煤层注空气置换-驱替甲烷作用研究

为了研究注空气置换-驱替煤中甲烷过程中,置换作用和驱替作用主导地位的时效性变化规律,特开展低压注空气置驱煤中甲烷的模拟实验。实验结果表明:前8 min内,注入的空气全部滞留在煤体中,该阶段内注入的空气表现出的瞬时置换作用占据主导,瞬时驱替作用微弱。此后直至实验结束,瞬时置换作用一直保持减小的趋势,瞬时驱替作用一直保持增强的趋势,实验前期瞬时置换作用强于瞬时驱替作用,在112~122 min内,出现瞬时置换作用等于瞬时驱替作用的转折点,此后瞬时驱替作用反超瞬时置换作用。实验最后,瞬时置换作用逐渐趋近于0,瞬时驱替作用占据绝对主导。截止实验结束,注入空气表现出累计置换作比例为26%,累计驱替比例为74%,驱替作用表现出主导作用。     

不同注氮压力置驱煤层甲烷试验中的机理分析

通过煤层注气物理模拟试验,对0.6、1.0、1.4 MPa压力下的注氮气置驱煤层甲烷的机理进行分析。结果表明:注气试验前期,氮气被煤体吸附并置换出煤中甲烷,随着氮气突破腔体,氮气的驱替作用也开始宏观表现出来,试验过程中的宏观现象表现出了注入氮气的置换、驱替作用。从微孔隙中甲烷的解吸角度来讲,注入氮气的稀释扩散作用也是注氮气置驱煤中甲烷的机理之一。通过对注氮气置驱甲烷的机理进行分析,总结出了注入弱吸附性气体置驱煤层甲烷的机理。     

松散煤体注CO_2置驱CH_4效应实验研究

为了研究现场试验"液态CO_2致裂煤体-置驱瓦斯"过程中相变成气态CO_2气体置换与驱替煤体CH_4主要机理及其主导作用。利用自制实验装置,进行了不同实验条件下煤体注CO_2气体置驱瓦斯模拟实验。实验结果表明:在注气初期0~50 min,2种气体组分浓度迅速上升,此过程中置换效应明显;50~300 min,气体浓度变化逐渐趋于平稳,主要依据CO_2自身特性优势,将吸附在煤体吸附域中的CH_4气体驱替出来使其沿着煤体孔裂隙渗流扩散,这一过程中驱替效应占主导作用;300 min后处于置换与驱替效应相互作用的低效置驱阶段。     

煤层注氮驱替甲烷促排瓦斯的试验研究

〖HT5H〗摘〓要：〖HT5K〗实验室研究了山西阳泉无烟煤在30 ℃恒温下注入N2对吸附平衡煤样中CH4的竞争吸附解吸特性,结果表明混合压力高于225 MPa后,CH4吸附量开始下降。在阳泉煤业集团石港矿业公司井下进行了煤层注氮驱替甲烷促排瓦斯的试验研究,结果表明,注氮16 h后距离2 m以内的钻孔自然排放纯瓦斯流量提高了2倍以上,煤体解吸气体中CH4浓度由9729%减小到7966%,氮气浓度由080%增加到1319%,煤层瓦斯含量由977 cm3/g减少到868 cm3/g,起到了预排瓦斯的效果。     

煤层气井注氮驱替增产改造技术

本文主要针对樊庄区块中部煤层气井生产特点,选取有高产井史、远离断层、煤矿、井网相对完善的煤层气井区开展注氮增产试验,探索出一套煤层气井注氮增产改造技术,通过向煤层中注入氮气来降低游离气体中的甲烷分压,从而促使甲烷从煤层中的解吸,增加甲烷的产气,实现煤层气高效开发的目的.结果表明:选取的樊庄中部地区的HB-X1井组、HB...     

二氧化碳驱替煤层甲烷的试验研究

煤层甲烷的持续抽采会导致煤层甲烷压力的下降。向煤层中注入二氧化碳,可以提高煤层孔隙压力,驱替煤层甲烷。为研究二氧化碳驱替煤层甲烷的可行性,在实验室进行了二氧化碳驱替煤层甲烷的研究。通过研究发现,驱替排采的甲烷产出率明显优于自然排采。因此,可以采用二氧化碳驱替煤层甲烷的方法提高甲烷抽采率。驱替排采对完整煤样和破碎煤样甲烷产出效率的影响不同,破碎煤样的驱替速度较快,而完整煤样的驱替效率较高。因此,在利用二氧化碳驱替不同煤体的甲烷时,要选择合理的驱替方案。     

