废弃煤矿采空区煤层气资源评价模型及应用

作     者：孟召平 师修昌 刘珊珊 田永东 李超 MENG Zhao-ping;SHI Xiu-chang;LIU Shan-shan;TIAN Yong-dong;LI Chao

作者机构：中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048006 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2016年第41卷第3期

页      面：537-544页

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41372163) 国家科技重大专项"山西重点煤矿区煤层气与煤炭协调开发示范工程"资助项目(2016ZX05067001-006) 2014年度山西省煤基重点科技攻关资助项目(MQ2014-12) 

主　　题：废弃煤矿 采空区 煤层气资源 评价模型 

摘      要：如何评价废弃煤矿采空区煤层气资源是其开发中遇到的关键问题。在对煤炭开采覆岩变形破坏规律研究的基础上,通过理论分析和数学推导,建立了废弃矿井煤层气资源量评价模型和方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价。研究结果表明,煤炭开采导致采场周围岩体应力重新分布,引起煤层顶底板岩体发生变形与破坏。采空区煤层气资源主要由吸附气和游离气组成,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。基于采动覆岩变形破坏分带特征,根据破碎岩体孔隙率和碎胀系数关系,分别建立了采空区垮落带和断裂带内岩体孔隙体积模型。结合煤层气资源在废弃矿井中的分布特征,考虑煤炭开采采空区积水情况,建立了采空区积水量计算和含水饱和度计算模型,提出了废弃矿井煤层气资源量计算方法,对山西晋煤集团晋圣煤矿采空区煤层气资源进行了评价分析,评价结果认为,废弃煤矿采空区煤层气资源丰富,井田面积为6.5 km2,二叠系山西组3号煤层煤层气总资源量为5.871 7×108m3,其中吸附气资源5.835 3×108m3,游离气资源0.036 4×108m3,资源丰度为0.902 0×108m3/km2。