煤层气项目经济评价方法及应用研究

采用复杂系统“定性与定量相结合的综合集成方法”的思路 ,系统研究了煤层气项目经济评价方法 .采用层次分析和模糊决策相结合的方法 ,对晋城矿区煤层气项目经济性进行了综合评价 .研究结果表明 ,评价区煤层气项目经济效益好 ,潜在的经济效益和开发前景是非常乐观的 ,评价结果可为决策部门提供参考依据 .

晋城成庄矿煤层中节理研究及其意义

煤层中的节理裂隙构造在很大程度上决定着煤层的结构构造和物理性质,对煤层和煤层气的生储、 聚集及可采性等起着直接或间接的控制作用。通过对成庄煤矿二盘区、三盘区和四盘区的巷道及多个开采面上的 节理裂隙构造进行详细的观察、统计与分析,节理裂隙有成带分布的特点,频度最高达60条/m,单个节理裂隙带中 煤层被切成薄片状,在两个或多个节理交汇地带,煤层被切成碎块,造成不稳定因素。构造应力场可分为4期:① 主应力σ1方向垂直,σ2、σ3水平;②σ1近S—N水平,σ3水平,σ2垂直;③σ1近E—W水平,σ3水平,σ2垂直;④σ1 方向135∠10°,σ3NE,σ2近垂直。构造因素是控制瓦斯突出分布的主导性因素,节理裂隙发育、应力集中、煤层破 碎地段是瓦斯突出的部位。

山西晋城地区含煤地层中的铵伊利石/蒙脱石间层矿物

运用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析以及热重-热流-红外光谱同步分析等手段,对山西晋城地区的9号煤层夹矸及底板进行了矿物学研究,发现夹矸和底板中主要黏土矿物为铵伊利石/蒙脱石间层、伊/蒙间层、高岭石和钠云母,含有少量的伊利石。铵伊利石/蒙脱石间层矿物EG片X射线衍射图谱中1.033 nm(铵伊利石的d(001))左侧的子峰明显高于右侧的子峰,NH4+变形振动引起的红外特征吸收峰(位于1 427.09～1 433.34 cm-1)以及在加热到561℃左右会有大量NH3产生均是区分于其它黏土矿物的重要标志。铵伊利石/蒙脱石间层属于热液蚀变黏土矿物,是在有机质成熟度较高条件下,有机氮以NH4+释放出来并替代K+参与伊蒙间层矿物的伊利石化作用而成,形成温度在350℃左右。

山西晋城采煤扰动区地面煤层气井抽采效果地质分析

从地质研究角度,分析了晋城矿区采煤扰动区三口地面煤层气井的抽采效果。结果表明,采动井布置需要综合考虑原位地质条件和采动后的矿井地质条件,煤层含气量较高、开放性采动裂隙发育、岩层移动相对较弱的地段有利于采动井的井筒稳定和持续高产。采动井抽采过程一般经历三个阶段,即采煤工作面未达井筒阶段、采煤工作面靠近井筒阶段和采煤工作面远离井筒阶段,各阶段抽采量、浓度均表现出不同的特征。采动井的井身结构是影响抽采效果的重要工程因素,二开井段套管不固井的方式可以有效保护井身结构的完整性,但井筒体系密闭性不好,受此影响导致抽采甲烷浓度偏低;三开井段采用裸眼完井方式能够有效提高抽采流量及甲烷浓度,但不利于井筒保持稳定。

晋城煤粒度变化对灰熔融性影响规律研究

探索山西晋城煤在灰熔聚流化床气化过程中的结渣机理。采用山西晋城无烟煤,将其破碎到不同粒径,采用XRF、XRD、AFT、SEM和FactSage^(TM)研究了煤的灰分、煤灰化学组成、矿物组成和熔融性随煤样粒径变化规律。结果发现,对于破碎到6 mm以下的晋城煤样,不同粒径子样煤灰化学组成和熔融温度差异不大;对于粉磨到0.2 mm以下的晋城煤粉样品,不同粒径子样化学组成和矿物组成存在较大差异,其中,铁含量差异最明显。AFT和SEM结果都证明,<45μm粒径煤粉子样煤灰熔融温度明显高于其他三种样品。Fact SageTM计算得到的液相量变化规律和AFT、SEM观察结果一致,说明煤灰熔融性随粒径变化是煤灰化学成分离析造成的,而SiO2-Al_2O_3-Fe_2O_3三元相图较好地解释了晋城煤煤灰熔融性随粒径变化机理。

晋城无烟煤基活性炭吸附剂的制备及性能研究

以晋城无烟煤为原料,与KOH活化剂混合均匀,利用正交实验,通过碘吸附值和亚甲基蓝吸附值对其活化功率、活化时间和碱度等工艺条件进行探讨,采用扫描电镜(SEM)和BET比表面等检测手段,对KOH最佳工艺条件下制备的活性炭进行了表征.实验结果表明:KOH微波活化制备晋城无烟煤基活性炭的最佳工艺条件为活化功率480 W,活化时间7.5min,碱度4∶1,此时制备的活性炭吸附效果最好,其碘吸附值为989.4mg/g,比表面积为1 057.2m2/g,其工艺条件对活性炭吸附的影响递减顺序为:活化功率、活化时间、碱度.

