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。

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。

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。

保护层开采与卸压瓦斯协同抽采技术研究与应用

针对深部低透突出煤层群下保护层开采后上覆被保护层卸压瓦斯及下保护层瓦斯协同抽采的难题,新景矿采用“地面井预抽+高(低)位抽采巷”实现了被保护层卸压瓦斯及上隅角瓦斯的协同抽采。综合应用机械造穴、地面井压裂等增透措施,提高了新景矿15号煤层抽采效率。增透前后支管抽采瓦斯纯流量提高了2.27倍,缩短了保护层工作面预抽瓦斯的达标时间;通过对比15号煤层开采前后3号、8号及9号被保护层的卸压瓦斯地面井抽采瓦斯纯流量提高了1.85倍,实现了保护层与被保护层瓦斯的协同抽采,开采突出煤层群做到安全可控,对阳泉矿区煤层群安全高效开采具有重要的参考意义。

张家峁矿近水体煤层群隔水煤柱合理宽度确定

针对张家峁常家沟水库近水体煤层开采后覆岩裂隙扩展诱发透水的潜在风险,对煤层开采过程中的覆岩破坏特征及裂隙扩展规律进行了模型试验及数值模拟研究。为合理确定4^(-2)煤层的隔水煤柱宽度,基于矿山支承压力和静水压力对隔水煤柱的不同作用机理,将4^(-2)煤层隔水煤柱划分为矿压影响区和有效隔水区,分别构建了矿压影响区和有效隔水区的煤柱受力分析计算模型,推导了4^(-2)煤层矿压影响区和有效隔水区的理论宽度计算公式。在此基础上,考虑煤层开采边界角与水体下伏不同煤层矿压影响区宽度的关系,提出了“上覆煤柱宽度+矿压影响区”的水体下伏煤层群隔水煤柱宽度确定方法。结果表明:4^(-2)煤层工作面初次来压步距为45~56 m,周期来压步距为13.8~14.9 m,上覆岩层冒落带高度为12~13 m;地表最大下沉量为2.0~2.2 m,下沉系数为0.571~0.629,4^(-2)、4^(-3)、4^(-4)和5^(-2)煤层隔水煤柱的合理宽度分别为25,39,51和87 m。现场实测隔水效果验证了近水体煤柱理论留设宽度的合理性及其工程适用性,为张家峁近水体煤层群安全高效开采提供了技术保障。

国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践

国能神东煤炭集团有限责任公司(以下简称“神东公司”)是国家能源集团的骨干煤炭生产企业,在煤炭安全高效开采、国产高端装备制造、智能化矿井建设、安全管理模式创新与绿色低碳创新等方面取得了显著成就,引领了全国煤炭企业的科技创新,在综采采高、矿井人均工效、矿井长周期安全管理与亿吨矿区管控中心建设等方面创造了多个世界第一。系统介绍了神东公司在科技管理、创新平台、协同创新、人才队伍、知识产权、标准体系与科技成果等方面的进展,总结了神东公司创新驱动体系及螺旋加速上升的科技创新通道。在采掘技术创新与实践方面,梳理了一次采全高综采采高从6.3 m逐步提高到8.8 m的技术突破,介绍了浅埋坚硬特厚煤层上分层综采下分层综放的采煤工艺,梳理了薄煤层等高开采关键装备、技术及面临的技术问题,分析了短壁机械化全部垮落法的技术适应性及无煤柱开采方法的技术实践;介绍了快速智能掘进成套系统及掘锚一体化关键技术,提高了掘进效率,解决了“采掘失衡”的矛盾。在国产高端装备研发与应用方面,介绍了神东公司在世界首个8.8 m超大采高综采工作面装备配套方面取得的突破性成果,分析了国内首套纯水液压支架面临的技术难点与创新途径,解析了6 000 m可伸缩单点驱动带式输送机在整机降阻、张紧控制与智能变频驱动等技术方面的突破,总结了研发世界首套双百吨重载搬运车突破技术障碍的经验,列举了把新能源矿用电动车应用到井下所实现的技术创新。在智能化矿井建设方面,针对采煤工作面智能化面临智能割煤、跟机拉架方面的问题,总结了神东公司在采煤工作面智能化建设过程中实现的技术革新;梳理了智能化选煤厂“从无到有”的拓荒之旅;研究了我国首个国产煤矿井下操作系统——矿鸿的关键技术核心与推广应用价值;解析了我国首个亿吨矿区数字化集中管控平台建设使用的集成技术,介绍了13种井下智能机器人创新与实践。在安全管理技术与实践方面,创建了“135”工作法安全风险管控管理体系,实现了千万吨矿井超长的安全生产周期;搭建了神东公司矿压控制体系与矿压动态高效预警智能云平台,形成了神东矿区特有的矿压控制技术体系;介绍了水、火和瓦斯灾害防治技术体系,保障了神东公司安全管理体系的建设。在绿色生态建设方面,介绍了神东公司在煤炭绿色发展和技术创新中的成就,阐述了在开展生态矿井、绿色矿山与清洁煤炭方面的技术实践,在贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略方面,介绍了神东先行示范区。通过对神东公司科技创新体系和创新成果的总结,探讨了煤矿未来科技发展思路,明确了其在科技创新体系与重大科技攻关方面的发展方向。

