煤矿生产区周边水体环境重金属污染分析与治理技术

水体环境受污染会严重影响生态平衡,利用物理化学技术与生物治理技术相结合的方式,治理煤矿生产区水体环境重金属污染。在分析重金属污染情况后,考虑到重金属污染物进入水体后会出现降解、沉淀、氧化以及吸附反应,根据水体环境实时变化特征,利用物理与化学治理技术实施过滤、物理吸附、土壤淋漓以及化学固化操作。同时,利用水中微生物种群,通过生物治理的方式,消纳、转移重金属污染物。实验结果表明,该技术对水中的锰、铁以及铬等重金属元素均能高效地治理、去除。

我国煤炭绿色发展效率的时空分异及演化特征

全面提升绿色发展效率是我国煤炭行业高质量发展面临的重点工作,解决煤炭行业绿色发展效率整体水平不高、区域绿色发展水平不均衡等突出问题,是加快我国能源革命和“双碳”战略进程的关键抓手。基于2008—2020年我国煤炭富集区15个省份煤炭行业的面板数据,构建考虑非期望产出和煤炭绿色生产特质的超效率SBM-GML模型和探索性空间数据分析模型,对煤炭行业的绿色发展效率和绿色全要素生产率进行测算,从行业和区域、静态和动态、时间和空间六维截面分析刻画我国煤炭行业绿色发展效率的空间格局和时空演化进程。结果表明,考察期内煤炭行业绿色发展效率呈现出波动上升的趋势,增长率超37%,整体均值相对较低,为0.646;我国煤炭富集区绿色发展效率有着明显的空间差异,煤炭区际的空间演化表现为西部地区—东北地区—中部地区—东部地区渐次递减的空间格局;煤炭富集区15个省份的空间演化具有显著的正相关性,相邻省份的煤炭行业绿色发展效率存在空间依赖性,地理集聚逐渐增强,且局部自相关主要表现为高-高集聚(H-H)、低-高集聚(L-H)和低-低集聚(L-L),空间差异呈现逐渐减弱趋势,“马太效应”明显;煤炭行业绿色全要素生产率亦呈现出增长趋势,平均增长了5.9%,年均增长率为3.7%。绿色全要素生产率的提高主要源自技术进步,技术进步可以抵消由于技术效率低下带来的负向影响。

寸草塔二矿煤巷快速掘进关键技术及装备研究

为解决煤炭高效回采与工作面接替紧张问题,深入研究矿区煤巷快速掘进十分必要。针对国能神东煤炭集团有限责任公司寸草塔二矿矿区工程地质条件,从巷道掘进设备选型、巷道支护工艺及施工劳动组织等3个方面分析影响巷道快速掘进原因。基于工程类比法、巷道支护参数设计及作业工艺开展了掘进系统的装备选型,同时开展了掘进系统超前钻探、截割系统、临时防护、机载支护系统、物料运输系统、行走系统、工作面除尘系统结构与功能设计,并以寸草塔二矿31111巷道为示范巷道开展了井下工业性试验,验证了该研究的有效性和实用性,为我国西部煤巷快速掘进提供了新的解决方法。

新街能源智能一体化管控平台技术研究

针对井工煤矿存在“信息孤岛”、管理模式落后、信息接口不统一,以及井下生产区域在采集数据不完整、传输延迟与丢包、分析结果可靠性低等突出问题,神华新街能源有限责任公司(以下简称“新街能源”)规划设计了智能一体化管控平台,介绍了该平台的总体架构,详细阐述了多源数据采集优化、源数据高效传输、多源数据智能分析3项关键技术。通过在新街能源现场试验结果表明,该平台将有助于井工煤矿实现生产、安全、调度、经营的业务一体化管理和数据融合,提升煤矿安全生产运营管控水平,为煤矿安全生产、经营决策、降本增效提供辅助决策支持。