晋城矿区煤与煤层气共采研究进展及急需研究的基本问题

晋城矿区是我国最大的无烟煤生产矿区,自投产以来,受制于矿井煤层高瓦斯含量,常规井下抽采难以满足矿井安全高效生产的需要。晋煤集团通过探索地面抽采技术、井下抽采技术和地面与井下联合抽采技术,形成了"采煤采气一体化"的立体抽采模式,称为"晋城模式",并在国内推广应用,取得了好的效果。基于晋城矿区实际,提出了煤与煤层气共采的基本概念,分析了煤与煤层气共采研究现状,介绍了"采煤采气一体化"的煤矿瓦斯治理模式、地面抽采关键技术和井下抽采关键技术,并提出了今后一段时间内的努力方向和急需研究的几个基本问题。

晋城煤粉中硫的形态、分布及对煤灰熔融性影响的研究

选取山西晋城煤研究煤粉中硫存在形态、分布规律及其对煤灰熔融性的影响。采用浮沉法将煤粉分选成<1.6、1.6-1.7、1.7-2.0和>2.0 g/cm^3四个密度级别子样,分析各子样的硫含量、赋存形态及分布规律;测定了不同密度子样煤灰熔融性,并将>2.0 g/cm^3密度级别子样加热到450、815、1000和1300℃,研究煤粉中硫受热挥发及其对灰熔融温度的影响规律,并通过XRD和XRF分析进行机理研究。结果表明,晋城煤粉中硫在各密度子样中分布不均匀,在>2.0 g/cm^3密度级中含量最高;随密度提高,各子样中有机硫含量快速下降,而硫酸盐硫、硫铁矿硫含量均显著上升。随灰化温度提高,原煤及各密度级别子样硫含量均下降,其中,450℃挥发87%,1300℃基本挥发完全。不同密度子样熔融温度不同,>2.0 g/cm^3样品灰熔融温度最低;随灰化温度提高煤灰熔融温度升高。机理研究表明,不同密度子样灰熔融温度发生分化主要是其化学组成不同造成的,而>2.0 g/cm^3子样熔融温度随灰化温度变化规律主要是灰中残留SO3造成的。

我国煤层气抽采方法及在晋城矿区的应用

瓦斯是煤矿安全生产的最大威胁之一,同时也是人类生存环境的破坏者,因此,有效地进行采前预抽和利用已受到人们的重视。针对中国煤层气赋存的低压、低渗、低饱和等复杂地质特征,探讨了现有煤层气的开采方法及优缺点,包括:井下瓦斯抽放、地面垂直井抽采、煤与瓦斯共采和废弃矿井抽采等,并结合晋城矿区具体条件研究了各种抽采方法的适用性。研究结果可为中国煤层气的有效开采和利用提供参考。

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。

煤层气钻井工程项目风险评价

针对煤层气钻井工程项目中的危险因素以及可能发生的钻机工程项目事故的特征,需要利用科学的方法,建立适合煤层气钻井工程项目特点的风险评价体系。本文采用模糊层次分析法,评价煤层气钻井工程项目风险。通过确定煤层气钻井工程项目风险指标体系,运用层次分析法得到其权重,并采用经济学中的ABC分类法,对风险因素进行分类,确定出重点管理的风险因素及一般管理的风险因素。利用风险隶属矩阵,多因素模糊层次评判,采用加权平均法,确定最终结果,计算出山西晋城寺河矿煤层气钻井工程项目的总体风险值为4.1,属于风险很大的一类。

晋城无烟煤气化技术的研究

针对目前无烟块煤气化技术所面临的环境和政策压力,对晋城无烟煤的煤质和现有气化技术进行了分析,得出适合晋城无烟煤的先进气化技术为气流床气化技术,并提出开发研究此技术也应考虑煤的灰分、灰熔点等因素。

煤层气开发在晋城矿区的应用

介绍了煤层气钻井设计原则,总结了地面煤层气开发工艺,论述了晋城煤业集团煤层气开发的实践。

晋城市煤炭开采对环境质量状况的定量评价

近年来煤炭开采对晋城市环境的影响愈来愈受到重视.文章利用主成分分析法,选取了17个指标对晋城市2001年～2005年的环境状况进行了定量评价,并在此基础上提出了相应对策.

晋城矿区“三高”劣质煤资源开发与利用探讨

介绍了晋城矿区"三高"劣质煤资源的基本特征及开发利用现状;分析了"三高"劣质煤的燃烧及气化特性,剖析了灰熔聚气化技术在生产运行中存在的一些深层次问题;提出了"三高"劣质煤资源规模化开发利用的相关对策措施。

晋城矿区西区9#煤层赋存规律及沉积环境

以大量勘探钻孔资料为基础,对晋城矿区西区9#煤层赋存规律、成煤古地理环境及其演化史进行了分析与研究,阐述了不同的沉积类型对煤层厚度的控制作用。为该区今后的地质勘探和煤矿开采提供了依据。

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10^(8)m^(3),其中游离气资源为0.102×10^(8)m^(3),吸附气资源为212.914×10^(8)m^(3)。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。

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。

寺河矿厚层综采工作面覆岩冒裂带发育高度实测研究

厚煤层综采工艺引起的覆岩顶板导水裂缝带发育规模直接影响防治水安全评价结果。以晋城寺河矿为例,采用冲洗液消耗量法、钻孔彩色电视观测法和RFPA数值模拟法对3#煤顶板导水裂缝带进行了深入研究,研究成果对晋城矿区类似条件的矿井具有借鉴意义。

赵庄矿通风系统的优化与改造

针对晋煤(集团)赵庄矿风量不足、通风阻力过大等问题,分析了该矿通风系统的现状,提出了对矿井井下通风系统进行优化的措施。