深部煤层

摘要： 针对坝体下深部煤层综放开采坝体结构小、煤层埋藏深度大,坝体结构高度与煤层埋藏深度比值较大,常规方法难以推算坝体结构的移动变形规律的问题,提出将地表和坝体结构的移动变形分开研究,定量分析地表移动变形下坝体结构的移动变形,获取了坝体结构随工作面不同推进长度下的移动变形规律,建立了坝下深部煤层开采坝体结构局部放大的时空序列反演机制。以某矿坝下工作面开采为例,研究结果表明:数值模拟得到坝体的最大下沉值为7.17 m,与实测结果7.077 m相比,绝对误差为0.093 m。

摘要： 为研究深部煤层开采底板破坏形态,提出考虑围岩应变软化和采空区接触的FLAC3D有限差分数值方法,以河北开平煤田林西矿2023工作面底板实测导水裂隙带为工程背景,结合朗肯土压力理论定性分析,研究深部煤层底板破坏特征。结果表明:采用应变软化本构关系代替常用摩尔–库伦本构关系能够对围岩塑性破坏后的力学状态更准确表述;采用“应变软化–空–弹性”模型转变的方法,达到模拟采空区顶板垮落后应力传递的效果,弥补了以往煤层开采模拟中采空区垮落后顶底板不接触的固有缺陷;通过采空区顶底板接触与否条件下应力、位移的对比,发现采空区是否接触对数值结果影响巨大,突出考虑采空区接触的必要性;根据模拟结果中塑性剪切应变率的变化,实现了底板滑移面的三维显示,形态为斜向采空区的半包围面状结构;结合朗肯土压力理论将底板塑性区与主动区、过渡区和被动区对应,3个区破坏形式分别为剪切破坏、剪切破坏、拉张与剪切的交互破坏。提出的考虑围岩应变软化及采空区接触的FLAC3D数值方法对煤层开采模拟实现了优化,并可为其他大变形后需考虑接触的工程模拟提供参考。

摘要： 为了研究地应力对深部煤层开采底板破坏深度的控制效应,论述了地应力随地层埋深不断增加而增大的分布规律,分析了地应力、矿山压力和底板突水的内在关系,通过室内岩石应力、应变和破坏特征实验研究,结合国内现场底板破坏深度统计资料分析,得出了地应力对深部煤层开采底板损伤破坏深度具有明显的控制效应,并提出了深部煤层开采底板破坏深度计算公式。

摘要： 为了研究厚煤层工作面回采前后采场周围应力分布情况,以寺家庄煤矿15号煤层的赋存条件及开采情况为研究背景,运用FLAC^(3D)模拟软件,分别对工作面上下巷道掘进和工作面推进过程中围岩竖直应力场以及水平应力场进行模拟,并分析了厚煤层开采周围岩体应力分布情况。结果表明:当工作面处于不同工况下应力集中区域分布不同:上下巷道的开挖导致远离采空区的下巷道竖直应力场较大,造成煤层中部水平应力很大。而煤层中部水平应力很大,集中系数很高,易发生顶板垮落、底板隆起以及相关动力灾害。

摘要： 为解决深部煤层神府区块SM1-6-2D井本1段由于储层整体厚度较大、煤体结构差,发育5层夹矸,天然裂缝发育,造成压裂施工难度较大的问题,通过设计射孔及压裂管柱,优化压裂液体系、裂缝参数及施工参数等,降低了深部煤层压裂施工过程的风险。结果表明,正压射孔管柱及光套管压裂管柱可满足压裂完井要求。实验优选的纳米清洁压裂液悬砂能力强、抗剪切性能好、储层保护性能优。根据裂缝形态模拟结果,选定施工排量为4.0~6.0 m^(3)/min,加砂量为50 m^(3)进行压裂,最终取得了较好的压裂施工效果。同时,对深部煤层在压裂完井作业时应注意的事项提出了建议,对深部煤层压裂完井作业的开展具有重要的指导意义。

摘要： 深部煤层煤岩的强度较大,煤层的厚度较大,在进行截割开采的过程中,需要较大的截割比能耗,且开采效率较低。针对这一问题,采用三滚筒采煤机对深部煤岩进行中部切槽处理,释放煤岩的应力,提高其可截割性能,实现低能耗开采。对深部煤层低能耗开采的工艺效果进行仿真分析,采用低能耗截割开采相对正常截割时可降低最大截割力22.9%,降低截割比能耗17.7%,具有较好的工艺效果。

