要求。通过分析煤层注水的作用机理,开展注水有效压力p、注水时间T、有效半径R等考察研究,以煤层注水前后粉尘浓度变化量、瓦斯涌出量等指标作为评判指标开展试验。试验结果表明,本次注水试验使得工作面回采期间呼吸性粉尘和总粉尘浓度降幅分别达到93%和94%,S_(max)和Δh_(2)值由原来的4 kg/m和130 Pa分别降低到2.5 kg/m和100 Pa,有效解决了试验回采工作面工作环境的粉尘和瓦斯涌出量偏大的问题。 展开更多
关键词 煤层注水 防尘 瓦斯涌出
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浅埋厚煤层开采地表采动裂缝发育演化规律研究
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作者 李春永 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期99-102,共4页
基于串草圪旦煤矿典型生产工作面覆岩赋存情况及地表采动裂缝发育特征,采用现场实测、理论分析和数值计算相结合,研究了覆岩关键层失稳运动形式及其对地表采动裂缝发育形态的影响,以及基采比对地表采动裂缝演化规律的影响。结果表明:浅... 基于串草圪旦煤矿典型生产工作面覆岩赋存情况及地表采动裂缝发育特征,采用现场实测、理论分析和数值计算相结合,研究了覆岩关键层失稳运动形式及其对地表采动裂缝发育形态的影响,以及基采比对地表采动裂缝演化规律的影响。结果表明:浅埋厚煤层开采过程中,关键层失稳运动对地表采动裂缝发育类型具有控制作用,关键层滑落失稳引起地表产生台阶型裂缝,关键层回转失稳引起地表产生张开型裂缝;覆岩关键层失稳运动过程导致地表采动裂缝尺度参数发生动态变化,随着基采比的增大,地表采动裂缝的垂直错动量呈减小趋势,水平张开量呈增大趋势,裂缝水平张开量与关键层回转角线性相关。 展开更多
关键词 浅埋厚煤层 关键层 地表采动裂缝 发育演化规律
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榆家梁薄煤层超长运距刮板输送技术研究
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作者 吴波 崔卫秀 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期278-282,共5页
为解决神东榆家梁煤矿1.4 m煤层、350 m宽工作面煤炭开采的运输问题,制定了薄煤层超长工作面成套设备总体配套方案,在对装机功率及链条安全系数进行验算的基础上,确定了刮板输送设备主要技术参数;开发了φ38/86×137宽带链及链传动... 为解决神东榆家梁煤矿1.4 m煤层、350 m宽工作面煤炭开采的运输问题,制定了薄煤层超长工作面成套设备总体配套方案,在对装机功率及链条安全系数进行验算的基础上,确定了刮板输送设备主要技术参数;开发了φ38/86×137宽带链及链传动系统、薄煤层极矮中部槽、下沉式可伸缩机尾、定距端卸一体式机头推移部,满足了薄煤层大功率设备对配套空间的需求;优化了伸缩机尾自动张紧控制流程,配置了刮板输送机智能控制系统,为工作面运输设备无人化管理提供了技术保障。经过井下工业性实践证明,设备使用良好,该工作面已成为薄煤层智能开采的示范工程。 展开更多
关键词 薄煤层 刮板输送设备 极矮中部槽 自动伸缩机尾 智能控制
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煤层注水钻孔径向渗流演化规律数值模拟研究
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作者 赵志鹏 黄立宁 张立魁 《煤矿机械》 2025年第1期222-227,共6页
为研究煤层注水钻孔径向渗流演化规律,基于渗流基础理论,采用Fluent软件模拟分析不同注水压力下钻孔径向煤体的润湿范围及渗流速度。结果表明:在同一钻孔条件下,随着注水压力的增大,煤层内平均水压与平均渗流速度衰减越来越明显,注水压... 为研究煤层注水钻孔径向渗流演化规律,基于渗流基础理论,采用Fluent软件模拟分析不同注水压力下钻孔径向煤体的润湿范围及渗流速度。结果表明:在同一钻孔条件下,随着注水压力的增大,煤层内平均水压与平均渗流速度衰减越来越明显,注水压力对钻孔周围煤层的压力分布和渗流速度的作用范围逐渐扩大,煤体内密度变化越来越快,煤体内注水越来越均匀,注水效果进一步增强。该研究成果对提高煤层注水抑尘效果具有重要的意义。 展开更多
关键词 煤层注水 数值模拟 渗流演化规律 孔隙水压
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高瓦斯开采复合采空区自燃区域划分技术研究
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作者 杨俊生 贺海瑞 +1 位作者 庞建征 肖宝利 《煤矿现代化》 2025年第1期35-39,共5页