韩城地区煤层气多层合采开发效果评价

单一煤层的煤层气资源丰度通常都比较低,且各向异性特征显著,为了提高单井产能,常把纵向上彼此邻近、特征相似的多个煤层组合在一起,以合采的方式进行开发。通过理论分析层间差异下的多层合采煤层气井开发动态,并基于韩城地区3号、5号和11号煤储层特征,经过分析该地区煤层气多层合采井的排采实例,对多层合采井的开发效果进行了评价。结果表明:低丰度煤层气藏的开发宜采用多层合采方式进行,但需注意多层合采的时机与顺序、水层倒灌与煤粉产出问题,应在生产过程中调整措施。

韩城矿区煤岩类型测井解释技术及产能预测方法

不同的煤岩类型其物理性质不同,在测井曲线上均有响应。在岩电关系研究基础上,确定了不同煤岩类型电性参数分布区间,建立了煤岩测井解释图版;提出了灰色关联法解释煤岩方法,该方法考虑因素多,便于计算机自动逐点解释。依据实际生产数据,建立了产能预测图版,新井完钻后即可分析未来产能情况,为产能规划、建设、措施实施提供了依据。

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.

煤矿区煤层气三区联动立体抽采理论与模式

为了实现煤矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,基于煤炭开发时空接替规律,将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区3个区间,分别采用地面钻井排采、地面与井下联合抽采以及本煤层钻孔抽采等不同的瓦斯抽采技术以保证煤炭安全高效生产。根据煤矿安全生产容许最高瓦斯含量数学模型、煤层瓦斯压力数值模拟模型和煤层气立体抽采优化专家系统,创立了三区联动的区域递进式立体抽采模式(晋城模式),提高了煤炭资源采出率,实现了煤矿瓦斯井下抽采和地面原位抽采2个独立产业模式的有效衔接,解决了煤层气开发与煤炭开采的时空矛盾。

中高煤阶煤层气富集高产区形成模式与地质评价方法

煤层气富集高产区富集机理和地质评价方法对煤层气勘探选区至关重要,以往的研究主要集中在资源富集区形成机理和预测方面,但煤层气勘探开发实践表明资源富集区并不一定是高产区,如何在煤层气资源富集区中寻找高产区即煤层气富集高产区是国内外煤层气勘探面临的难题。通过国内外典型煤层气富集高产区的剖析,结合我国中高煤阶富集区地质特点,以沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘和两淮矿区为研究对象,采用地质统计、实验验证和生产数据分析相结合的研究方法,揭示了基于含气量-渗透率耦合控制的煤层气富集高产区形成机理,提出了3种中高煤阶煤层气富集高产区形成模式;围绕煤层含气量和渗透率两个核心要素,利用层次分析法和主成分分析法确定了包含7大地质参数的评价指标体系,建立了基于产能分析的煤层气富集高产区方法体系。这些认识对我国中高煤阶煤层气区带、区块、目标的优选具有重要的指导作用。

我国煤矿区煤层气开发利用技术现状及展望

总结了"十二五"以来我国煤矿区煤层气开发利用在基础理论、技术装备、工程示范等方面取得的最新进展,分析了现阶段我国煤矿区煤层气开发利用在资源条件、抽采效果、利用水平等方面的现状和问题,指出煤矿区煤层气开发利用要走出一条"协调开发、提质上产、梯级利用"的道路,实现煤层气与煤炭一体化协调开发,能抽尽抽,能用尽用。为此,针对性提出了"十三五"期间将在碎软煤层强化抽采、低浓度煤层气高效集输利用、煤矿区煤层气开发利用专用装备等方面的技术装备需求和发展方向。

韩城矿区煤层气井分层合采产能特征及分布模式

为全面评价和认识多层合采煤层气井的开发效果,基于韩城矿区不同层位组合方式下煤层气井产能特征,结合无因次产能阶段划分方法,建立了韩城矿区煤层气井开发组合产能分布模式。结果表明:韩城矿区煤层气井多表现为高产水、低产气特征,产能效果亟待提高。无因次产气率在气井排水阶段结束时约为0.3,不稳定产气阶段结束时约为0.6,气井稳定产气阶段结束时约为0.8;产气高峰出现在稳定产气阶段,产水高峰出现在不稳定产气阶段。多层合采较单层排采效果好,双层合采较三层合采效果好,其中含有3号煤层与5、11号煤层的合采井(3+5、3+11、3+5+11)合采效果比只含有5、11号煤层的合采井(5+11)及含砂层合采井效果好。建议增加含有3号煤层合采井的比例以提高气井产能,井位部署及压裂时应避开断层,尤其注意监测裂缝是否沟通含水层。

