钻孔周围瓦斯压力分布及抽放参数研究

为了分析钻孔抽采瓦斯运移规律,理论分析了煤岩体瓦斯运移规律计算方程,依据此建立了钻孔抽采瓦斯模型,然后数值模拟了不同抽采时间下瓦斯压力分布、不同理论下钻孔瓦斯有效抽采半径以及不同抽放时间下煤层渗透率变化规律。研究为矿井瓦斯抽放提供了借鉴。     

影响煤与瓦斯突出的地质因素分析及防治措施

根据嘉禾煤矿浦溪井煤层瓦斯含量、煤层赋存条件,总结了该矿井自投产以来发生的煤与瓦斯突出次数与强度,分析该矿井煤与瓦斯突出与地质因素的关系及其影响程度,指出该矿井防治煤与瓦斯突出的措施存在的问题,论述初步试验采取的本煤层和邻近层瓦斯抽放措施对防治该矿井煤与瓦斯突出的作用,指出瓦斯抽放对防治矿井煤与瓦斯突出具有重要意义,并对瓦斯抽放措施提出了改进建议。     

鹤煤八矿瓦斯地质规律研究

以矿区瓦斯地质构造为基础,收集整理鹤煤公司八矿历年瓦斯涌出量、瓦斯含量等资料,分析研究了影响煤层瓦斯含量的各种因素(包括煤厚、埋藏深度以及标高等),指出了褶皱、断层对瓦斯赋存的影响,确定了影响煤层瓦斯含量的主控因素,探索了瓦斯的赋存规律,为八矿下一阶段的矿井开采、通风设计、瓦斯抽采、煤与瓦斯突出防治提供可靠参考.     

卸压开采抽采瓦斯理论及煤与瓦斯共采技术体系

针对低透气性、高吸附性、高瓦斯煤层群安全高效开采技术难题,以淮南矿区为主要试验研究基地,应用岩石力学、岩层移动、“O”形圈、瓦斯流动等理论,研究卸压开采采场内岩层移动及应力场分布规律、裂隙场演化及分布规律、卸压瓦斯富集区及运移规律等科学规律.针对不同煤（岩）层和瓦斯地质条件,探索出卸压开采抽采瓦斯理论,建立了卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采技术体系.创新了低透气性、高瓦斯煤层群安全高效开采矿井设计理论,解决了煤与瓦斯共采重大工程技术难题.     

基于采空区孔隙率动态演化模型的卸压瓦斯运移规律研究

为了获得工作面推进过程中采空区卸压瓦斯的运移规律，以大佛寺煤矿40118工作面为研究对象，基于煤岩层的物理力学参数，建立了基于采空区应力分布特征的采空区孔隙率动态演化模型，采用数值模拟的方法获得了工作面不同通风量、高位钻孔不同抽采负压，以及不同瓦斯涌出量条件下的采空区瓦斯运移规律。研究结果表明：采空区孔隙率动态演化模型可以较好地适应该矿的地层条件，其随着工作面推进而动态变化；在高位钻孔抽采条件下，随着工作面通风量和抽采负压的增大，采空区瓦斯浓度(甲烷体积分数)逐渐减小，但浓度值处于爆炸界限内的区域却有所增加，这在一定程度上增大了发生瓦斯爆炸风险的范围；随着采空区瓦斯涌出量的增加，采空区内甲烷体积分数整体上升，但瓦斯爆炸风险有所降低。     

近距离下位煤层开采瓦斯联合抽放技术

近距离下位煤层开采面临着本煤层瓦斯涌出和邻近煤层采空区瓦斯涌入的双重影响,针对下位10号煤层1001综采面所面临的瓦斯治理难题,在分析研究瓦斯来源及运移规律的基础上制定了9号煤采空区瓦斯高位预抽、10号煤采空区瓦斯埋管抽放配以均压通风等综合治理方案,较好地解决了近距离下位煤层开采时综采面瓦斯超限问题。     

基于FLAC和Fluent数值模拟的煤层瓦斯运移规律研究

为了研究煤层瓦斯运移规律,确保矿井的安全生产,采用FLAC和Fluent数值模拟相结合的方法,分析了多孔介质瓦斯运移特征,研究了回采工作面瓦斯来源,主要由开采层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出2部分组成,得到了煤层初始瓦斯含量与残存量的关系以及回采工作面瓦斯涌出量预测结果,模拟分析了不同钻孔直径下的周围煤体塑性区分布以及不同钻孔直径下抽采钻孔抽采影响范围。研究为实现煤与瓦斯共采提供了借鉴。     