新疆煤炭资源极其丰富,随着开采强度的不断增大,复合采空区也不断增多,为回采工作增加了大量的难度。因此,通过复合采空区煤自燃“三带”分布规律与大面积复合采空区数值模拟计算,对工作面回采期间,复合采空区煤多次氧化自燃特性、复合... 新疆煤炭资源极其丰富,随着开采强度的不断增大,复合采空区也不断增多,为回采工作增加了大量的难度。因此,通过复合采空区煤自燃“三带”分布规律与大面积复合采空区数值模拟计算,对工作面回采期间,复合采空区煤多次氧化自燃特性、复合采空区注氮置换瓦斯及复合采空区瓦斯与煤火耦合致灾机制及综合防控关键技术,解决工作面进入复合采空区后,准确识别煤自燃危险区域,推算工作面安全推进速度,实现了巨厚煤层下分层的安全回采,提高了煤炭资源回收率,消除因复合采空区遗煤多次氧化引起的煤层自然发火。 展开更多
关键词 巨厚煤层 复合采空区 瓦斯涌出量 下分层
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煤层群开采过程工作面漏风规律与封堵技术研究
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作者 郭雪珍 阿依敏·阿德勒 +3 位作者 李玥林 刘隆 王雅洁 王海山 《煤矿现代化》 2025年第1期153-157,共5页
为研究浅埋厚煤层复合采空区整体漏风规律,以白杨河矿区宽沟煤矿为研究对象,采用数值模拟、地表勘探及示踪气体测试的方法,基于宽沟煤矿复合采空区复杂漏风情况,研发针对煤层群开采矿井的漏风封堵技术,建立工作面漏风综合封堵技术体系... 为研究浅埋厚煤层复合采空区整体漏风规律,以白杨河矿区宽沟煤矿为研究对象,采用数值模拟、地表勘探及示踪气体测试的方法,基于宽沟煤矿复合采空区复杂漏风情况,研发针对煤层群开采矿井的漏风封堵技术,建立工作面漏风综合封堵技术体系。通过PFC 2D数值模拟分析发现,三层采空区间已相互沟通形成复合采空区,且复合采空区裂隙场沟通地表,可能导致B2煤层开采过程工作面漏风严重;利用SF6示踪气体进行工作面及采空区漏风规律测定,结果表明I010206工作面地表和工作面间的漏风量为6.5 m^(3)/min,采空区存在自然发火危险;最终结合宽沟煤矿的实际情况及工作面漏风特征,通过地表漏风封堵和注浆钻孔封堵,形成工作面漏风综合封堵技术体系。 展开更多
关键词 煤层群 漏风规律 封堵技术 数值模拟
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李家壕煤矿31114工作面上覆岩层裂隙发育规律研究
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作者 孙赫 《煤矿现代化》 2025年第1期84-90,共7页
为了弄清楚浅埋深近距离煤层群条件下,上部煤层开采后形成的采空区已基本被上覆岩层压实,而开采下部煤层时是如何对上部采空区的压实区造成影响的。本文采用相似材料模拟实验的方法模拟李家壕煤矿2-2煤层及其下部3-1煤层的开采,最终得出... 为了弄清楚浅埋深近距离煤层群条件下,上部煤层开采后形成的采空区已基本被上覆岩层压实,而开采下部煤层时是如何对上部采空区的压实区造成影响的。本文采用相似材料模拟实验的方法模拟李家壕煤矿2-2煤层及其下部3-1煤层的开采,最终得出2-2煤层和3-1煤层开采的应力场演化规律、位移场演化规律、顶板垮落结构及裂隙演化导通规律,对于矿井的长期安全、稳定生产具有重要意义。 展开更多
关键词 近距离煤层 相似材料模拟 应力场 裂隙演化
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煤炭原位开发地质保障 被引量:11
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作者 王双明 孙强 +5 位作者 胡鑫 耿济世 薛圣泽 刘浪 师庆民 魏江波 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期1-11,共11页
“双碳”目标下,面对“缺油、少气、相对富煤”的资源禀赋特征,煤炭在一段时期内仍占据中国的主体能源地位,但煤炭的低碳、清洁开发转型势在必行。地下原位热解、气化、干馏、制氢等方式有望成为未来煤炭开发的重要抓手。当前对煤炭原... “双碳”目标下,面对“缺油、少气、相对富煤”的资源禀赋特征,煤炭在一段时期内仍占据中国的主体能源地位,但煤炭的低碳、清洁开发转型势在必行。地下原位热解、气化、干馏、制氢等方式有望成为未来煤炭开发的重要抓手。当前对煤炭原位开发已有较多探索,但地质选址和开发过程的地质安全性、可靠性和环保性仍是制约其规模化和商业化的科学难题。因此,煤炭原位开发地质保障的理论和技术研究亟待深入。秉持“安全、经济、环保、可持续”原则,从煤炭资源禀赋特征和地质条件出发,分析了煤炭原位开发研究现状;基于煤炭开发全生命周期的科学理念,提出了“煤炭原位开发地质保障”的科学内涵;在查明采前地质条件的基础上,从物理机制角度揭示深部原位开发过程中围岩地质体响应特征和损害规律,阐明原位开发中岩体工程地质力学行为,构建原位开发地质条件动态评价模型,形成原位开发减损保障策略和方法,提出原位开发空间的再利用途径,并以煤炭地下气化和地下热解2种开发模式为例阐述了原位开发阶段性,明确了原位开发区设计的地质条件要素,强调开发过程中实时动态监测和评价围岩地质体响应保证开发区密封性与安全性,实现地质条件时空演化的评价及地质风险可控性,此外注重协同开发深部热能与共伴生资源,实现残余资源利用和地下空间再利用。