邯郸-峰峰矿区新构造特征及其煤炭资源开发意义

采用遥感图像解译、天然地震震源分析等手段,对邯郸-峰峰矿区的新生代构造特征进行了深入研究.受太行山山前断裂带伸展滑脱的区域构造背景条件的控制,邯郸-峰峰矿区的先存断裂在新生代不同程度地重新活动,同时形成一些新断裂.矿区新构造格架由NNE-SSW向构造线与NWW-SEE向构造线组合而成,两组断裂交汇部位是底板突水、瓦斯突出等矿井地质灾害的易发地段.在华北新生代伸展变形区,新构造,尤其是活动断裂对矿井安全生产的影响应引起充分的重视.

峰峰矿区2号煤中微量元素富集特征差异性研究

为探讨煤中锂元素及稀土元素赋存状态和同一煤层不同矿井间煤中微量元素的差异性及其控制因素。以峰峰矿区的梧桐庄矿和九龙矿山西组2号煤为研究对象,通过反射光显微镜、原子吸收光谱仪(AAS)及X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDS)等分析测试方法,对比分析了两煤矿2号煤中煤质及微量元素富集特征,研究了2号煤中Li及稀土元素(REY)的赋存状态,探讨了2号煤微量元素富集特征的差异性及其影响因素。研究结果表明,九龙矿2号煤层样品中微量元素含量整体比梧桐庄矿高,梧桐庄矿和九龙矿2号煤中Li元素平均含量分别为49.8μg/g和64.3μg/g,稀土元素平均含量分别为68.8μg/g和130μg/g。梧桐庄矿2号煤中Li元素和REY元素主要赋存于煤的有机质中;而九龙矿2号煤中Li元素主要赋存于高岭石和伊利石等黏土矿物中,REY元素主要赋存于独居石、黄铁矿和黏土矿物中。峰峰矿区2煤的沉积物源和沉积环境控制了其微量元素分布的总体特征,而燕山期岩浆热液作用导致2号煤层中微量元素在矿区南部的梧桐庄矿和矿区中部的九龙矿的差异。岩浆热液作用主要引起煤中Li,Nb,Pb,Ta,Th,Y,La,Sm,Ce,Er,Yb元素富集,其余微量元素没有明显变化。尤其是稀土元素和Li元素受岩浆热液影响含量增加,峰峰矿区九龙矿比梧桐庄矿2号煤中Li元素平均含量高14.5μg/g,稀土元素平均含量高61.2μg/g。梧桐庄矿2号煤中只有Li元素表现为轻微富集,而九龙矿2号煤中Li元素表现为富集,Nb,Pb,Ta,Th元素和稀土元素中Y,La,Er表现为轻微富集。

