开采保护层与预抽煤层瓦斯防突效果分析

为比较开采保护层与预抽煤层瓦斯防突效果,以1124(3)运顺开采保护层段和预抽煤层瓦斯段煤巷掘进为试验对象,统计了试验地点煤巷掘进期间残余瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标K1、钻屑量等防突指标,采用假设检验方法推断了各防突指标是否有差别,分析了开采保护层段和预抽煤层瓦斯段各防突指标产生差别的原因,验证了开采保护层区域防突措施比预抽煤层瓦斯区域防突措施更加安全可靠。

穿层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯技术研究与创新

煤巷消突采取传统穿层掩护方式周期长、工程量大,为确保掘进工作面能够安全高效完成区域防突措施工程,决定开展穿层定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯技术研究,在北二采区6#底板防突巷施工穿层定向长钻孔,替代以往底板防突巷施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施,取得了防突掘进工作面瓦斯超前治理、精准防控、抽采达标的效果,实现了消突与掘进接续的高效衔接。

难抽煤层CO_(2)气相压裂瓦斯高效抽采技术研究

五虎山煤矿开采的9号煤层为高瓦斯低渗难抽煤层,回采期间瓦斯抽采效率低,制约了煤矿的安全高效生产。为此,开展CO_(2)气相压裂瓦斯高效抽采技术研究,在010911回采面近切眼段布置4单元共20个100 m深钻孔,其中8个压裂孔,12个瓦斯抽采孔;对比分析压裂单元与非压裂单元瓦斯抽采数据。试验结果表明:CO_(2)气相压裂试验后,瓦斯抽采效率大幅度提高,瓦斯抽采浓度提高了1.46倍;瓦斯抽采纯量提高了1.49倍;抽采90 d瓦斯抽采半径提高了1.53倍;抽采达标时间缩短了190 d.实践证明,CO_(2)气相压裂在煤层中形成复杂裂缝,大幅提高煤层渗透率,使难抽煤层变为易抽煤层,是回采面近切眼段瓦斯高效抽采的可行技术。

掘进工作面定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯技术研究与创新

为确保掘进工作面能够安全高效完成区域防突措施工程,缓解掘进接续的紧张局面,促进矿井安全经济协调发展,大兴矿以北二1206运顺工作面预抽煤巷条带煤层瓦斯为对象,研究定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯技术,替代以往底板瓦斯道穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施,收到良好安全经济效果,并为掘进工作面区域防突措施提供了新方法,开拓了新思路。

下霍煤矿2307综采面瓦斯抽采技术应用

通过分源预测法计算得出2307工作面绝对瓦斯涌出量为2.25 m^(3)/t,瓦斯主要来源于本煤层。为了避免回采期间2307工作面回风隅角、回风巷瓦斯超限,采用本煤层抽采为主、现采采空区抽采及邻近层抽采为辅的瓦斯抽采方式,并设计了各种抽采钻孔、管路参数,抽采本煤层、邻近层及采空区瓦斯,抽采后工作面回风隅角、回风巷瓦斯浓度分别为0.45%、0.25%,瓦斯抽采效果良好,保证了工作面回采安全。

基于流-固-热耦合的深部煤层气抽采数值模拟

为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分析不同地应力、初始渗透率、储层压力和温度等深部特征参数以及不同埋深条件下煤层气抽采的储层参数和产气演化规律。结果表明:渗透率变化为地应力增加、温度降低和煤层气解吸引起的煤基质收缩效应与储层压力降低引起的煤基质膨胀效应的综合竞争结果;随着煤层气和水被采出,储层温度降低和煤层气解吸占主导,储层渗透率升高;地应力对深部储层渗透率比例的变化起着主要作用,初始渗透率对产气速率起着控制作用;当煤层埋深小于临界埋深时,产气量随埋深逐渐增加,达到临界埋深后,产气量随埋深逐渐降低;低渗透率是制约埋深超千米的气井高产的关键。

割理方向与煤层气抽放效果的关系及预测模型

以井下地质调查为基础 ,就煤层割理方向性与矿井下钻孔煤层气抽放效果之间耦合关系开展了现场试验 ,并据此建立了煤层气抽放效果预测的数学模型 .结果表明 :垂直面割理方向钻孔的抽放量在任何时刻都明显高于平行面割理方向钻孔的抽放量 ,抽放时间越长 ,两方向抽放量之间差距越显著 ;研究区垂直面割理方向钻孔的极限抽放量是平行面割理方向钻孔的 2 .61倍 ,抽放率高出 4.34倍 ,合理抽放时间在 30 0 d左右 .采用垂直面割理方向布置钻孔的方式 ,可显著地提高煤层气抽放效果 .