煤炭原位地质保障研究体现了资源赋存条件、地质环境约束、原位开发技术、地质风险防控、资源协同开发等层面的要求,突出了原位扰动条件下的地质条件变化,强调开发扰动与地质体结构的整体研究,理解原位开发时空效应范畴的多相场耦合损伤机制,从多圈层角度揭示原位开发扰动效应下地质风险模式,破解资源开发与地质环境制约之间矛盾,对于推动未来煤炭低碳开发,实现煤炭工业高质量发展具有重要的理论和实践指导意义。 展开更多
关键词 深埋煤层 原位开发 碳中和 地质储能
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鄂尔多斯盆地神木–佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力 被引量:6
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作者 李国永 姚艳斌 +5 位作者 王辉 孟令箭 李珮杰 张永超 王建伟 马立民 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期70-80,共11页
我国深部(以下均指埋深大于2000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处... 我国深部(以下均指埋深大于2000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段,深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等,系统分析煤储层基础地质特征,总结煤层气富集主控因素与富集规律,类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%,大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰,区域上煤层净煤厚度高达7~8 m,煤层发育稳定,构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好,为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件,其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比,研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%),煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制,而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制,两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区,以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明,神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力,预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外,大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤,而神木–佳县深部为中煤阶煤,因此,该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论,对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。 展开更多
关键词 深部(层)煤层气 鄂尔多斯盆地东部 神木-佳县 深8号煤 煤层气富集机制
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我国大倾角煤层开采技术变革与展望 被引量:2
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作者 伍永平 郎丁 +14 位作者 贠东风 解盘石 王红伟 高喜才 罗生虎 曾佑富 吕文玉 张艳丽 胡博胜 皇甫靖宇 周邦远 黄国春 王丽 李俊明 刘斌 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期25-51,共27页
