海孜煤矿深部勘查区中组煤层气储层物性特征分析

【目的】煤层气储层的物性特征是进行煤层气开发研究的关键因子。【方法】重点对海孜煤矿深部勘探区域中组煤储层的物性参数进行调查,以对井田内中组煤储层物性特征进行研究。【结果】研究表明,煤层的物性特征适宜开采,其中有机显微组分占优,无机显微组分次之。该煤层含气量多,虽然煤层渗透率相对较小,但符合煤层气开采条件。煤层开采时的吸附作用一般,但有利于煤层气储集和缩短煤层气的开发周期。【结论】研究结果可为该研究区煤层气抽采提供可靠的技术参考。

济宁煤田鹿洼煤矿上组煤层水文地质特征分析

鹿洼煤矿已开采上组煤20余年,水文地质条件发生了变化,为了总结影响鹿洼煤矿上组煤开采的水害因素,在研究济宁煤田和鹿洼煤矿矿井水文地质条件的基础上,对上组煤层开采的充水因素进行了分析,并根据多年监测数据,利用“大井法”公式反演求解了导水裂隙带含水层渗透系数,采用解析法和比拟法预测了矿井涌水量。研究结果表明,鹿洼煤矿开采上组煤的主要充水水源为第四系下组下段孔隙水、老空水、侏罗系砂砾岩水、3煤顶底板砂岩水、三灰水和奥灰水,主要充水通道为断层、采动裂隙、封闭不良钻孔、岩溶陷落柱等;采用解析法预测的上组煤层正常涌水量为158.5 m^(3)/h,符合矿井实际,但建议采用比拟法预测的上组煤层正常涌水量219.23 m^(3)/h,最大涌水量328.85 m^(3)/h,提出了矿井水害防治建议。

矿区践行生态文明建设高质量发展总体设计及案例

科教融合、产教融合立体化平台已成为推动生态文明建设和高质量发展的重要途径,各地政府出台了一系列支持政策,鼓励企业与高校合作,加强人才培养和科技创新。本文采用文献资料法、案例分析法和比较研究法等,在对国内外科教融合、产教融合实践进行梳理和分析的基础上,以中煤平朔矿区黄土高原矿区土地复垦野外科学观测研究站为基础构建的数据观测-规律发现-技术转让-政策制定一体化产学研协同平台为案例,分析了科教融合、产教融合发展的历程和成效,系统设计了基地在科学研究、教育教学、科学普及和文化建设等功能方面提升的内容和路径,旨在为我国同类企业提质增效、高校复合型人才培养及资源型城市绿色转型提供本土化可借鉴模式。

倾斜煤层群覆岩“三场”非对称特征及靶向抽采机制

倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获得了覆岩应力演化特征,分析了覆岩位移分布和移动方向特征,阐明了采动裂隙分布特征。进而探究了三场演化规律对瓦斯运移的影响,并开展了定向钻孔瓦斯抽采现场试验进行验证。研究结果表明:倾斜煤层群多重采动下,采动裂隙矩形梯台呈现明显的非对称特征。低位侧覆岩应力变化较大,随开采次数增加,卸压效应更为明显,而高位侧覆岩应力变化较小;结合重力−倾角效应,高位侧覆岩更易破坏,垮落次序优先,呈非对称特征。覆岩位移分布呈非对称特征,高位侧位移显著且移动方向变化较大。高位侧裂隙区网格内采动裂隙频数明显高于低位侧;高位侧裂隙区破断裂隙分布更多,且开度较大;采动裂隙呈“高位扩展−低位压缩”的非对称特征。多重采动使得“三场”非对称特征更为显著。此外,覆岩贯通度存在“慢速减小−快速减小”的现象。基于“三场”演化特征和瓦斯运移的关系,揭示了瓦斯抽采靶向优选机制。结合试验结果,构建了基于“三场”演化规律的裂隙带瓦斯抽采靶点区判定流程。现场瓦斯抽采效果良好,保证了工作面安全高效回采。研究结果为倾斜煤层群卸压瓦斯精准抽采提供了理论参考,旨在提高倾斜煤层群瓦斯抽采量,防止上隅角瓦斯超限,实现倾斜煤层群安全高效开采。

煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究

针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时,巷道底部承受的挤压力较大,而顶部围岩承受的拉伸力较大,由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式,利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动,使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域,降低表层围岩的应力集中程度。同时,利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩,形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力,并转移到支护结构,起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验,结果显示:使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低,巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%,底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升,表面位移收敛严重。由此可得,围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿,均取得了显著效果。

深部近距离煤层群下分层巷道分区支护技术

为实现深部近距离煤层群下分层巷道安全,以张双楼煤矿21916工作面为工程背景,分析了工作面冲击地压影响因素,划分了21916工作面掘进期间巷道冲击危险区域;建立了煤层合并区域下分层回采巷道数值模型,研究了9煤层21916工作面巷道内错7煤采空区不同距离时应力和位移分布规律,确定了下分层巷道合理位置;基于冲击危险区域划分结果,提出了分区支护技术,并设计了支护参数。现场实测表明,下分层巷道最大两帮移近量为164 mm,最大顶底板移近量为84 mm,顶板深部和浅部的离层量不大于3 mm,帮部锚杆和顶部的锚索受力变化较小,顶锚杆受力从8 kN增加到12 kN后趋于稳定,表明21916工作面巷道布置合理,分区防冲支护技术合理,支护质量与效果显著。研究结果可为类似条件工作面防冲支护提供借鉴。

煤层群叠加开采覆岩裂隙演化及卸压瓦斯抽采研究

针对采动裂隙带卸压瓦斯抽采效果不佳导致的工作面上隅角瓦斯超限的问题。以赵家寨煤矿11210工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验方法,研究了煤层群叠加开采对上覆岩层采动裂隙的演化特征,并通过现场验证确定了瓦斯抽采的最优层位。结果表明:煤层群叠加开采过程中,在卸压区域外,形成了较大的应力集中,在卸压保护范围内,应力集中现象不明显,且应力峰值小于二1煤层原始应力;煤层群叠加开采引起了采场上覆岩层的叠加卸压,使上覆岩层的位移场发生了叠加变化,岩层最大下沉量进一步增加;煤层群叠加开采结束后,采空区上覆岩层中部岩层被压实,两端岩层裂隙较为发育,形成了一定范围的裂隙发育区。通过现场试验,确定了裂隙带定向长钻孔合理层位的选择,并在现场进行钻孔监测,验证了物理相似模拟结果的合理性。

湖南周源山煤矿采空区群钻井与充填施工工艺

矿产资源开发利用过程中产生了煤矸石、废石、尾砂等,大量矿山废料堆放于地表,容易诱发泥石流、尾矿溃坝事故。同时矿床开采产生的地下大量采空区,容易诱发塌陷、矿震、滑坡、矿井突水等地质灾害。采空区群失稳成了煤矿安全生产的主要危险源之一。结合一工程实践,对矿区地质特征及岩层的可钻性进行了分析和研究,探讨了煤矿采空区群的钻井成孔和充填施工的工艺技术方法;通过室内试验,获得了尾砂充填系统尾砂膏体的配比。采用信息化技术方法,建立了煤矿井下巷道及其采空区群的三维矢量化、可视化模型,对钻进成孔工程实践具有指导意义。

基于24Model与csQCA的煤矿安全事故组态构型

煤矿安全事故对人身安全和周围环境构成严重威胁。为研究煤矿安全事故的致因因素构型,通过搜集、筛选出数据真实且事故原因明确的26起典型煤矿安全事故案例,利用24Model事故致因模型,从不安全行为、不安全物态、习惯性行为、安全管理体系以及安全文化5个维度提取煤矿安全事故致因因素,并通过清晰集定性比较分析(csQCA)方法对煤矿安全事故致因因素的组态构型进行了分析。结果表明:采用24Model与csQCA相结合的方法分析煤矿安全事故的组态构型,能够说明煤矿安全事故致因因素与事故之间存在多重并发因果关系,并存在6种典型的组态构型,可归纳为煤矿单位管理不严型、企业安全文化建设缺失型、工作人员安全意识淡薄型、组织安全行为异化型。根据各种组态构型的特点剖析煤矿安全事故的发生机制,可为煤矿安全生产和管理工作提供对策和建议,以保障煤矿行业安全和推动经济发展。