摘要： 伴随煤矿开采深度增加,内部水文地质条件日趋复杂,水害发生风险较高。矿井水害可对煤矿安全生产造成较为严重的不良影响,为此需采取有效的防治技术,总结并深入分析深部煤层开采矿井防治水技术,希望为相关人员提供参考。

摘要： 深部煤层取心数据和室内试验数据相对较少,很难有效鉴定煤层煤体结构、显微组分、含气量和渗透率等重要参数,阻碍了煤层气的开发和预测.为了解决这一问题,应通过数据统计分析,对比测井资料、实验室测试数据和现场注入压降试井数据并进行分析,以构建目标区块煤层参数测井解释模型,从而通过这一模型对煤层展开全面评价.

摘要： 深部开采煤层具备“三高一低”特性,抽采钻孔在深部煤层施工时及抽采过程中极易发生喷孔、塌孔等现象。采用数值模拟分析了不同部位抽采钻孔的变形失稳情况,确定了易发生变形失稳区域;根据弹塑性软化理论模型,研究了巷道围岩裂隙区和塑性区半径的变化规律,确定了钻孔位于巷道围岩内9.28 m左右区域容易发生失稳坍塌;现场实际钻孔变形失稳影响因素众多,钻孔失稳坍塌的部位亦有所不同。研究成果对钻孔失稳坍塌区域的准确防护、进而解决深部开采煤层抽采钻孔失稳坍塌问题有着重要的现场指导意义。

摘要： 晋城矿区郑庄区块常规直井煤层气产量低,开发效果差.为有效改善该区块煤层气的开发现状,提高煤层气井产量,采用理论分析与现场试验相结合的方法,在充分利用老井压裂影响范围的基础上,提出了L型水平井串联压裂增透改造技术,并形成了集井位布设、射孔压裂段优选、连续油管分段压裂改造于一体的L型水平井高效开发方法与技术.经现场试验,L型水平井串联压裂增透改造技术取得了良好的增产改造效果,L型水平井产气量是本区块常规直井平均产量的近30倍.研究结果为晋城矿区深部区块的煤层气高效开发与老井改造提供了依据和指导.

摘要： 深埋硐室、井巷等开挖卸荷可能导致冲击地压、岩爆等动力灾害事故.根据深部巷道开挖卸荷特点,模拟研究了不同卸荷方式、卸荷速率和轴压条件下煤岩的破坏特征及能量积聚规律,建立了适合深部高围压煤层冲击危险性评价的三轴卸围压冲击能速度指数.研究结果表明:煤岩破坏范围与卸荷速率成负相关、与初始轴压成正相关,煤岩内最大弹性应变能密度与卸荷步数和初始轴压成正相关、与卸荷速率成负相关.对古城煤矿-850m水平3号煤冲击危险性测试表明,该层煤具有强冲击危险性,与现场实践吻合较好.研究可为深埋硐室开挖设计、深部煤层开采安全等提供理论支持.

摘要： 以北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的实际温度、压力和水分含量条件,进行高温高压平衡水条件下煤吸附纯CH4和三元混合气体(80％CH4+10％CO2+10％N2)实验.研究不同煤级煤对纯甲烷和三元混合气体吸附特征,为真实反应煤储层情况,提高煤层气的开采潜力提供理论基础,同时为探寻深部煤层煤吸附瓦斯的控制机理提供数据支撑.