榆神矿区煤水地质条件及保水开采

陕北侏罗纪煤田煤层埋藏浅,地表生态环境脆弱,煤炭开采过程中的环境保护备受关注。目前重点开发的神北矿区和榆神矿区东部,煤层埋深普遍小于150m,开采导致水位下降,诱发一系列表生生态环境问题和社会矛盾。表生生态环境严格受控于地下水位,采煤过程中,控制地下水位不发生明显下降是陕北生态脆弱矿区保水开采的核心。榆神矿区含煤地层整体向北西倾斜,煤层上覆基岩厚度向北西方向增大,基岩之上普遍分布有红土隔水层,深入研究煤炭开采过程中不对含水层造成破坏的煤水共生地质条件,确定既可采煤、又可实现水位不明显下降的区域,是陕北生态脆弱矿区保水开采的重要途径。论述了榆神矿区西部区保水开采地质条件,提出了开发建议。

峰峰矿区煤炭开采对岩溶地下水环境的影响研究

运用地下水流场、水化学等理论、野外地质调查和室内地质数据资料分析相结合的方法,对峰峰矿区1981～2007年间地下水变化状况进行详实研究,揭示了煤炭开采对峰峰矿区岩溶地下水影响的特征及演化规律。分析结果表明,长期规模性的矿井疏排水与地下水过量开采,是岩溶地下水流场发生改变、水位下降、水质变差和水资源量衰减的主要因素。

邯峰矿区深部煤炭资源勘查方法与模式

针对我国深部煤炭资源现状及深部煤田勘查所面临的困难和挑战,以邯郸峰峰矿区(以下简称邯峰矿区)为例,分析了影响深部勘查工程的煤田构造特征、勘查手段及勘查模式。强调浅部资料及钻探工程在矿区深部勘查中应用的重要性,对深部勘查工程的钻探深度、布孔方式、钻孔信息获取三方面的特点进行了系统总结。在综合分析的基础上,建立了以邯峰深部勘查区为例的老矿区深部煤炭资源勘查模式,即充分利用浅部生产矿井资料,以钻探工程为主,辅助其他多种勘查手段的综合勘查模式。

煤层气生成及含气量控制因素

利用EASY%Ro数值模拟法,对峰峰东部矿区2号煤煤层热演化史进行模拟及恢复,探讨了峰峰东部矿区2号煤煤层气的生成和演化特点,认为峰峰东部矿区受构造运动及岩浆活动的影响,经历二次生气阶段,早期以区域深成变质作用为主,煤中有机质在深成变质作用下发生一次生气;晚期受岩浆活动的影响,促使该区的煤层进一步变质及煤层气第二次生成。在此基础上分析了研究区含气性及含气性的主要控制因素,包括煤储层顶底板岩性、分布特征、地质构造、岩浆侵入及水文地质条件等引起本区煤层甲烷含量在平面及剖面上分布的不均一性。

淮南矿区A组煤层底板灰岩钻孔瓦斯喷孔综合探查分析

淮南潘谢矿区A组煤层开拓过程中,在巷道掘进施工钻孔中揭露灰岩发生瓦斯异常喷出现象,其瞬间涌出量大使得巷道掘进地质条件复杂。为查清喷出气体状况,采用地球物理与化学综合勘探方法对气体来源、储气空腔及导气通道等内容进行探查与判断。根据钻孔喷出气体成分及同位素测定,判断灰岩层中集气与A组煤气体不同源,即灰岩层段具有生贮气能力;物探查明在二灰和三灰岩层之间存在多处瓦斯贮气空腔或潜在的贮气空腔,在平面上大致沿轨道上山方位呈串珠状展布,且在三灰岩层中局部岩溶裂隙发育;连通试验表明1煤层底板各岩层之间连通性较好,且主要是通过煤层底板灰岩相连通,其岩溶及裂隙较发育。综合探查分析获取的成果得到后期施工钻孔证实。

煤矿采空区下组煤三维地震勘探技术

利用三维地震勘探技术探测老窑采空区的位置和范围,已取得了很好的效果,但是对于采空区下组煤的探测,还处于探索阶段。总结了采空区下组煤地震反射波特征,分析了影响下组煤探测效果的主要因素,提出了采取"高覆盖次数、单深井激发、大药量、中低频检波器、变观"等手段,可以获得具有较高信噪比的下组煤层地震信息,说明三维地震方法探测采空区下组煤是可行的。