远距离斜交工作面上行开采上组煤垂直应力演化规律

为探究平煤八矿远距离煤层群斜交工作面上行开采过程中上组煤层垂直应力演化规律,采用数值模拟计算的方法展开研究。研究结果表明,己_(15)-21030工作面回采过程中与上覆戊_(9.10)-21070工作面依次形成相离、相交和重叠的空间关系,因此会使上组煤层应力增高或降低。相离区域为应力升高区,受下组煤采动影响应力整体呈升高趋势,应力集中系数最大为1.18;相交区域为卸压过渡区,戊_(9.10)-21070工作面应力由增压变为卸压,最大卸压值较原始应力降低了25%,倾向卸压影响范围为55 m;重叠区域为卸压区,受己_(15)-21030工作面采动影响卸压效果及卸压范围均进一步增大,最大卸压值较原始应力降低了40%,倾向卸压影响范围增大至180 m。将戊组煤层戊_(9.10)-21070工作面根据应力分布云图依次划分为增压区、应力过渡区、卸压区和稳定卸压区。通过现场瓦斯含量测试验证了卸压区残余瓦斯含量比原始区域残余瓦斯含量降低32.9%,远距离煤层群上行开采形成卸压区有利于瓦斯治理工作的开展。

浅埋近煤层群采动“三区”漏风裂隙场时空演化规律数值模拟

浅埋近煤层群采动下,地面采空区工作面“三区”之间易形成连通的漏气通道引发工作面低氧和采空区煤自燃,如何厘清采动效应下浅埋煤层群“三区”漏气通道的时空分布演化规律是有效防控煤自燃和低氧的关键。以陕煤柠条塔煤矿S1232工作面为研究背景,采用理论与数值模拟相结合的方法,研究了单一煤层、复合煤层重复开采下覆岩破坏特征,分析了煤层间距与采厚对裂隙二次发育的影响规律。结果表明:浅埋近煤层群开采下上覆岩层裂隙仅存在垮落带与裂缝带,主关键层破断后裂缝带快速发育至地表,关键层周期破断控制地表裂隙周期生成与下沉;上煤层裂隙密度发育由原始阶段先后经历快速增长、稳定和二次增长3个阶段;随采厚增大,各区间裂隙密度增大,大裂隙发育更充分,裂隙宽度整体增大;随煤层间距增大,小于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,且增加的速度逐渐加快,大于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,但增加速度逐渐变缓;采厚相同时,裂隙宽度大于0.2 m的裂隙密度随着煤层间距的增大逐渐减小。

煤层群中断层对采动裂隙演化规律的影响研究

为研究断层对煤层群采动裂隙演化规律的影响,以贵州土城煤矿151710工作面为研究对象,基于相似模拟和数值模拟方法对含断层煤层群采动裂隙演化规律进行研究。结果表明:含断层煤层群中9号、12号煤层开采到相同距离时工作面周围应力分布显著不同;9号煤层的超前开采,使12号煤层处于应力降低区,过断层开采时工作面前后出现应力分区现象;随着开采的进行,12号煤层的采动影响范围小于9号煤层;当开采工作面过断层时,覆岩裂隙发育迅速,岩层间出现显著离层,并发生不同程度的断裂。现场12号煤层回风巷顶板钻孔窥视显示:当工作面过断层时,顶板破碎严重,覆岩裂隙发育杂乱。

缓倾斜煤层群开采辅助运输系统改造及开拓优化设计

针对缓倾斜煤层群开发过程中由于辅助提升及运输系统复杂引起的一系列问题,提出以无轨化辅助运输系统为改造目标,以新建缓坡斜井为改造方式,对沙吉海一号矿井进行辅助提升及运输系统改造。结合井筒布置情况,对矿井进行开拓优化设计,采用缓坡斜井兼做采区辅助运输上山的方式开发煤层群,减少采区个数,延长各采区服务年限,有利于缓解矿井采掘接续紧张的局面。对于新疆地区煤层群开发,沙吉海一号矿井开拓优化思路有一定的借鉴意义。

近距离煤层群协同机理对下位煤层巷道围岩应力研究

针对山西西易煤矿近距离4-1煤层、4^(-2)煤层,上位4-1煤层遗留煤柱对底板应力集中问题,讨论下位4^(-2)煤层巷道布置特征。通过塑性理论计算得出遗留煤柱对底板影响深度为25 m,大于上、下煤层夹层厚度,并计算得出遗留煤柱对底板横向影响范围为33.9~39.9 m。基于FLAC3D数值模拟分析下位4^(-2)煤层三种巷道位置布置方案,得出巷道布置在采空区最有利。综合分析遗留煤柱应力影响范围和数值模拟方案,得出下位4^(-2)煤层巷道外错40 m最为合理,且利于相邻工作面巷道布置。同时,提出采用“工字钢棚+锚杆+金属网”联合支护形式,在掘进和回采期间巷道稳定性较好,能保证正常矿井生产。