预抽煤层瓦斯区域防突效果检验指标临界值研究

瓦斯突出危险性预测是防治煤与瓦斯突出的关键环节,瓦斯突出预测指标的临界值是决定区域防突是否达标的重要参数。为了确定寺河矿西井区3号煤层的区域预抽后煤层瓦斯防突效果评价指标体系,以瓦斯突出综合作用假说为基础,通过现场采取原始煤样,并在密封煤样罐内达到吸附平衡,测定残余瓦斯含量和残余瓦斯压力的关系,研究了原煤瓦斯含量与瓦斯压力的关系及原煤中水分的对其影响规律,提出始突瓦斯压力对应的瓦斯含量作为评价指标的临界值为10 m3/t,并通过现场跟踪考察对得出的瓦斯含量临界值的可靠性进行了现场验证,结果表明,10 m3/t作为区域防突效果评价的临界指标是可靠的。

多煤层穿层钻孔瓦斯抽采有效抽采半径测定

为了解决煤矿瓦斯抽采过程中,测定多煤层穿层钻孔瓦斯抽采在考察区域及整个煤层的有效抽采半径时遇到的问题,分别提出了相应的解决方法:确定多煤层穿层钻孔瓦斯抽采各煤层瓦斯比例时,提出将煤层厚度、原始瓦斯含量、透气性系数的乘积作为抽采相关量,将抽采相关量归一化处理来计算,考虑了影响穿层钻孔瓦斯抽采量的主要因素;由考察区域推算整个煤层的有效抽采半径时,煤层瓦斯参数发生变化,钻孔在各煤层的瓦斯抽采量也发生变化,依据钻孔瓦斯抽采量与对应的抽采相关量成正比,推算不同煤层瓦斯参数的钻孔瓦斯抽采量。结果表明:针对青龙煤矿的实际条件,得到了16号煤层穿层钻孔在考察区域及整个煤层的有效抽采半径,为合理布孔提供了依据。

钻孔预抽煤层瓦斯影响规律研究

给定煤层多孔介质渗流边界条件,湍流计算选用k—ε模型,瓦斯在煤层中流动采用多孔介质模型,研究了在不同的抽采时间、负压、渗透率、煤层瓦斯压力及不同的钻孔直径等条件下钻孔的抽采半径及抽采量变化规律,研究结论对于现场预抽煤层瓦斯钻孔参数设计有理论指导意义。

煤层气抽采直流微网建模与稳定性分析

针对目前煤层气抽采现场用电不合理现状,构建一种新型煤层气抽采直流微网供电系统,并对该直流微网系统稳定性及控制策略进行研究。煤层气抽采直流微网供电系统分三层结构:第一层由光伏和蓄电池组成能量供给层;第二层由双向Buck/Boost变换器构成能量传输和分配层;第三层由煤层气抽采机构成负荷层。基于此架构推导了第一、二层输出阻抗Zo(s),并建立第三层煤层气抽采机电动机输入阻抗Zin(s)与受控源K??m串联的小信号模型,在此基础上得到系统全局小信号模型。考虑到呈现负阻抗特性的煤层气抽采机电动机周期性动态交变负荷引起的系统不稳定,在能量传输和分配层分析并讨论了一种基于虚拟阻抗的直流微网稳定性控制策略,以及利用下垂控制实现负荷功率动态平衡分配的方法。进一步利用阻抗匹配原则求解多项式1/(1+Zo(s)/Zin(s))主导极点,比较采取该稳定性控制策略前后的主导极点位置并分析直流微网系统稳定性。最后基于Matlab/Simulink搭建由光伏阵列、储能单元和煤层气抽采机组成的煤层气抽采直流微网系统模型,系统仿真证明了稳定性控制策略的有效性。

煤层气抽采机感应电机运行最优速度曲线控制策略研究

针对煤层气抽采机动态交变负荷下感应电机周期性工作于电动和发电状态导致直流供电侧母线电压波动大及能耗高的问题,提出一种基于感应电机运行最优速度曲线的节能控制策略。该控制策略通过推导出直流供电侧母线电压波动与感应电机加速度之间一一映射关系,构造直流母线电压波动差绝对值函数和最大电压波动函数,通过对绝对值函数求极值和对最大电压波动函数做单调性分析,找到满足直流母线电压波动最小的最优加速度,从而得到煤层气抽采机感应电机运行最优速度曲线。最后,通过仿真和现场试验对不同电机运行速度下的直流供电侧母线电压波动情况进行综合分析比较,仿真和现场试验结果证明了理论分析的正确性。

低煤阶煤层气井抽采特征及影响因素分析

结合储层参数,以实际生产数据为基础分析煤层气井的抽采特征,从产气潜能、构造位置、钻完井工艺及抽采制度等方面对产能影响因素进行分析。研究表明:产气潜能、水平井煤层段进尺与产气量呈正相关关系,可根据产气潜能、煤层段进尺预测水平井的产气量。构造位置不同的煤层气井抽采特征明显不同,位于构造高点的煤层气井的初期抽采效果好于构造低点的煤层气井。采用清水钻进及欠平衡钻井工艺可降低储层污染;采用高套压、低液位的抽采工艺可实现连续、稳定地抽采。

