赵庄3^(#)煤层与成庄3^(#)煤层中甲烷扩散特性的分子模拟

针对赵庄矿与成庄矿煤层气产量差异显著的问题,采用分子动力学方法研究了赵庄3^(#)煤层和成庄3^(#)煤层中甲烷的扩散特性,并计算了赵庄3^(#)煤层和成庄3^(#)煤层中甲烷的扩散系数与扩散活化能。结果表明:温度越高,煤中甲烷的扩散效果越好;相比于赵庄3^(#)煤层,成庄3^(#)煤层中甲烷的扩散系数更高,扩散效果更好;通过康纳利测定,得知成庄3^(#)煤层的孔隙度更高,约为赵庄3^(#)煤层的1.2倍,这是它扩散效果更好的一个重要原因;甲烷在赵庄3^(#)煤层中所需的扩散活化能比成庄3^(#)煤层更高,其扩散更加困难。

沿空留巷巷旁柔模支护技术的优化设计

为了提高煤炭采出率,提高沿空留巷的稳定性,以成庄煤矿为例,将柔模支护技术应用到沿空留巷巷旁支护中。通过沿空留巷断面、巷旁支护参数,对柔模支护技术的施工工艺进行了设计,结合沿空留巷压力对墙体承载力和抗滑稳定性验算,对该技术的可行性进行了分析。结果表明,采用柔模支护技术,墙体的承载力大于沿空留巷压力,并且墙体的抗滑稳定性达到设计要求,因此,该技术完全满足生产要求,并具有显著的经济效益。

成庄无烟煤大分子结构模型及其分子模拟

利用晋城矿区成庄矿煤的工业分析、元素分析、13C-NMR、XPS等实验结果,构建了其大分子结构模型。模型中,芳香碳以2、3、4环结构为主,最大环数达五个;脂肪碳以甲、乙基侧链及环烷烃的形式存在。九个氧原子分别以七个羰基(主要为醌基)、一个羟基及一个醚氧的型式存在;两个氮原子以吡咯的形式存在。硫原子含量很低,在模型构建中没有体现。采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法,对成庄煤结构模型进行能量最小化模拟。结果表明,分子内及分子间芳香层片之间的π-π相互作用,使其以近似平行的方式排列;高煤级煤结构中,短程有序的原因主要是分子间芳香层片的定向排列。分子间的氢键能及范德华能使结构达到最稳构型。

沁水盆地南部煤层气井排采伤害判别模式

为分析煤层气排采生产过程中储层伤害对煤层气井产能的影响,以沁水盆地南部成庄区块为例,对22口煤层气井排采生产特征进行了分析,划分了高、中、低产井和产水井,界定了不同产能井排采伤害发生的时间,建立了煤层气井的排采伤害判别模式。研究结果表明:成庄区块高、中、低产井和产水井排采前期易产生速敏效应,中期是地层气锁的高发期,后期会出现应力闭合伤害;3种主要排采伤害中,气锁发生的可能性比煤粉堵塞要大,速敏出现概率又比应力闭合大;高产井在生产过程中一般会发生一种类型的伤害,中产井中出现2种伤害类型的几率增大,低产井与产水井多为多种伤害类型组合甚至出现伤害的耦合效应。

晋城成庄煤层气探明储量估算及经济评价

在划定储量计算单元的基础上,采用体积法对晋城成庄区块3号、9号、15号煤层的煤层气探明储量进行了估算,结果为66.36×108 m3,显示成庄区块属于浅—中层、低产、中丰度的中型气田。为论证成庄区块煤层气开发的经济性,编制了煤层气储量经济评价程序,设计出煤层气开发方案,并进行了经济评估。结果表明:设计煤层气开发区动用储量为21.19×108 m3,其中,经济可采储量为15.75×108 m3,剩余储量为5.44×108 m3;经评价各项经济指标良好,财务内部收益率为22.2%,高于天然气行业基准收益率,盈亏平衡点低,动态投资回收期7.82 a(低于8 a),地面煤层气开发经济可行。