我国煤炭资源综合开发布局与模式研究

煤炭是我国的基础能源。在分析了我国煤炭资源分布特点、煤炭生产与消费状况基础上,按照从东到西3个开发区带,共7个规划区的开发格局,依据不同规划区煤炭资源保证能力和现有生产布局,提出了各规划区煤炭资源的开发思路和组建大型企业集团的设想。针对煤炭企业产品结构单一的问题,探讨了通过适当延长产业链,增加产品的附加值,实现煤矿区可持续发展的综合开发模式,给出了几种可供选择的综合开发模式类型。从建设能源基地、解决能源运输问题和加强煤炭资源勘探等方面讨论了煤炭资源综合开发中需要解决的几个关键问题。

采煤塌陷区土地动态沉降预测模型

为了把握采煤塌陷区土地复垦的时机、促进农业生产的持续高效,对塌陷区土地随时间不断变化的动态沉降过程进行了研究。通过分析Knothe函数中时间影响参数c,得出c值对地表沉降的动态计算及稳定时间有较大影响,且参数c是动态变化的,给出了c值的计算方法。依据塌陷区极限下沉量和阶段下沉量的思想,建立了基于时间影响参数的塌陷区动态沉降预测模型,并以某矿2407工作面的地表沉陷实测数据为例,对参数c的求取和预测模型进行了实例应用,结果表明该动态沉降预测模型较为符合现场实际。

采动区远程卸压煤层气抽采地面井产能影响因素

以淮南矿区远程卸压煤层气地面井抽采工程实践为依托，通过工程试验和系统分析，探讨了远程卸压煤层气地面井的产能特点及其影响因素。研究结果表明，远程卸压煤层气地面井的产能曲线可分为两个阶段，在较短时间内顺利完成第1阶段的井才能有较高产能。研究还显示，煤层气地面井产能受地层结构和采动影响较大。在研究区，当地层结构为松散层厚度〈406m，基岩与松散层厚度比值〉0．74，下保护层与被保护层间距为66～70m，且平均采高≤2．2m，平均产煤低于3898t／d时，利于远程卸压煤层气地面井抽采；当松散层厚度〉430m，11—2煤和13．1煤层间距〉74m，基岩与松散层厚度比值〈0．7时，卸压煤层气地面直并成功率较低，此时，可通过改变并位和优化并身结构来适应地层结构的变化，提高地面井抽采成功率。

贵州省织金地区煤层气多层合采层位优选

贵州省织金地区龙潭组煤层具有多、薄特点。与单一厚层状煤层相比,多煤层合采存在合采兼容性问题,易发生层间干扰,影响合采效果及资源动用程度。为了发挥煤层气井生产潜力,提高开发效益,亟需开展合采层位优选,建立多煤层开发序列。在研究织金区块地质特征的基础上,开展了多煤层地质条件差异研究,结合排采实践及解吸理论,探讨了织金地区多煤层合采影响因素,优选了合采层位。多煤层合采主要受解吸液面高度、纵向跨度、压力梯度、供液能力、渗透率差异影响。织金区块上二叠统龙潭组主力煤层地层供液能力、压力梯度、渗透率差异较小,对合采效果影响较小。层间跨度和解吸液面高度差异是影响区块合层开采的关键因素,16,17,20,23,27,30号煤层90 m跨度可作为一个开发组合,大井组优选此6层煤合采获得2000 m 3/d稳定产量,证实合采层位优选方法正确。

小尺度煤粮复合区耕地演变预测

基于县域小尺度,以山东省的A县和B县为研究对象,利用基于概率积分法的MSPS软件对2县煤粮复合区内因采煤塌陷造成的耕地演变趋势进行了预测分析。结果表明:A县和B县的煤粮复合区面积分别为31 658 hm2和19 792 hm2,占2县含煤面积的71.03%和80.32%,占2县耕地面积的27.70%和20.21%。随着煤炭的不断开采,2县复合区的耕地面积将不断减少。据预测,到闭矿时,2县共损毁耕地38 934 hm2,占煤粮复合区面积的75.67%,将会造成约37万农民无地可种。