摘要： 开滦矿区位于华北区域中环弱挤压变形构造赋煤带北部变形亚带.本次研究主要选取了开滦矿区唐山煤矿山西组(深度680m-1050m)和赵各庄煤矿赵各庄组(深度900m-1100m)的深部煤样,探讨其煤岩及变质演化特征。研究表明，开滦矿区深部煤层经历了三个变质演化阶段:印支期的埋深加大期、燕山期和喜马拉雅抬升期。在印支期末，煤级达到气煤阶段(R。达到0.8%)。在燕山期，煤层的受热温度最高可达150°C以上，部分煤层达到1/3焦煤阶段(R。达到1.3%)。喜山期主要决定了煤田现代构造，对煤级的影响较前两期小。

摘要： 深部煤层工作面开采安全性是一个复杂的非线性系统,各影响因素相互关联、彼此耦合.建立了深部煤层开采底板突水的层次分析结构模型,运用打分法构建出各层次的判断矩阵,并利用根法层次分析求得影响因素的贡献权重.根据钱营孜矿3213工作面概况,基于层次分析结构原理、层次分析法的步骤,建立矿井掘进工作面安全性评价模型,确定各影响因素评价指标隶属度及模糊关系矩阵.评价结果表明:该工作面开采安全性较好,回采可采.该方法为矿井工作面安全评价提供了一种新途径.

摘要： 深部矿井开采采用沿空留巷技术,实现Y形或H形通风,对采煤工作面瓦斯治理、改善工作面工作环境、提高煤炭回收率、解决采掘紧张关系等都具有重要意义.

摘要： 本文以淮南望峰岗井田深部煤层为对象,分析了该矿区深部煤岩特点及煤类分布特征,探讨了该区热史与构造沉降史对煤质演化进程的影响,提出了附加构造静水压力作用对该区煤变质过程的影响.研究结果显示,望峰岗井田在深部(-600～-1200 m)垂向上分布有气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤甚至瘦煤等不同的煤级条带,煤质演化趋势与煤层的构造形态比较一致.该区无明显岩浆岩,其煤变质类型为深成变质的基础上叠加了附加构造应力能作用,即长期的区域挤压构造将对煤质变化起到促进和控制作用.深部煤变质规律的研究,对指导我国炼焦煤资源开发,对完善和发展煤变质理论,均有一定的现实意义和理论价值.

摘要： 文章针对徐州矿务集团张集煤矿深部三维地震勘探区目的层埋藏深、地表条件复杂的特点,阐述了资料处理过程中所采用的许多有针对性的技术措施及所取得的效果,从资料来看,断层和陷落柱等地质构造反映清晰可靠。提交资料后经过巷道和开采初步验证,结果表明所采用的技术措施正确,所取得的地质成果可靠、精度较高。

摘要： 针对徐州矿务集团张集煤矿深部三维地震勘探区目的层埋藏深、地表条件复杂的特点,阐述了资料处理过程中所采用的许多有针对性的技术措施及所取得的效果,从资料来看,断层和陷落柱等地质构造反映清晰可靠.提交资料后经过巷道和开采初步验证,结果表明:所采用的技术措施正确,所取得的地质成果可靠、精度较高.

摘要： 煤层CO2地质存储与CH4强化开采(CO2-ECBM)技术集温室气体减排与洁净化石能源开发于一体,在中国有迫切的需求.美国在圣胡安盆地Allison试验区首次开展了CO2-ECBM工程试验,加拿大、欧盟、日本等也相继开展了CO2-ECBM先导性实验,中国目前已经完成4个CO2-ECBM先导性示范工程.国内外CO2-ECBM示范工程表明,CO2-ECBM工程实施具有可观的CO2减排效果和能源产出效益,具有广阔的发展潜力和应用前景.国际上CO2-ECBM技术整体处于工程探索阶段,已实现小规模商业化应用,中国CO2-ECBM技术处于试验探索阶段,不同煤阶煤储层CO2-ECBM有效性理论、全流程CO2-ECBM技术系统和大规模示范工程需要进一步发展.而中国CO2排放现状、能源生产与消费结构、煤与煤层气资源特征,指示了发展CO2-ECBM技术是中国减少碳排放的重要途径之一,有助于中国实现碳中和目标.

摘要： 煤层CO2地质存储与CH4强化开采(CO2-ECBM)技术集温室气体减排与洁净化石能源开发于一体,在中国有迫切的需求.美国在圣胡安盆地Allison试验区首次开展了CO2-ECBM工程试验,加拿大、欧盟、日本等也相继开展了CO2-ECBM先导性实验,中国目前已经完成4个CO2-ECBM先导性示范工程.国内外CO2-ECBM示范工程表明,CO2-ECBM工程实施具有可观的CO2减排效果和能源产出效益,具有广阔的发展潜力和应用前景.国际上CO2-ECBM技术整体处于工程探索阶段,已实现小规模商业化应用,中国CO2-ECBM技术处于试验探索阶段,不同煤阶煤储层CO2-ECBM有效性理论、全流程CO2-ECBM技术系统和大规模示范工程需要进一步发展.而中国CO2排放现状、能源生产与消费结构、煤与煤层气资源特征,指示了发展CO2-ECBM技术是中国减少碳排放的重要途径之一,有助于中国实现碳中和目标.