大倾角煤层是我国煤炭资源的主要赋存样式之一。在地域分布上呈现出广泛性与区域性,据不完全统计,全国25个省、自治区、直辖市均涉及该类煤层开采,在中西部地区储量丰富、产量大、生产集中程度高。在赋存条件上呈现出多样性与复杂性,不... 大倾角煤层是我国煤炭资源的主要赋存样式之一。在地域分布上呈现出广泛性与区域性,据不完全统计,全国25个省、自治区、直辖市均涉及该类煤层开采,在中西部地区储量丰富、产量大、生产集中程度高。在赋存条件上呈现出多样性与复杂性,不同区域成煤时期不一,构造控煤过程迥异,形成了多样且复杂的开采条件,催生了不同的开采技术要求。大倾角煤层开采的技术难度大。煤层倾角导致采场围岩运动破坏呈现非对称性显现特征,支护系统稳定性控制与“三机”配套与协同、采准巷道布置与支护、工作面“人-机”环境安全保障等工作的难度显著加剧,严重制约了矿井安全高效开采。大倾角煤层开采的区域经济需求强,该类煤层赋存与生产较集中的区域多见以煤炭工业为主的资源型城市,经济结构相对单一,煤炭资源安全高效开发利用对区域能源保供、民生保障、经济保稳具有兜底作用。长期以来,大倾角煤层开采技术变革聚焦于解决“难”与“需”的矛盾,在采煤方法与工艺、岩层控制理论与技术、成套装备研制与应用3个方面不断完善、创新、发展,实现了由非机械化向机械化开采的转变,安全产效水平大幅提升,人员劳动强度大幅下降,作业环境显著改善。20世纪90年代中期,川煤集团绿水洞煤矿首次成功实现了大倾角中厚煤层长壁综采,冲破了大倾角煤层机械化开采技术“禁区”。在此示范作用下,大倾角厚煤层长壁综放开采、大采高综采、薄煤层伪俯斜长壁综采三项首创性工程实践先后取得成功。这一过程中创新了工作面非线性限位布置与调斜方式,确立了“支架-围岩”系统稳定性多维交互控制模式,研发了工作面成套装备,取得良好收效,综合机械化开采技术适用范围进一步拓宽。与此同时,大倾角煤层开采仍存在许多亟待突破的关键科学问题与技术瓶颈,导致自动化、智能化水平提升与近水平/缓倾斜煤层相较仍存在较大差距。需进一步强化倾斜层状煤系地层煤岩体采动力学行为研究,揭示其对采场围岩灾变的控制机制,并实现量化表征;需进一步阐明岩体承载结构-采场装备群组系统间的多维动态作用过程与规律,完善装备与围岩多维动态多目标协同控制理论与技术基础,实现技术转化应用。在科学问题取得突破的基础上进行采煤方法、回采工艺、岩层控制、成套装备的系统性技术创新与研发,破解大倾角煤层开采安全-产效双提升的制约技术瓶颈,使大倾角煤层综合机械化开采倾角上限在有可靠技术保障的前提下向上延伸(扩展),为实现自动化、智能化开采奠定基础。 展开更多
关键词 大倾角煤层 机械化开采 岩层控制 技术变革
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倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术-以艾维尔沟矿区为例 被引量:2
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作者 梁运培 朱拴成 +4 位作者 陈亮 赵坤 孙东玲 陈建杰 张碧川 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期211-220,共10页
为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层... 为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略,阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题,优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺,研制了钻头电磁波无线随钻测量系统,实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题,阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征,获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征,确定了倾斜煤层地面井井位安全位置,研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明:时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采,保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡;倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围,破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题;优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用,实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用,初步形成符合艾维尔沟矿区主要高瓦斯矿区倾斜煤层特点的煤层气抽采关键技术和典型模式。 展开更多