近距离煤层群重复上行开采岩移规律初探

为解决近距离缓斜煤层群受重复采动影响的上行开采可行性问题,根据新安煤矿南区煤层群工程地质情况,综合运用理论分析、物理相似模拟等方法,对2^(-3)号煤下部煤3、煤4、煤5不同顺序开采后2^(-3)号煤的连续性和完整性进行探究,分析煤层群开采后覆岩垮落特征及岩层下沉变形规律,论证煤层群上行开采的技术可行性。研究结果表明,2^(-3)号煤位于下煤层裂隙带范围内,在重复采动影响下仍能保持较好的连续性,未产生台阶错动,满足上行开采所需的条件。

浅埋煤层群开采工作面防灭火技术研究

针对3305采煤工作面埋深浅、采空区漏风复杂以及采面与上覆采空区间间距小等问题,提出以预防性灌浆、注氮为主的防灭火技术措施,并通过强化监测手段提高火灾预警能力、通过减少漏风实现采空区遗煤及时惰化。结合3305采煤工作面现场情况,对采用的防灭火技术措施进行详细分析。现场应用后,3305采煤工作面回采期间采空区及上覆2#煤层采空区均未发现有遗煤自燃发火征兆,采用的防灭火技术措施取得较好效果。

煤层群下煤层开采对上覆采空区积水影响程度研究

为研究下煤层开采对上覆采空区积水影响,以凌志达矿煤层群为研究对象,采用数据统计、公式优化等方法,拟合出煤层群开采底板破坏深度公式,分析了采空区积水分布规律,探索了下煤层开采对上覆采空区积水的影响,制定了影响程度判定标准,并将下煤层开采对上煤层采空区积水影响程度划分为危险区、影响区与安全区。分区判定划分结果表征了研究区煤层开采对上层采空区的影响程度,可量化上层采空区水位分布、突水风险的影响和扰动程度,对煤层群开采突水防治具有重要意义。

极近距离煤层群下行开采采空区瓦斯治理技术

针对极近距离煤层群下行开采中采空区瓦斯治理难题,提出了1套创新性的技术方案。分析了极近距离煤层群瓦斯涌出的规律,并基于钻孔施工、采空区瓦斯抽采施工、采空区密封工程3个方面提出了1种适用于极近距离煤层群下行开采的采空区瓦斯治理技术,旨在提高极近距离煤层群下行开采的安全性,减少瓦斯事故的发生,为中国煤炭行业的高质量发展提供技术支持。

急倾斜煤层群保护层开采条件下采场应力演化规律

急倾斜煤层群开采存在复杂的岩层运移过程并易导致强矿压事故的发生。为保障兴安煤矿煤层群的安全开采,采用保护层开采技术对主采煤层进行卸压优化,依托FLAC^(3D)数值模拟软件建立急倾斜煤层开采数值模型,探究保护层开采条件下的采场应力、位移与被保护煤层应力、位移的分布演化规律,利用理论计算方法分析了有效卸压保护范围,验证保护层开采技术的可靠性。研究结果表明:急倾斜煤层保护层开采条件下会出现位移与应力扩展的不共轴现象;保护层推进过程中,采场应力与位移演化呈现出初始增长、快速增长、逐渐稳定的3阶段演化规律;保护层开采的有效卸压范围超过80%。

智能化开采技术在煤矿的实践与应用

本文建立在智能化采煤工作面的工艺研究和放顶煤开采工艺的理论基础上,结合当前国内先进的智能放顶煤开采工艺,以新疆某矿智能综放工作面开采为研究对象,对该采煤工作面在中山区侏罗纪煤层群和倾斜特厚煤层的智能化开采工艺、智能综放设备应用和功能发挥、智能化开采技术以及智能放顶煤开采过程中的煤炭资源回收等方面开展综合性实践研究。得出,智能化开采技术在开采过程中在减人、提效、增安方面取得效果,在提高资源回收率方面所取得的经验做法以及下一步需要持续改进的方向。