摘要： 本发明公开一种深部不可采煤层CO2封存及煤层气负压抽采装置和方法，装置包括水平井、周边井、负压抽采设备、CO2注入设备和井下压力监测设备，负压抽采设备包括顺次连接的地面设备、油管和井下设备；井下压力监测设备包括安装在水平井的造斜段与水平段交界处的常压监测设备及安装在周边井上靠近煤层中部位置的负压监测设备。煤层气井常规排采结束后，利用水平井向深部不可采煤层内注入CO2，促使CH4解吸，再协同利用负压抽采设备营造负压环境促使水平井附近煤层中被置换解吸出的CH4在压力差作用下向周边井运移以排采出常规方法难以采出的煤层气，CH4大量解吸也为CO2在煤中吸附提供更多吸附点位，CO2的封存量大幅提高。

摘要： 本发明公开了一种深部低渗松软煤层群的煤与煤层气协调生产方法，其包括以下步骤：步骤A：根据开采矿区的煤层气压力、煤层气含量、煤质松软度以及透气性，确定保护层和被保护层，对远景区进行开采规划，通过地面钻井注浆压裂技术增大保护层和被保护层的原始透气性；步骤B：靠近所述保护层掘进岩石巷道，并向计划施工于保护层的采准巷道周边布置穿层钻孔卸压抽采煤层气，在满足条件后，施工所述采准巷道，工作面生产条件形成后，通过所述采准巷道布置顺层钻孔抽采保护层工作面的煤层气；本发明深部低渗松软煤层群的煤与煤层气协调生产方法按照煤与煤层气协调共采的时空关系，提出的抽采模式便于施工，具有很好的矿山煤与煤层气协调共采的经济性。

摘要： 本发明公开一种深部特厚煤层冲击地压防治设备，包括防治柱，防治柱包括柱体，柱体内开设有空腔，空腔的底壁嵌设有第一气缸，第一气缸的伸缩端固接有平台，柱体的侧壁由上而下依次开设有进料口、第一出料口和第二出料口，平台的活动范围在第一出料口和第二出料口之间；承接部包括周向固接在柱体外侧壁的多个伸缩杆，多个伸缩杆的外侧套设有固定环，固定环底端周向固接有网套；切削部包括周向固接于柱体外侧壁的环形壳体，环形壳体内设有多个切削组件。本发明的整体装置能够防止特厚煤层发生冲击地压，并且承接煤块部位的强度得到提升，且能够根据需要承接煤块的尺寸设计，改变承接部位的承接面积，并且能够防止大尺寸的煤块存积在空腔内。

摘要： 本发明公开了一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法，所述方法包括：由地面向难开采煤层打深钻孔，同时对煤层进行取样；测试取样样品的透气性、瓦斯含量以及对二氧化碳和瓦斯吸附性的差异性，确定地面钻孔的位置、钻孔间距与钻孔深度；利用钻孔抽采所测试煤层的瓦斯；将抽采的瓦斯进行燃烧发电，产生的能量为抽采过程和注液过程提供动力；对瓦斯燃烧产生的二氧化碳进行收集，并进行低温高压压缩处理，得到液态的二氧化碳，伴随气态混合成超临界二氧化碳；利用无缝钢管将超临界二氧化碳通过钻孔注入到煤层；撤出无缝钢管，对钻孔进行永久封孔。上述全过程处于封闭状态，通过单一钻孔实现对深部难采煤层区域碳资源的高效利用与二次封存。

