地面钻井抽采远距离保护层卸压瓦斯模拟分析

为研究地面钻井抽采远距离保护层卸压瓦斯效果,以朱仙庄矿Ⅱ1055工作面为例,运用Fluent模拟研究地面钻井抽采下采空区瓦斯分布状况和钻井的抽采效果。结果表明:高浓度卸压瓦斯会堆积在裂隙带和弯曲下沉带内,采空区中部的瓦斯受地面钻井的影响要小于进、回风侧。随着地面钻井距工作面距离的增加,钻井抽采纯量和抽采浓度都会出现先升高后降低的趋势,钻井布置在回风侧且距工作面60~70 m时抽采效果最佳。

卸压开采地面钻井抽采的数值模拟研究

卸压开采地面钻井抽采是煤与瓦斯共采的关键技术之一,是提高瓦斯采出率确保高瓦斯突出煤层安全高效开采的重要措施。在现有研究的基础上,综合岩体渗透率与应力的指数关系、岩体渗透率与塑性裂隙发育情况的关系以及采空区内破碎岩体压实过程中渗透率的变化情况,运用FLAC3D内嵌的FISH语言对渗流模式进行二次开发。结合淮南某矿卸压开采地面钻采的实际地质条件,运用所建模型模拟了卸压抽采过程中围岩渗透率的变化情况,掌握了被保护层、采空区以及钻孔周围渗透率的分布情况。在此基础上进行了钻采瓦斯的渗流计算,在验证地面瓦斯抽采效果的同时掌握了卸压抽采瓦斯的渗流路径:认为被保护层瓦斯除了直接涌入抽采钻井,大部分瓦斯首先渗流至邻近岩体,再通过层间岩体涌入瓦斯抽采钻孔。通过淮南某矿卸压抽采过程中的抽采实测数据以及邻近工作面裂隙带实测数据验证了数值模型的正确性。

上覆远距离煤层卸压瓦斯地面抽采技术研究

山西省昔阳县的煤矿多主采太原组15号煤层,而太原组8、 9号等煤层具有发育不稳定、层数多、单层厚度小的特点,不利于井下采掘,也不利于煤层气开发,造成很严重的煤炭资源和煤层气资源浪费。为了抽采太原组薄煤层的煤层气资源,采用地面煤层气钻井的方式对采动区上覆8、 9号等煤层进行抽采,使用三开井身结构,在太原组下入筛管,在井下回采前投运,日产气量稳定达到5 000 m3以上,具有产量高、浓度稳定、可连续抽采的特点。研究对类似煤层发育情况的区域具有重要的参考价值与借鉴作用。

远程卸压瓦斯抽采特征与采动裂隙演化的数值模拟

为了解远程卸压开采中的瓦斯抽采特征及裂隙演化过程,以朱集矿首采工作面综合抽采为例,对比分析了各措施抽采参数变化规律。研究结果表明:留巷埋管和地面钻井抽采瓦斯浓度较高,穿层钻孔因顶板运动可能造成钻孔错断,尚不能准确实现远程定点抽采,各孔瓦斯抽采纯量和浓度差异较大,在钻孔布位和维护方面仍有较大的优化空间。运用UDEC软件模拟了采动裂隙的演化进程,模拟结果与瓦斯抽采参数的监测结果和来压规律较为吻合,可辅助查明留巷内穿层钻孔的损毁原因。

芦岭煤矿卸压区瓦斯综合抽采试验及分析

煤炭开采造成煤储层卸压,煤储层参数将发生巨大变化,并对瓦斯储存和运移产生极大影响。分析了淮北芦岭煤矿卸压区地面垂直井煤层气抽采试验,研究了卸压区地面和井下瓦斯综合抽采技术及方法。结果显示,在低透气性煤层卸压区进行地面和井下瓦斯综合抽采,不仅有利于煤矿安全生产,而且可大大提高瓦斯采收率及其开发的经济效益。

高瓦斯综采工作面立体抽采模式的数值模拟优化

根据淮南矿区高瓦斯煤层的地质条件和瓦斯抽采实践,针对长壁采煤法、U型通风的某矿综采工作面开采和瓦斯抽采实际,开发了相应的CFD模型。通过Fluent软件和开发自定义函数模拟了地面钻井抽采、井下抽采和综合抽采方式下工作面采场的瓦斯分布。研究结果表明:当预测工作面瓦斯涌出量小于20 m3/min时,采用上隅角埋管抽采和U型通风,即可有效控制上隅角瓦斯集聚和回风流瓦斯超限;当预测工作面瓦斯涌出量为20~40 m3/min时,采用水平高抽巷或水平高位钻孔+埋管抽采,能有效控制上隅角瓦斯集聚和回风流瓦斯超限;当预测工作面瓦斯涌出量大于40 m3/min时,采用水平高抽巷或水平高位钻孔抽采+埋管抽采+地面钻井的综合立体抽采模式,可以有效控制上隅角瓦斯集聚和回风流瓦斯超限。模拟结果与该矿瓦斯监测数据基本一致,可以指导现场瓦斯抽采与治理。

煤矿瓦斯立体式综合治理技术研究

中国煤层赋存条件复杂,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占1/3,防治煤矿瓦斯事故始终是安全生产的重中之重。文章阐述了由于矿井属于高、突矿井,瓦斯含量高、压力大,且在开采过程中又属于近距离煤层群开采,存在一层开采多层卸压,大量瓦斯涌向采掘工作面的特点,针对此特点介绍了地面抽采钻井增透技术,全方位构建井上下立体式瓦斯抽采模式及高低浓度瓦斯利用技术成果。

采空区渗透率演化规律及卸压开采效果研究

为了研究保护层开采过程中采空区渗透率的演化规律、分布特征以及对被保护层卸压增透效果,在充分利用淮南某矿1242(1)工作面抽采监测数据的基础上对地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯的流量计算模型进行了简化,结合达西定律给出了采空区等效渗透率的计算模型。在此基础上,通过拟合被保护层瓦斯抽采量得出各钻井的瓦斯衰减系数,并引入瓦斯涌出衰减系数减小倍数来反映保护层卸压增透效果。研究结果表明:1)采空区渗透率随着保护层工作面的推进经历急剧升高、缓慢降低以及稳定3个阶段,前2个阶段对应的工作面推进长度分别为19.24,186.2 m;工作面回采结束后,采空区中部渗透率最低,向边缘逐渐增大,呈横"O"型分布。2)被保护层瓦斯抽采同样经历3个阶段:急剧升高阶段、衰减阶段以及稳定阶段,前2个阶段经历的平均时间分别为10 d和125 d。3)1#钻井的瓦斯涌出衰减系数减小倍数高达7.7,表明了保护层卸压效果十分显著。