驱替置换煤层甲烷的注气影响半径及其在不同方向上的差异性

注气置换驱替煤层甲烷是煤层强化预抽的一种新理念,并在阳泉矿区试验成功。采用实测法测定了石港煤矿15#煤层注气驱替置换煤层甲烷影响半径,发现注气影响半径在煤层的层理方向和垂直层理方向上存在差异性,并对此进行了分析,提出布孔建议以避免驱替置换盲区,更好地实现煤层消突。     

煤层处置二氧化碳模拟实验研究

为了研究CO2在煤层中的储存能力与置换驱替CH4特性,利用沁水煤田潞安矿区3号煤层大尺寸(100 mm×100 mm×200 mm)煤样,在确定应力约束条件下,开展了CO2在煤体中的吸附特性与其在含甲烷煤试样中的驱替实验,并对含甲烷煤和不含甲烷煤中CO2的储存特性做了对比分析。结果表明:在模拟真实地应力(围压=轴压=8 MPa)条件与0.5 MPa注入压力作用下,180min内试验煤样中储存CO2量达11.03 L,CO2在测试煤体中的渗透率随其吸附量的增加而减小;在既定的地应力条件和近于14.93 cm3/g煤层平均瓦斯含量条件下,当CO2注入压力由0.5 MPa提高到1.0 MPa时,CO2在试验煤体中的储存量可提高93.00%、储存率提高13.50%、相应CH4的解吸量提高了18.13%;在实验初期,CH4的解吸量高于CO2的吸附量,随注入过程的持续,煤体中CH4的解吸量逐渐趋于平缓且远小于CO2的吸附量;同等条件下,含CH4煤比不含CH4煤可多储存59.29%的CO2,储存率提高了12.51%。     

热力作用下煤层注CO_2驱替CH_4试验研究

为研究体积应力和温度对于煤层注CO2条件下CH4驱替量的影响规律,利用自制三轴吸附解吸试验装置,对煤试件开展考虑煤层体积应力和温度热力作用影响的与煤层等孔隙压注CO2驱替CH4试验研究。试验结果表明:相同温度条件下,气体吸附量随体积应力增加逐渐减小,下降梯度明显;体积应力是煤层CH4驱替量的主要影响因素,拟合得出20~50℃区间内煤层CH4驱替量随体积应力变化的计算公式。在相同温度条件下,随着体积应力增加,CH4驱替效率逐渐减小,近似于线性变化规律;随着温度升高,CH4驱替效率上升显著且梯度明显。在相同温度条件下,随着体积应力增加,置换体积比相应增加;随着温度升高,置换体积比减小,近似呈等梯度下降规律。     

煤层空巷内氮气驱替瓦斯过程数值模拟

为探索煤层空巷内氮气驱替瓦斯过程,了解氮气在驱替煤层空巷内原有气体过程中扩散运动的状态,通过建立巷道建模,利用Fluent软件对氮气在煤层空巷驱替过程中状态进行模拟分析。分析得出在注氮的初始阶段氮气截面呈现线性缓慢扩散,但随着时间的推移,注氮量的增加,注入的氮气与原有空巷内的气体呈现了对流与扩散的状态,形成了氮气完全置换段与混合置换段,并逐步向巷道前方推移。同时结合德通煤业空巷持续注氮驱替瓦斯的工程案例,考察了注氮驱替瓦斯的有效性及稳定性。     

煤层长钻孔注水过程听数值模拟与参数的合理确定

用有限元九值模拟方法求解了煤层注水二维、三维非定常渗数方程,用该数值计算模型结合具体实例,主要分析了工艺参数注水压力、时间和钻间距与湿润范围的动态变化关系。给出了选取合理的注水工艺参数的计算公式。     

注水技术在急倾斜煤层中的应用

结合木城涧煤矿的生产情况，介绍了急倾斜煤层的注水方法及在煤矿应用后所取得的效果。     

缓倾斜煤层相似材料模拟试验研究

以安徽省淮北市海孜矿为原型,根据相似理论,对采后缓倾斜工作面上覆岩层下沉和水平移动进行了相似材料模拟试验的研究,获得了岩层与地表移动参数,为缓倾斜煤层综采技术的应用和推广提供了理论依据,对指导海孜矿区减小采动损害及保护煤柱的留设具有实际应用价值。     