煤矿区自然条件安全生产度评价体系研究

针对煤矿井下瓦斯灾害、瓦斯煤尘爆炸、井下火灾、顶板灾害、矿井水灾等五大灾害,运用模糊综合评判法建立了5因素、20指标的煤矿区自然条件安全生产度评价体系。利用该评价体系对全国30个矿区的自然条件安全生产度进行了评价分析,得出所评价矿区安全等级多为Ⅱ~Ⅲ级。矿区实际自然灾害情况与评价结果的对比分析表明,矿区自然条件安全生产度评价体系的评价结果可靠,可为煤矿区科学产能规划、减少煤矿事故提供依据。

采动区地面煤层气开发悬挂生产套管的研究及实践

在煤矿采动区地面煤层气开发钻井下套管过程中,为精确下放生产套管到指定位置,解决钻杆下放生产套管难提钻杆的问题,根据地面井钻井下套管的特点,研制了一套精确下放生产套管装置,较好地解决了精确下放生产套管的问题。在寺河煤矿、成庄煤矿及岳城煤矿地面煤层气开发钻井下套管试验中,煤矿采动影响后该悬挂装置极好地连接了二开套管与生产套管,保持了井身的畅通性,为煤层气抽采提供了保障,取得了较好的效果。

相关分析法在矿井涌水量预测中的应用

针对水文地质参数影响矿井水量预测可靠性的问题,提出利用多年矿井涌水量预测的相关因素分析法进行预测,以同煤大唐塔山煤矿为例,建立塔山煤矿充水地质模型,利用SPSS软件分析塔山煤矿矿井涌水量与累计煤炭产量、累计掘进进尺和累计采空区面积的相关性,建立矿井涌水量多元回归方程,实现矿井涌水量可靠预测。预测结果表明,塔山煤矿矿井涌水量与累计煤炭产量密切相关,煤矿开采3-5号煤层时的矿井涌水量为4 972 m3/d。该研究为煤矿防治水安全提供了可靠技术支持。

基于四象限模型煤粮复合区景观生态质量时空变化及影响因素

在煤粮复合区,煤炭开采通过影响区域的景观格局,不断地冲击着原有农业景观生态系统的功能和过程,对该区域的景观生态质量及其影响因素进行分析对于矿区生态治理具有重要的理论意义和实践价值。该研究以河南省辉县市赵固煤矿为例,以行政村为评价单元,采用四象限模型对研究区景观生态质量进行了综合评价。结果表明:1)受煤炭开采活动和土地生态整治的影响,2008—2016年,研究区耕地面积总体上呈现先减少后增加的变化趋势,耕地主要向建设用地和水域转移。建设用地呈现先增加后减少的变化趋势,建设用地主要向水域和耕地转移。2)研究区的景观稳定性指数呈现先减少后增加的变化趋势,而景观干扰性指数呈现先增加后减少的变化特征。3)研究区景观生态质量在时间尺度上呈现“良好—较差—较好”的变化特征。2008年,矿井建设及开采初期研究区景观生态质量整体上较好。随着开采活动增强,到2011年研究区景观干扰程度增加和稳定程度降低,造成区域景观生态质量下降。2014年后大规模土地复垦使研究区土地利用率增加,大面积沉陷水域改善了区域景观结构,景观系统稳定性增加。4)在空间尺度上,受开采活动和土地生态整治的影响,矿区采点附近村庄景观生态质量呈现先变差后好转的变化趋势,远离矿区开采点的村庄有略微变差的趋势。总体上,与2011年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积增加,质量为差的村庄数量和面积减少,但与2008年相比,2016年质量为优的村庄数量和面积仍是减少,质量为差的区域的村庄数量和面积仍是增加,表明研究区景观生态质量虽有所改善,但仍未恢复到受扰动前的景观生态质量水平。