晋城成庄井田煤层气直井开发后煤层底板突水危险性评价

以晋城矿区成庄井田为依托,分析煤层气开发后煤层底板岩石破裂压力、地应力、煤层底板含水层水压和隔水层有效厚度等条件,建立了煤层气开发后煤层底板突水危险性评价理论与方法,揭示煤层气直井开发对煤炭开采底板突水影响机制。研究结果表明:煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压使煤层底板隔水层形成贯通的破裂,如果隔水层中的最小水平主应力大于承压水的水压,从应力方面,就不会发生突水,如果相反,就会发生突水;煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压未能使底板隔水层形成贯通的破裂,开采煤层承受的水压与煤层到主要含水层间有效隔水层厚度之比,决定了煤层底板突水危险性。根据煤层底板隔水层岩石破裂压力、水压和水压与隔水层厚度比值等关键参数,将煤层底板突水危险性划分为安全(Ⅰ)、中等安全(II)、安全性差或有危险(III)和安全性极差或极有危险(Ⅳ)4类。成庄井田太原组15号煤层距奥灰含水层间距小,且变化大,煤层气垂直井开发后煤炭开采受奥灰水威胁。如果9号煤层气完井深度与煤炭开采底板破坏深度15 m相同计算,煤层底板突水危险性主要为中等安全,仅在深部存在突水危险性;煤层气开发后3号煤层开采过程中不会发生底板突水。

成庄矿下组煤配采规划与开拓延深方案设计

为了实现成庄矿下组煤"两厚、一薄"优劣煤层的合理开采,并做到各生产系统相对独立,根据3号、9号、15号煤层地质及赋存情况,结合配采规划,研究确定了成庄煤矿下组煤开拓延深设计方案,提出了东区下组煤南、北翼独立分区、联合开拓的理念,给出了煤层开采顺序建议,对成庄矿今后可持续发展有重要意义。

晋城成庄煤矿3^#煤层含气量控制因素分析

为确定成庄煤矿3#煤层未知区域的含气量,结合区域构造演化特征,利用煤田地质资料和已采煤层实际瓦斯涌出量数据,定性、定量分析了煤层厚度、煤变质程度、煤层埋深、上覆基岩厚度、顶底板岩性、水文条件、地质构造等因素对含气量的控制作用,认为煤层上覆基岩厚度是3#煤层含气量分布的主控因素。然后建立相应的数学模型,编制了成庄煤矿3#煤层含气量等值线图,这对煤层气资源量计算、煤矿瓦斯安全管理具有重要现实意义。

煤层气开采后成庄矿15号煤层底板突水危险性评价

研究煤层气开采后煤层底板突水机制及危险性评价,对于煤炭安全开采具有重要的理论和实际意义。从岩石力学和地质力学两方面对煤层气开采后煤层底板突水进行理论分析,并以山西晋煤集团成庄矿15号煤层底板奥陶系含水层为例,建立突水危险性评价模型。结果表明:煤层气开采后,若煤层底板与奥陶系含水层导通,煤层底板突水的主控因素按权重从大到小依次为底板最小主应力、底板含水层水压、有效隔水层厚度、地质构造;若煤层底板与奥陶系含水层未导通,底板突水控制因素按权重从大到小依次为底板含水层水压、有效隔水层厚度、含水层富水性、地质构造、岩石破裂压力和底板最小主应力;采用层次分析法确定主控因素权重,利用分形-脆弱性指数法进行突水危险性分区,即研究区西部脆弱性较强,中北部为过渡区,东南大部为安全区。该评价模型可为煤层气开采后煤层底板突水危险性评价提供参考。