关键词 煤层气开发技术 下向钻孔 地面钻井 倾斜碎软煤层 非对称采动
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急倾斜特厚煤层冲击地压防治探索与总结 被引量:3
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作者 窦林名 王永忠 +3 位作者 卢方舟 贺虎 何江 张强 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页
急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发... 急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发生机理、瓦斯突出与冲击地压综合防治和冲击地压管理详细介绍了该矿7年来急倾斜特厚煤层冲击地压防治经验。冲击地压发生机理方面,建立了顶板岩层倾斜悬臂梁模型,揭示了顶、底板覆岩结构破断失稳演化过程,划分了夹持煤体受力状态分区,提出了急倾斜特厚煤层冲击“夹持理论”。瓦斯突出与冲击地压综合防治方面,基于冲击地压灾害控制解危技术的强度弱化减冲理论,结合原有防突措施体系,提出了既能防冲且对防突有利的解危措施,形成了某矿瓦斯/CO_(2)突出-冲击地压“双防”技术体系,建立了适用于某矿急倾斜特厚煤层水平分段开采的冲击地压防治体系,以钻屑量和瓦斯吸解值验证了瓦斯突出防治的强度保障,同时以加强实施卸压措施工作面的微震事件分布及各能级总频次和能量对比,论证说明了卸压方案防治效果的有效性。冲击地压管理方面,形成了预测评价、监测预警、治理预防、效果检验、安全防护和教育培训“六位一体”综合防治架构,基于《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》等各项规定,制定了Q/YJMD-—FC 0104-2022《窑街煤电集团有限公司煤矿冲击地压防治第四部分:冲击地压防治技术规范》。 展开更多
关键词 冲击地压 急倾斜特厚煤层 冲击“夹持理论” 安全防控 水平分段开采
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煤层瓦斯含量测定技术及装备研究进展 被引量:2
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作者 孙四清 杨帆 +1 位作者 郑玉岐 张庆利 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期164-176,共13页
瓦斯含量是煤与瓦斯突出危险预测、煤层瓦斯资源量估算、矿井瓦斯治理工程设计的重要参数。围绕如何在大区域准确快速测定煤层瓦斯含量,依托国家科技重大专项、国家自然科学基金和煤炭企业联合基金等项目科技攻关,在取样、测试方面取得... 瓦斯含量是煤与瓦斯突出危险预测、煤层瓦斯资源量估算、矿井瓦斯治理工程设计的重要参数。围绕如何在大区域准确快速测定煤层瓦斯含量,依托国家科技重大专项、国家自然科学基金和煤炭企业联合基金等项目科技攻关,在取样、测试方面取得了一定进展。主要表现在如下4个方面:①煤层瓦斯含量测定取样经历了孔口接样、岩心管定点取样、压力引射定点取样和密闭取样4个阶段,密闭取样装备保压能力达到11.5 MPa,煤心直径达到38 mm;②针对不同煤层地质条件,发展形成了顺煤层定向长钻孔密闭取样、底板穿层钻孔密闭取样和顶(底)板梳状定向长钻孔密闭取样3种取样技术;③在河南焦作和山西晋城矿区硬煤层中,顺层定向长钻孔取样深度达到516 m,密闭取样法测得煤层瓦斯含量较常规取样法分别平均提高了0.44倍和1.04倍。在安徽淮南矿区碎软煤层中,穿层钻孔密闭取样深度达到209 m,测得煤层瓦斯含量较常规取样法平均提高了0.26倍;在安徽淮北矿区碎软煤层中,顶(底)板梳状钻孔密闭取样深度达到484 m,测得煤层瓦斯含量较常规取样法平均提高了0.19倍,密闭取样法在煤层瓦斯含量测定精度、探测范围上优于常规取样法;④在瓦斯含量测试方面,除了传统解吸法测试,发展了系列煤矿井下瓦斯含量快速测试装备,可实现最快30 min内测得煤层瓦斯含量,一般用于百米孔内的瓦斯含量测试。提出了煤层瓦斯含量测定密闭取样装备需向小型化、轻量化的方向发展,并能实现随钻密闭取样。在测试上,应根据实际情况确定合理的解吸终止限,并将测试装备和密闭取样装备进一步结合,以实现深孔瓦斯含量快速准确测定。密闭取样技术已成为煤层瓦斯含量大区域精准勘查、预测的主要手段,是煤炭安全高效开采的重要技术保障。 展开更多
关键词 煤层瓦斯含量 定点取样 密闭取样 碎软煤层 硬煤
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深部煤层地下气化选址研究——以东胜气田J148地区为例 被引量:2
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作者 王锦昌 刘刚 +3 位作者 张辉 翁新龙 马超 张茹 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期156-166,共11页