煤矿采动稳定区煤层气地面井抽采技术及应用

为明确煤矿采动稳定区地面井抽采技术内容,基于理论研究、类比分析与现场试验,深入分析了煤矿区地面井的类型及技术特点,指出采动稳定区煤层气地面井抽采技术更偏重于对煤层气资源的充分开发,该技术重点关注对产前煤层气资源量评估和破碎岩层钻完井工艺的研究与应用,其关键技术包括煤层气资源量评估、地面井结构优化设计、井位选择优化设计及钻完井工艺优化设计4个方面,应根据应用条件的不同具体分析,以保障煤层气开采效果。在山西晋城无烟煤矿业集团成庄煤矿的现场抽采试验表明:应用采动稳定区煤层气地面井抽采技术,地面井抽采气体积分数约40%,日均抽采纯量3 120 m^3,验证了采动稳定区地面井抽采技术的适用性。

煤层气抽采过程中煤储层参数动态响应物理模拟

针对在煤层气抽采工程现场难以对煤储层参数动态响应进行深入研究的问题,提出了基于物理相似模拟技术,采用真实煤样建立相似物理模型,试验研究煤层气抽采过程中煤储层参数动态响应特征的方法,并利用自主研制的煤层气抽采物理模拟试验系统,开展了三维应力状态下单一储层煤层气抽采物理模拟试验,初步获得了煤储层抽采流量、气体压力、流场及温度等参数的动态演化规律:抽采流量在抽采初期急剧增大,然后逐渐降低;距离钻孔越近气体压力下降越快;靠近钻孔处气体流速较大;抽采初期,煤储层温度变化量小,抽采后期,随着吸附气体的解吸,温度变化量逐渐增大。研究结果可为数值模拟和煤层气抽采工程设计提供基础参数和理论依据。

矿井抽放煤层气中甲烷的变压吸附提浓

变压吸附(PSA)技术提浓矿井抽放煤层气中的甲烷(CH4)对解决煤层气对环境的污染、得到高效能源和化工原料具有重要意义.为此,介绍了以活性炭作吸附剂,PSA提浓抽放煤层气中CH4的国内外研究和应用状况,系统地从理论和实验上探讨了PSA分离煤层气的热力学关系、动力学过程以及PSA操作参数对浓缩CH4效果的影响,并对存在的问题提出了相应的建议.

煤层气井抽采制度及配套工艺研究

针对煤层气井抽采制度不合理和抽采工艺不完善造成煤层气井生产周期短、产气量低、资料录取不准确的问题,通过对试验区45口煤层气井抽采工程实践,提出了五段制的工作制度,形成了防砂防气锁斜井泵抽采技术、电子压力计地面直读监测技术、捞砂泵捞砂配套工艺技术。结果表明:五段制的抽采制度保证了试验区煤层气井产气量稳步上升,日产气量超过16 000 m3,优化后的抽采技术使生产周期由224 d延长至353 d。

穿层钻孔各煤层瓦斯抽采比例计算方法及应用

为了测定穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例及残余瓦斯含量,分别提出了相应的解决方法。计算穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例时,提出将煤层厚度、原始瓦斯含量、透气性系数的乘积作为瓦斯抽采相关量,将瓦斯抽采相关量归一化处理来计算,考虑了影响穿层钻孔瓦斯抽采的主要因素;预测穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层残余瓦斯含量时,利用原始瓦斯含量与吨煤瓦斯抽采量来计算,吨煤瓦斯抽采量与穿层钻孔瓦斯抽采总量、穿层钻孔在该煤层的瓦斯抽采比例及该煤层的质量有关。结果表明:提出的穿层钻孔多煤层瓦斯抽采各煤层瓦斯抽采比例计算方法,与贵州省青龙煤矿现场实测结果的最大相对误差仅为2.03%,能够满足工程实践的需要。

预抽煤层瓦斯区域性防突措施效果检验方法

依据《防治煤与瓦斯突出规定》(2009年版),探讨了预抽煤层瓦斯区域性防突措施的效果检验方法,深入分析了钻孔均匀程度和瓦斯预抽时间的均衡性及其对效果检验的影响。

抽放煤层气变压吸附过程的数学模拟

建立了变压吸附过程的非等速、非线性等温平衡模型 ,并对浓缩抽放煤层气中CH4 的变压吸附过程循环进行了数值模拟 ,理论计算结果与实测数据相符 ,表明本模型是适用的 .利用该模型详细讨论了吸附柱内CH4