艾维尔沟矿区碎软难解吸煤层瓦斯运移规律

为了掌握艾维尔沟矿区主采煤层的瓦斯运移规律、指导瓦斯抽采工作,实测了煤层多元物性参数、建立了含瓦斯煤体多场耦合模型,通过数值模拟分析了瓦斯运移特性。结果表明:矿区主采的4号、5号和6号煤层存在煤层碎软、瓦斯含量高、透气性差等不利因素,抽采难度大。随着抽采时间增加,钻孔周围基质瓦斯压力和裂隙瓦斯压力均按照一元二次函数关系规律性减小。基质瓦斯压力与裂隙瓦斯压力在抽采初期降低速度基本一致,但随抽采时间增加,裂隙瓦斯压力下降速度明显快于基质瓦斯压力,二者之间的压力差也越来越大。5号煤层裂隙瓦斯压力和基质瓦斯压力的降低速度、裂隙中渗流速度及基质中瓦斯解吸扩散速度较4号和6号煤层慢。为提高矿区抽采效果,应采取强化瓦斯抽采措施改善煤层透气性等物理性质,以提高煤层裂隙瓦斯渗流速度,促进基质瓦斯解吸扩散,5号煤层应采取相对更加有效的增透措施。

艾维尔沟矿区瓦斯地质规律研究

运用瓦斯地质理论,结合地质勘探和矿井生产揭露的瓦斯地质资料,研究了艾维尔沟矿区的瓦斯地质规律.综合分析了地质构造、煤层埋深、构造演化、煤变质程度等对煤层瓦斯赋存的影响.提出了煤层埋深是艾维尔沟矿区煤层瓦斯赋存区域的主控因素,同时受构造演化、煤变质程度等因素影响,在局部区域受地质构造因素控制明显.因各种因素的共同作用,在沿煤层走向上,同一水平标高,矿区西部瓦斯含量最高,东部次之,中部最小;沿煤层倾向方向上,瓦斯含量具有随煤层埋深的增加而增大的整体趋势.在向斜构造轴部及断层带附近瓦斯富集.

艾维尔沟矿区构造及其演化对煤层瓦斯赋存的控制

为了明确构造及其演化对艾维尔沟矿区煤层瓦斯赋存的控制作用,采用现今地应力实测、含煤盆地埋藏史-热史模拟、现场资料统计分析等方法,对矿区地应力状态、含煤地层埋藏史、煤层变质作用、瓦斯生成与散失、煤与瓦斯突出危险性等开展研究。研究表明:艾维尔沟矿区现今地应力状态为构造挤压应力状态,最大主应力方向为NE-SW向;矿区侏罗纪煤系地层主要经历了2个大的演化阶段,第Ⅰ阶段为快速沉降并于晚侏罗世达到最大埋深约4 300 m,煤层受到深成及区域双变质作用,经历最高古地温137~192℃,形成第1次生气高峰;第Ⅱ阶段由于受到燕山运动及喜马拉雅运动构造挤压的影响,煤系地层从晚侏罗世-早白垩世开始发生倾斜并持续抬升剥蚀,煤层快速冷却降温,煤层瓦斯发生逸散;矿区内深成变质及区域热变质作用直接导致了矿区内煤级及瓦斯生成量具有垂向和水平2个梯度,局部差异化构造及演化直接导致了矿区内各矿之间煤层瓦斯保存条件的差异性;受现今构造挤压地应力状态、地质构造及其演化的控制作用,艾维尔沟矿区垂向上向斜轴部(北翼深部)较北翼浅部更具有煤与瓦斯突出危险性,平面上矿区西部2130煤矿地区较中部地区1930煤矿地区更具有煤与瓦斯突出危险性,东部1890煤矿地区次之。

新疆艾维尔沟矿区构造特征分析

本文介绍了艾维尔沟矿区的地质构造情况,分析总结了矿区构造特征,并指出构造条件对矿区煤层提高变质程度发挥了一定作用,但断层破坏了煤层的连续性,断层带附近易发生煤与瓦斯突出。加强构造研究,有利于煤矿安全,对指导生产有一定实际意义。

艾维尔沟矿区坚硬顶板回采巷道围岩结构特征分析

为得到新疆艾维尔沟矿区某矿坚硬顶板回采巷道围岩结构特征,通过对采区煤层赋存特征、顶底板岩层结构、地质构造、水文地质条件、采空区、回采巷道布置、相邻工作面和邻近煤层开采情况等调查,掌握其对采区巷道围岩影响程度。制定现场取芯方案,开展实验室煤岩体的物理力学性质参数测试,包括煤岩体的真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角和水理性质等;采用巷道围岩测试与观察,在煤体单轴压缩条件下进行RFPA;数值模拟。全面系统地掌握了巷道煤岩力学参数、巷道围岩力学性质、巷道围岩结构特征以及巷帮煤体结构特征,结合巷道围岩控制理论研究与现场采集样品数据分析,提出了新疆艾维尔沟矿区某矿当前条件下坚硬顶板巷道支护存在的主要问题、难点与控制关键。

艾维尔沟矿区水文地质特征及矿井充水因素分析

依据新疆艾维尔沟矿区以往地质勘查及煤矿开采成果资料,对矿区水文地质条件进行分析,阐述地下水对煤层开采的影响,分析矿井充水因素,对矿井开采及防治水害具有重要的指导意义。

艾维尔沟矿区焦煤井田煤层赋存特征及煤质特征分析

艾维尔沟焦煤井田是新疆配焦煤的主要生产地,主要含煤地层为侏罗系下统八道湾组,煤属中—高阶烟煤,煤类以肥煤和气肥煤为主,焦煤、气煤等分布较少。其煤质特征经过降灰、脱磷处理后,主要可作为炼焦配煤使用。

穿层梳状分支孔煤层段精准水力压裂工程试验

为解决穿层梳状分支孔整体水力压裂及分段水力压裂技术存在压裂作业对象偏差大和作业效果不高的问题,开展了穿层梳状分支孔煤层段精准水力压裂试验,试验采用“后退式边施工边压裂”工艺流程完成了1个主孔及4个分支孔的钻进及其煤层段的精准压裂,总压裂长度248.3 m,总注液量5 730 m3,各孔煤层段起裂压力介于10.6~11.8 MPa,最大泵注压力介于14.9~16.8 MPa。试验结果表明:压裂期间煤层破裂过程表现为“局部结构弱面打开阶段-初始起裂阶段-周期性锯齿微破裂累计阶段-明显破裂阶段”,且随着压裂持续,发生明显破裂时的水体压力在不断的升高,锯齿微破裂累计周期也在不断的加长;相比于压裂前,压裂后煤层平均透气性系数提高至原来14.08倍,钻孔平均流量衰减系数降低至原来0.56倍;相比于前期该巷道同水平控制范围相当的穿层梳状钻孔整体水力压裂试验,此次穿层梳状分支孔煤层段精准水力压裂试验单孔瓦斯抽采体积分数提高了2.7倍,瓦斯抽采纯量提高了11.8倍。