摘要： 本发明公开了一种基于二氧化碳深部封存的煤层瓦斯高效驱替抽采装置，包括：从外向内依次同轴相连的抽采管、压裂管和驱替管；其中，所述抽采管自井口伸入抽采井中，且其外部间隔套设有四个分隔环，且从左向右两个相邻的分隔环之间依次构成压裂空间、驱替空间和抽采空间；所述压裂管的一端位于压裂空间中，且能够向所述压裂空间中注入压裂液；所述驱替管的一端位于驱替空间中，且能够向所述驱替空间中注入二氧化碳；所述抽采管位于所述抽采空间部分开设有抽采孔。

摘要： 本发明提供一种深部煤层流态化煤与煤层气共采及CO2储集一体化方法，包括多分支水平井建井、水射流造腔共采煤与煤层气、煤层排水泄压与煤层气开采、CO2注入储集步骤。本发明采用地面开发模式，基于水射流技术，进行造腔泄压共采煤与煤层气，在地下形成留有一定煤柱支撑又相互连通的煤层腔体，基本完成煤与煤层气开采后，随后转采为注，进行CO2注入储集，可实现深层煤与煤层气资源的安全高效开发和CO2储集一体化作业，将深部煤层建成可实现循环注入产出的CO2地下储气库。

摘要： 本发明属于煤炭地下气化工程领域，提供一种利用深部煤层开展煤炭地下气化工程的适宜性评价方法，包括获取深部煤层区域的基本地质条件、工程地质问题、水文地质条件、所含煤的质量、深部煤层情况、以及单位煤气化的热量和合成气组分，获得对应的影响因素的得分；根据深部煤层的各影响因素的得分情况，确定地质条件和工程地质影响因素、水文地质条件影响因素、煤质量影响因素、煤层情况影响因素及单位煤气化的热量和合成气组分影响因素的影响指数；基于深部煤层的各影响因素的影响指数，确定所述计算综合影响指数，根据综合影响指数判断利用深部煤层开展煤炭地下气化工程的适宜性。采用综合分析法对深部煤层开展煤炭地下气化工程的适宜性进行评价。

摘要： 本发明提出了一种深部煤层开采底板岩层破裂分布时空演化动态监测方法，该方法首先根据煤层开采工作面布设区域工程地质及水文地质条件，设计采动煤层底板岩层破裂动态监测的BOTDR系统及测试选址，制作和安装金属索基分布式单模感测光缆；其次，要对金属索基分布式单模感测光缆、钻孔填充物、相应围岩进行变形一致性标定，并采用BOTDR系统和AV6419 ANALYER STANDARD分析软件分别对煤层采动底板应变数据进行动态监测和数据分析；最后根据煤层开采底板岩层破裂的判别依据，揭示采动底板岩层破坏分布的时空演化特征及采动底板的最大破坏深度。本发明能够有效地动态监测采动煤层底板岩层破裂的时空演化特征，为深部开采煤层底板承压水害防治提供了依据。

摘要： 本发明实施例的深部煤层增渗方法包括：在地面或巷道内向目标煤层钻设母孔，母孔贯穿目标煤层，在母孔的内壁上沿母孔的径向在目标煤层内开设分支孔，在母孔内安装压裂管，将压裂管的一端送入目标煤层处，且压裂管位于目标煤层的一端设有定压泄压阀，对母孔的孔口到目标煤层的顶板之间的部分进行封堵并养护，通过压裂管向目标煤层内注入超临界二氧化碳，对目标煤层进行压裂，减小超临界二氧化碳的注入压力后，持续向目标煤层注入超临界二氧化碳对目标煤层进行保压，保压时间为2～3天，使其充分渗透和扩散。本发明实施例的深部煤层增渗方法通过多分支孔复合超临界二氧化碳压裂煤层，在煤层内大范围均衡构造裂隙网络，能够对煤层全面高效增透。

摘要： 发明提供一种深部煤层群井上下联合增透瓦斯抽采方法。该方法利用水力割缝形成的多条卸压带进行分步注热，并利用蒸汽注热管前端的环式往复密封器使瓦斯向孔口方向流动，防止瓦斯在抽采范围外的区域积聚，以定向热驱瓦斯的形式，保证了瓦斯的抽采效率。该系统的使用方法利用水力割缝与蒸汽注热的协同作用，从煤层高效致裂和瓦斯高效解吸两个方面着手，以分区致裂与定向热驱瓦斯的形式，有效解决了瓦斯抽采难度较大、抽采效率较低的难题。