成庄矿承压水防治技术研究

结合成庄矿矿井水文地质条件和生产实际,综合分析研究影响煤层开采的各种因素,研究总结出一套适合于成庄矿水文地质条件和安全生产现状的承压水防治管理思路与技术手段。

三维地震勘探在晋煤集团成庄矿的应用分析

晋煤集团成庄矿位于沁水煤田南部,区内大部分基岩裸露,少部分黄土覆盖,地形以中、低山、丘陵为主,相对高差436.4m,区内村庄较多,地震测量和野外采集难度较大。区内的黄土覆盖区与坡积物区成孔困难,激发条件差。矿区地层较为平缓,煤系地层较稳定,主采煤层及标志层全区基本上可连续追踪对比。成庄矿共施工三维地震勘探面积51.648km2,解释陷落柱为165个,断层66条,现已验证4个盘区内9个工作面,验证面积达4.68km2,准确率平均为50%。通过探采对比,证明勘探边界、陷落柱大小、断距落差及长度以及地形条件等因素都会影响到勘探精度。

《亦集乃路河渠司上总管府具保结呈》考辨

通过疏考元代档案文件 ,辩析“呈状”的源流和演变趋势 ;考证文中所涉各公文名称的由来、文种起源和用途类别 ;及元代公文特定专门词语的类别、功用。

轻型端头支架的研制和应用

根据成庄矿井下地质条件和现有设备状况,介绍了设计轻型端头支架并成功应用的经验。

成庄矿2307工作面地表移动规律研究

通过对成庄矿2307工作面现场观测数据的分析,探讨了2307综放工作面开采后的地表移动规律和有关岩移参数,并得出了相应结论。

浅析地质因素对瓦斯抽放的影响

分析了地质因素对瓦斯抽放设计的影响,探讨了地质因素对瓦斯抽放工程施工的影响,并提出了具体措施。

成庄矿5303工作面煤层气井观测分析

分析了煤层气井压裂层位的准确性,论述了煤层气井压裂煤层对附近巷道瓦斯及涌水的影响规律、原始煤层裂隙发育规律及煤层气井压裂对裂隙的影响规律。

晋煤成庄井田煤储层特征及其对煤层气成藏的控制

结合大量矿井生产资料,运用地质相关理论,对成庄井田煤层气的储集地质因素进行了研究。结果表明:煤层中生烃物质丰富,煤岩变质程度高,提供了良好的生烃条件;煤储层高渗透率、吸附性及地压力为煤层气的储集提供了较好的条件;煤储层的围岩致密、透气性差及地下水封堵作用为煤层气的保存提供了良好的保存条件。

玻璃钢锚杆在成庄矿的应用

根据高瓦斯矿井管理的要求和成庄矿巷道自身的特点,进行了新型的玻璃钢锚杆用于煤巷巷帮支护的试验。简要介绍了试验点的地质情况,玻璃钢锚杆的结构、选型及布置方式,施工技术的组织和管理,并对试验结果进行了分析和总结。

高产高效综放工作面设备改造研究

论述了成庄矿综放工作面设备改造,包括伸缩机尾改造、顺槽设备的更新与改造和顺槽皮带机的更新。

沁水盆地成庄区块煤层气成藏优势及富集高产主控地质因素

成庄区块是沁水盆地煤层气开发最为成功的区块之一。为了指导相似地质条件的煤层气区块的勘探开发,基于大量的勘探开发实践数据,利用数理统计、室内实验、测井解释、构造解析、数值模拟及递减分析等方法,系统开展了该区块煤层气成因、成藏条件及产气规律等方面的研究。研究表明:该区具备构造简单、煤层展布稳定、埋藏深度浅、有机热成因气、含气量高、渗透率高等优越的成藏条件;该区高产井比例高(占总井数47%),具有单井平均产量高(介于4 000~7 000 m^3/d)、采收率高(预计采收率为55.1%)等产气特征。进一步分析了富集、高产主控因素的控气作用机理,结果认为:构造热事件提高生气能力,改善了物性,封盖条件与水动力优势配置,利于煤层气富集;张性水平应力分布区及煤矿卸压应力释放区的煤储层渗透率高,利于储层高产。