煤与瓦斯突出对矿井通风系统的影响研究现状及展望

为研究煤与瓦斯突出灾变时期矿井通风系统灾变机理以及瓦斯爆炸二次灾害的防控机制,从冲击波对通风系统的影响、突出瓦斯对通风系统的影响以及突出煤体对通风系统的影响3个方面综述了煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究现状:首先,分析了冲击波破坏通风设备设施的影响因素以及冲击波在巷道中的传播规律;其次,分析了突出瓦斯在巷道中的运移过程及其诱导井下风流灾变规律;最后,分析了突出煤体在巷道堆积的影响因素。结果表明:冲击波的破坏效应与冲击波超压等因素有关,冲击波在巷道中的传播受巷道截面面积等的影响;突出瓦斯在巷道运移过程中产生的瓦斯风压能导致井下风流灾变;突出煤体在巷道的堆积主要与煤层深度和煤与瓦斯突出强度有关。根据煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究现状,结合当前煤与瓦斯突出模拟试验条件,分析了煤与瓦斯突出对通风系统的影响研究成果存在的不足及其原因,并针对当前研究成果存在的不足提出了改进煤与瓦斯突出对通风系统影响规律研究的方向。煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究成果可以应用于煤与瓦斯突出影响范围的快速研判,以提高煤与瓦斯突出灾变时期的辅助应急决策能力。     

近距离煤层群煤与瓦斯高效共采技术体系研究——以山西吕梁沙曲矿区为例

为掌握近距离煤层群叠加开采的应力-裂隙-瓦斯渗流规律,构建近距离煤层群煤与瓦斯高效共采技术体系及动态评价模型,以山西吕梁沙曲矿区为研究对象,采用物理相似模拟、超声波试验及SF6示踪气体现场监测相结合的研究方法,分析了沙曲矿区近距离煤层群煤层气资源的赋存特点,探究了沙曲矿区近距离煤层群多次扰动下煤岩损伤变量随应力的变化规律,建立了Boltzmann煤岩损伤方程,得出了沙曲矿区近距离煤层群叠加开采条件下采动应力演化-裂隙发育-瓦斯运移规律。研究结果表明:沙曲矿区煤层的孔裂隙结构特征不利于瓦斯运移,在近距离煤层群叠加开采条件下二次采动对于覆岩应力场和裂隙场的影响并非简单的效果叠加,而是“1+1>2”的影响效果,下伏煤层在叠加开采下产生了贯穿型裂隙,并在其周围衍生了大量的次生裂隙,为煤层瓦斯运移提供了优势通道;根据沙曲矿区煤-气共采不同阶段的时空条件和消突要求,分区分级优选并集成了近距离煤层群煤与瓦斯共采技术体系,即在规划区采用多种地面井规模化多煤层长时间预抽煤层气,在准备区采用多分支水平井井孔定向对接共采和保护层开采+底抽巷定向钻孔群抽采,在生产区采用大采高沿空留巷共采及大直径定向钻孔群共采技术;通过分析煤与瓦斯共采的影响因素,提出了近距离煤层群煤与瓦斯共采动态评价指标体系,建立了贝叶斯煤与瓦斯共采评价模型,实现了对沙曲矿区煤与瓦斯共采效果及矿井部署合理性的评价,得出沙曲一矿煤与瓦斯共采动态合理性概率为0.65、共采合理性等级为“较为合理”;最后阐述了近距离煤层群煤与瓦斯共采技术存在的关键问题,展望了近距离煤层群煤与瓦斯共采技术未来发展方向。     

瓦斯区域治理新方法探索与实践

因煤与瓦斯突出矿井区域面临各种各样的局限。华晋焦煤有限责任公司沙曲一矿根据矿井煤层赋存条件,研究出了一种先以地面水平定向井施工至井下目标煤层,再从井下与地面水平定向井在煤层中的钻孔进行对接的瓦斯区域治理新方法。此方法可以利用矿井现有的瓦斯抽采利用系统从井下进行抽采,在可达到区域预抽目的的同时,还可以减少抽采利用的投资。这种地面水平定向井钻孔与井下抽采系统对接的区域瓦斯抽采新方法,发挥地面水平井与井下区域方法的优势、弥补其劣势,极大地提高了煤矿瓦斯的抽采效率。     

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。     

鄂尔多斯盆地低变质煤的煤层气抽采潜力-以彬长大佛寺矿为例

鄂尔多斯盆地低变质煤的煤层气资源量丰富,部分地区的煤层气勘探已显示出较大潜力。彬长矿区大佛寺矿属于高瓦斯矿井,矿井瓦斯涌出量高达155.49m3/min。大佛寺矿主要为低变质的长焰煤,煤层发育,目标煤层稳定,厚度大、埋藏浅,气含量相对较高,煤层气资源量丰富,地面煤层气抽采潜力大;主要目标煤层透气性系数高,属于可以抽采煤层,井下采煤工作面瓦斯抽采率超过73.2%,地面煤层气抽采气井产气量达到工业气流,均显示出较好的抽采潜力。     

The control of coal mine gas and coordinated exploitation of coal bed methane in China

Based on the characteristics of the coalfield geology and the distribution of coal bed methane (CBM) in China, the geological conditions for exploiting the CBM and draining the coal mine gas were analyzed, as well as the characteristics of CBM production. By comparing the current situation of CBM exploitation in China with that in the United States, the current technology and characteristics of the CBM exploitation in China were summarized and the major technical problems of coal mine gas control and CBM exploitation analyzed. It was emphasized that the CBM exploitation in China should adopt the coal mine gas drainage method coordinated with coal mine exploitation as the main model. It was proposed that coal mine gas control should be coordinated with coal mine gas exploitation. The technical countermeasure should be integrating the exploitation of coal and CBM and draining gas before coal mining.     