注水流量对低透气性煤层水力压裂效果影响数值模拟研究

为研究不同注水流量条件下对低透气性煤层水力压裂效果的影响,利用RFPA数值模拟软件开展了不同流量的水力压裂数值模拟。模拟结果表明：注水流量对低透气性煤层影响效果明显,具体表现为流量越大,煤体裂缝扩展愈加明显,同时注水流量的增大还会引起水力压裂影响范围的加大,同时拟合了影响半径与注水流量的关系式,最后研究了注水流量对煤体孔隙度的影响,相较于压裂时间,注水流量对于孔隙度的影响较大,注水流量越大,孔隙度改善愈加明显。该结果可为水力压裂工艺技术的设计参数提供思考。     

全煤巷道锚杆锚索联合支护机理与效果分析

以同煤大唐塔山煤矿全煤巷道为例,采用有限差分数值计算软件FLAC 3D,对不同顶煤厚度、不同巷道布置位置、不同巷道高宽比、不同地应力大小、不同锚杆锚索预紧力等情况下巷道围岩受力与变形特征进行了研究。结果表明：顶煤厚度在10 m以内时,随着顶煤厚度增加,应力集中区范围扩大,应力值降低;巷道掘进与相邻工作面回采后在煤柱中形成的应力集中区呈近似“三角形”的分布特征;相同巷道高度下,随着巷道宽度增加,顶煤应力集中程度增加,底板岩体中应力值却降低;煤岩体强度越高,围岩应力值越大;锚杆锚索联合支护时,锚杆与锚索施加的预紧力应在锚固结构中形成相互连接、相互叠加的压应力区。井下试验表明,强力锚杆与锚索联合支护有效控制了巷道围岩变形,为全煤巷道提供了有效的支护手段。     

爆破增注对煤层注水防突效果影响试验研究

云盖山煤矿为煤与瓦斯突出矿井,为探寻更为高效、经济的区域消突措施,设计在1232回风巷掘进期间采用注水防突技术,通过现场试验得到,钻孔松动爆破的有效半径为7m,爆破钻孔注水量为直接注水钻孔的35倍以上,爆破区煤层内含水率明显增大,爆破增注区域的瓦斯放散初速度(q值)和钻屑量(s值)明显减小,证实了爆破增注技术对防治瓦斯突出有显著效果,可采用该技术进行区域瓦斯消突。     

九里山矿中低压综合煤层注水应用与效果分析

为了降低九里山矿综采工作面煤尘质量浓度和瓦斯涌出量,根据九里山矿煤层特性,结合16051工作面的现场实际情况,在充分利用瓦斯抽采钻孔的基础上,探索出回风巷长孔低压渗透注水工艺,结合工作面短孔中压注水工艺,建立中、低压综合注水模式,并进行了分区域对比试验,考察了各区域的煤层含水率、煤尘质量浓度和瓦斯浓度。现场应用效果表明：中、低压综合注水效果较好,煤层含水率提高了2.94倍,煤尘质量浓度降低了80%以上,工作面瓦斯均匀释放,回风巷瓦斯浓度下降了30%以上,达到了较好的注水效果。     

新华勘探区可采煤层赋存特征及变化规律

新华勘探区据多年钻探揭露的资料表明 ,陆相含煤地层具有一定复杂性 ,经分析研究 ,各煤层赋存有一定特征 ,煤层间距、厚度变化有一定规律可循 ,2 7、2 8号煤层变化规律明显     

采煤工作面煤层注水工艺优化与应用

针对目前煤层注水存在的施工钻孔效率低、钻孔深度达不到要求、注水钻孔封孔不严、封孔器回收困难等问题,研究注水工艺的改进优化,对钻机、钻具及封孔器进行重新设计选型,形成了一整套的注水装备。该装备的应用提高了施工效率,为降低工作面粉尘危害、抑制工作面瓦斯涌出、防治煤炭自然发火等危害探索出了更加高效的途径和方法。现场应用表明,煤层注水有效地改善了工作面作业环境,为工作面实现高产高效奠定了基础。     

煤层合并区工作面底煤深孔注水防冲技术研究

张双楼煤矿74102工作面东北部出现7煤、9煤煤层合并,造成底煤厚度增大,冲击危险性增加.针对工作面范围底煤卸压技术难题,提出了煤层合并区工作面底煤超深孔注水卸压耦合防冲技术,研究了张双楼煤矿煤层注水物理力学性质、破坏模式与含水率之间的关系,得到了最佳注水参数.现场微震监测表明,工作面底煤注水卸压后,小能量为主的矿震震...