晋城矿区废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究进展

摘要

废弃矿井煤层气资源丰富,抽采废弃矿井煤层气,已成为煤矿区煤层气的重要资源之一。基于山西晋城矿区废弃矿井煤层气抽采实际,系统介绍了废弃矿井采空区煤层气赋存特征及其地面抽采技术的研究进展,分析了废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究现状和存在的问题,提出了目前我国废弃矿井采空区煤层气地面抽采研究面临的关键科学问题和研究内容。研究结果表明,煤炭开采形成的冒落-断裂带,为采空区煤层气赋存提供了储集空间。废弃矿井采空区煤层气主要来源于煤柱及残留煤层、临近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气,基于体积法对废弃矿井采空区吸附气和游离气资源分别进行计算和评价。为有效解决采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性及抽采效果的影响,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,优先采用压缩空气潜孔锤钻井技术,用氮气取代空气作为循环介质安全揭露含气断裂带的井工艺技术;根据晋城矿区废弃矿井采空区煤层气井抽采过程中压力和日产气量的变化特征,将采空区煤层气井抽采划分为自由放喷、气量快速下降、稳压产气和定量产气4个阶段,并提出了适用于废弃矿井采空区煤层气抽采的"四段制"抽采控制方法;最后,指出了目前面临"废弃矿井煤层气赋存规律及其控制机理和废弃矿井煤层气抽采条件评价及抽采参数优化方法"2个关键科学问题和"废弃矿井煤层气赋存规律及其控制机理、废弃矿井煤层气资源评价模型与方法和废弃矿井采空区煤层气抽采技术"等研究内容。