煤矿采动稳定区煤层气资源评估方法及其应用

受多煤层赋存条件和煤矿井下回采工艺影响,采空区内的大量遗煤导致废弃矿井或老采空区内赋存丰富煤层气资源,对这一资源的准确评估、合理开发和高效利用是我国进行非常规油气资源开发的重大需求,如何准确评估废弃矿井或老采空区的可抽采煤层气资源量是进行高效开发的关键问题。因此,通过分析煤层气的来源、赋存空间和关键影响因素,建立了基于“间接减法”理念的采动稳定区(废弃矿井或老采空区)煤层气资源评估模型,提出了进行采动稳定区煤层气资源评估的方法。运用建立的评估模型和方法,在晋城矿区成庄矿5310工作面区域进行了采动稳定区煤层气资源的地面井抽采试验,单井连续抽采433 d,抽采煤层气资源243.27万m3,抽采量核算与评估结果基本一致,初步证明了评估方法的适用性。     

低瓦斯矿井U型通风采煤工作面瓦斯综合治理

低瓦斯矿井U型通风采煤工作面上隅角瓦斯治理是矿井通风瓦斯管理的难点,对采煤工作面细化通风管理并采用上隅角埋管或插管抽放,可有效解决采煤工作面上隅瓦斯超限问题,对于类似的低瓦斯矿井U型通风系统的采煤工作面上隅角瓦斯治理有非常重要的借鉴意义.     

高瓦斯突出矿井综采工作面瓦斯综合防治技术

为了控制高瓦斯突出矿井屯兰矿18205综采工作面的瓦斯,以Y型通风系统为基础,底板瓦斯抽采巷瓦斯抽采为主体,配以本煤层顺层瓦斯抽采、上邻近层瓦斯抽采和沿空留巷隔离墙埋管瓦斯抽采等方法进行现场试验。采用上述治理措施后瓦斯抽采率达70%以上,工作面风排瓦斯量仅为5. 93 m3/ min,相对瓦斯涌出量4. 51 m3/ t,分别下降76% 4%和70. 7%,矿井瓦斯治理能力得到了总体提升。     

Technology of gas drainage and utilization in Huaibei mining area

With the characteristics of coal seam geology and gas occurrence, a “ground-underground” integrated gas drainage method was formed, which can relieve gas pressure and increase permeability by mining the protection seams in conditional regions. After coal seam gas drainage, high gas outburst seam was converted to low gas safety seam. In the coal face mining process, safety and high efficient coal mining were realized by the measure of gas-suction over mining. In addition to the drainage gas for civil gas and gas power generation, the Huaibei Mining Group has actively carried out research on the utilization technology of methane drainage by ventilation. On the one hand, it can save precious energy; on the other hand, it can protect the environment for people’s survival. In 2007, the amount of coal mine gas drainage was 120 hm³; the rate of coal mine gas drainage was 44%. Compared with the year 2002, the amount of coal mine gas drainage increased by two times. Meanwhile, the utilization rate of gas increased rapidly.     

绿色循环可持续发展的关井技术研究与实践

为实现安全、高效关闭矿井，卧龙湖煤矿借鉴前期去产能矿井关井退出经验，创新安全高效关井不闭坑新模式，实施关井不闭坑瓦斯抽采利用技术。该矿关井后不闭坑，保持井下通风、排水、瓦斯抽放及瓦斯电厂的运行，进行瓦斯抽放再利用发电，实现自备电厂发电量与井下通风、排水、瓦斯抽放等耗电量自给自足、绿色循环可持续发展，未来再根据去产能政策情况，对卧龙湖煤矿剩余煤炭资源进行开采。在设备处置、瓦斯治理、资源储备、后期开采、人员安置等方面优点突出，技术上可行，经济上合理，安全风险可控，有利于资源综合利用和煤炭资源储备，将产生显著的经济和社会效益。     

瓦斯抽放改造技术的合理应用

随着矿井开采煤层深度的增加,马兰矿原煤瓦斯浓度逐年升高,投产以来虽一直在持续改进煤仓瓦斯排放系统,但未形成完善的瓦斯抽排系统,依靠原有自然通风已不能满足安全生产需求,瓦斯积聚、抽放、通风等方面都存在死角,致使煤仓内存在较大的安全隐患,为此,马兰矿选煤厂对瓦斯抽排放系统进行了系统改造,取得了良好的效果。笔者通过对现场情况的分析,结合厂内瓦斯治理情况,论述了瓦斯治理效果,并对改造前后的实施效果进行了对比。     

煤矿火成岩侵入低透气煤层采煤工作面的瓦斯治理

本文主要介绍鸡西矿区东海煤矿火成岩侵入采煤工作面，在透气性低煤层采煤工作面采取高位钻场近水平抽采、工作面上隅角抽采和煤层注水等瓦斯综合治理方面的技术和方法。实践证明，通过矿井瓦斯抽采的有效工作，使矿井的通风管理、瓦斯治理工作有了稳步提高，矿井安全可靠度增强。