通二井田煤层小构造复杂程度的定量预测

用单元预测法对研究区主采煤层小构造的复杂程度进行了定量预测。首先，用聚类分析建立起已采单元小构造复杂程度的类结构，将单元小构造复杂程度划分成三大类和四个亚类。然后，用回归分析法建立起小构造复杂程度与影响地质因素之间的关系模型。进而，对未采单元小构造复杂程度进行预测。

神东矿区千万吨矿井群设备管理模式研究

在回顾神东矿区发展的4个阶段的基础上,从管理模式和信息化手段两个方面介绍了设备资产管理的措施。从设备全寿命管理、设备调剂配套原则、提高设备利用率等3个方面阐述了千万吨矿井群设备调剂配套管理高效模式以及优化设备调剂配套的相关方法。通过设备管理信息平台辅助设备调剂的管理,实现千万吨矿井群设备调剂配套管理的精细化。

浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治

针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬空煤柱潜在破坏形式;揭示了柱采区蹬空开采底板关键柱破坏形式及破坏剥落体运动特征;阐明了底板煤柱破坏次序及柱群动态失稳演化规律。提出通过柱采区注浆充填强化底板煤柱承载能力的方法来进行中层遗煤资源的回收,并据此给出了确保元宝湾煤矿6107工作面中部遗煤蹬空安全复采的底板柱采区临界充填高度。结果表明:若底板9号煤层柱式采空区不充填,层间岩层的非均匀下沉将使柱采区煤柱产生偏心压缩,导致关键柱及其剥落体出现旋转下沉的现象;当柱采区关键柱破坏失稳后,覆岩载荷呈现出双向传递的特点,整个煤柱群表现为以关键柱为中心,双向多米诺骨牌式的链式失稳特征,而三维空间中则呈现出以关键柱为圆心的外向辐射波状失稳扩展特征,柱采区关键柱的破坏失稳将诱发底板煤柱群整体失稳,导致6107工作面蹬空开采区域采掘设备及工作人员、超前煤岩体大面积塌陷等动力灾害。数值模拟及物理相似模拟结果表明,确定6107工作面蹬空段安全复采的底板柱采区临界充填高度为6 m,即充填不接顶高度为2 m,这一结论亦得到了实测结果的证实。在此基础上,针对充填效果较差且充填高度未达6 m的局部区域,进一步提出了底板空洞二次充填和加固处理方法,确保了蹬空段中层遗煤资源的安全复采。

榆神矿区保水采煤工程地质条件分区研究

为有效地解决榆神矿区日益凸显的煤炭资源开采与脆弱的生态环境之间的矛盾,以榆神矿区区域地质资料为依据,选取了平面上均匀分布的500多个钻孔,统计了每个钻孔的首采煤层及其上覆含、隔水层组合类型,同时考虑区域保水采煤已有研究中研究较少的洛河组含水层,并将其作为保水对象,结合区域首采煤层及含、隔水层赋存特征,按照"区内相似,区际相异"、"为保水采煤服务"等原则进行了榆神矿区保水采煤工程地质条件分区,最终将榆神矿区保水采煤工程地质条件分为5个区:沙-土-洛-基型保水开采区、沙-土-基型保水开采区、沙-基型保水开采区、无水开采区、烧变岩型保水开采区,在此基础上,分析每个分区保水采煤的意义、可能性及难度,旨在促进保水采煤技术的发展,实现榆神矿区"煤-水"双资源型矿井的科学开采。

改进模糊综合评价法在煤矿区生态安全评价中的应用

根据煤矿区生态安全的现状及主要问题,以压力—状态—响应模型作为框架,选取27个测量指标,建立了煤矿区生态安全评价指标体系。利用群决策层次分析法和因子分析法分别确定主客观权重,再将两者集结的综合权重作为模型各层因素的权重,最后利用改进的模糊综合评价法完成模型评价工作。选取郑州某煤矿为实证研究对象,对其进行实地调研、问卷调查和访谈,并运用PSR模型和改进的模糊综合评价法进行生态安全评价,得出其生态安全等级为"v3"(一般)级别。研究结果可为政府部门和矿区管理者改善矿区生态安全状况提供参考。