从地质构造、水文地质、煤层气化适用性等角度,系统研究了东胜气田J148地区中生界侏罗系中下统延安组延9煤层地下气化的可行性,并探讨了利用深部煤层气化燃空区孔隙层、含水层及该区致密气层进行碳封存的前景。研究结果表明,该区延9煤... 从地质构造、水文地质、煤层气化适用性等角度,系统研究了东胜气田J148地区中生界侏罗系中下统延安组延9煤层地下气化的可行性,并探讨了利用深部煤层气化燃空区孔隙层、含水层及该区致密气层进行碳封存的前景。研究结果表明,该区延9煤层埋深1 264~1 285 m、倾角小于1°,煤层稳定性好。气化目标选区内地层断层、节理裂隙不发育,偶有裂隙但断面新鲜、闭合,煤层气化后空腔有较好的密闭性,对煤炭地下气化影响小,有利于气化炉的建设和扩展,可满足规模化煤炭地下气化项目实施。延9煤层顶底板存在连续的隔水层,能阻截地下水对煤层直接充水,有利于地下气化炉布置;顶板隔水层厚度小于导水裂隙带高度,存在垮落导通顶板含水层间接充水的风险,但顶板含水层属弱富水含水层,涌水量小,风险可控;底板隔水层厚度大于隔水层的安全厚度,能有效阻截煤层底板含水层对煤层直接充水的风险。总体而言,延9煤层厚度适中、夹矸少,属低灰、低硫、高热值不黏煤,煤焦反应活性高,具有良好开发前景。针对深部煤层规模化气化开采产生大量的CO_(2)排放,初步探讨了利用煤层燃空区、顶底板含水层和下部致密天然气层进行CO_(2)安全封存可行性。分析认为,在延9煤层气化燃空区孔隙层和顶底板含水层中,可封存煤层气化产生的CO_(2)的60.8%~88.2%;若结合东胜气田上古生界致密天然气开发,用煤气化产生CO_(2)进行天然气驱替与封存,有望实现深部煤层气化开采过程近零碳排放。 展开更多
关键词 深部煤层 地下气化 选址 碳封存
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大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采理论与技术 被引量:2
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作者 伍永平 皇甫靖宇 +2 位作者 王红伟 胡博胜 罗生虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期280-297,共18页
大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工... 大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想,工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填,充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道,取消区段保护煤柱,实现大倾角煤层无煤柱开采,又增大了工作面倾向下部充填压实区长度,加强了工作面“支架-围岩”系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点,优选确定了大倾角膏体局部充填工艺,设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法,分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明:充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征,基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小;为防止采空区未充填区悬顶灾害,充填长度不应超过工作面长度的1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断,降低覆岩关键域形成层位,形成稳定的巷帮,减小沿空留巷围岩变形量;同时工作面倾向下部充填区长度增大,中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小,“支架-围岩”系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径,承担了部分覆岩载荷,工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小,工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大,沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面“支架-围岩”系统稳定性等优势。 展开更多
关键词 大倾角煤层 无煤柱开采 局部充填 沿空留巷 采动应力
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