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煤炭与石油资源重叠区域废弃油井危害分类及防治技术研究

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矿业安全与环保 2022年第4期49卷 163-168,175页

作者：马兴华黄光利冉庆雷林府进肖江国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马一矿宁夏灵武750408 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 重庆大学资源与安全学院重庆400044 西安科技大学能源学院陕西西安710054

针对煤炭与石油资源重叠煤矿区域面临的废弃油井灾害防治难题,以鄂尔多斯盆地西缘宁东煤田煤炭与石油重叠区域为研究对象,对废弃油井危害分类及防治技术进行系统性研究。通过分析废弃油井结构、致灾类型及多源致灾特征,将废弃油井危害分... 详细信息

针对煤炭与石油资源重叠煤矿区域面临的废弃油井灾害防治难题,以鄂尔多斯盆地西缘宁东煤田煤炭与石油重叠区域为研究对象,对废弃油井危害分类及防治技术进行系统性研究。通过分析废弃油井结构、致灾类型及多源致灾特征,将废弃油井危害分为4类:Ⅰ类为水、油、气灾害混合井;Ⅱ类为水、顶板灾害混合井;Ⅲ类为水、油、气、顶板灾害混合井;Ⅳ类为顶板灾害井。在此基础上,提出了阻断危险源通道、治理既成灾害的井上下综合防控思路和方案。建立了考虑油、气渗透及底板破坏的封堵深度模型,构建形成了“透孔—洗井—测斜—制底—封堵”地面封堵,以及“监测—探查—揭露—切割—封堵”井下揭露治理关键工艺流程,形成了“堵、注、喷、增、降、监、护、撤”油、气灾害综合防控体系。通过在双马一矿进行现场应用,先后安全通过了马探31等6个废弃油井,有效遏制了废弃油井灾害的扩大和升级,可为我国类似煤矿区油井灾害防治提供参考和示范。

关键词：煤炭石油资源重叠区废弃油井危害分类防治技术

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近水平特厚煤层井下立体协调预抽技术及应用

煤炭技术 2017年第1期36卷 211-213页

作者：黄光利瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

采前瓦斯高效抽采是有效解决高瓦斯含量特厚煤层瓦斯治理的重要手段。针对近水平特厚煤层面临的煤层厚度大、瓦斯含量高、瓦斯抽采难度大等问题,采用"底板穿层钻孔+定向长钻孔"的井下立体协调抽采模式,并结合工作面顺层钻孔进行辅助抽采。

关键词：近水平特厚煤层高瓦斯含量立体协调抽采

砚石台煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采保护范围研究

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砚石台煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采保护范围研究

作者：黄光利重庆大学

学位级别：硕士

随着煤矿开采向深部发展，矿井灾害不断加剧，煤与瓦斯突出已经严重影响了矿井的安全高效开采。保护层开采作为矿井多煤层开采防治煤与瓦斯突出最有效的区域性措施，其关键问题是保护范围的划定。由于现有保护范围的划定是根据《防治煤... 详细信息

随着煤矿开采向深部发展，矿井灾害不断加剧，煤与瓦斯突出已经严重影响了矿井的安全高效开采。保护层开采作为矿井多煤层开采防治煤与瓦斯突出最有效的区域性措施，其关键问题是保护范围的划定。由于现有保护范围的划定是根据《防治煤与瓦斯突出规定》的参考值来确定的，在实际生产中存在一定的局限性，特别是对于急倾斜煤层的开采，工作面采用俯伪斜采煤法，其卸压程度与直壁工作面存在一定差异，加之煤层埋深、地应力、煤层间距以及煤岩层物理力学特性等因素影响，使卸压保护范围的划定难度加大。对此，本文以南桐矿业有限责任公司砚石台煤矿急倾斜俯伪斜6#上保护层开采为研究对象，采用数值模拟分析和现场考察研究相结合的方法，研究了急倾斜俯伪斜上保护层开采保护范围的划定方法。根据保护层开采煤岩体变形与瓦斯流动的固气耦合作用，建立了采动煤岩体变形与瓦斯流动固气耦合数学模型，并进行急倾斜俯伪斜上保护层开采保护范围的数值模拟计算，最后结合现场考察研究，对比分析确定了砚石台煤矿急倾斜俯伪斜工作面上保护层开采保护范围的划定方法。论文的主要研究成果和结论有：①针对研究对象，建立了采动煤岩体变形场控制方程和瓦斯渗流场控制方程;引入采动煤岩体固气耦合变量，得到了采动煤岩体变形与瓦斯流动固气耦合数学模型;通过验证，证明了该数学模型的正确性。②通过砚石台煤矿4－6区急倾斜俯伪斜6#上保护层开采保护范围的数值模拟计算，得出了6#上保护层采煤工作面开采以后4#被保护层的瓦斯压力分布规律以及煤层移动变形规律;在此基础上，确定了上保护层开采保护范围的卸压角。数值计算结果表明：基于残余瓦斯压力判别准则得出的6#上保护层开采沿倾向上边界和下边界的卸压角分别为81.7°和78.9°，沿走向的卸压角为55.6°;基于煤层变形判别准则得到的6#上保护层开采沿倾向上边界和下边界的卸压角分别为80.4°和77.6°，沿走向的卸压角为53.2°;两种方法所得到的结果从数值及分布规律上看基本一致。③根据砚石台煤矿4－6区急倾斜俯伪斜6#上保护层开采保护范围的现场考察结果，得到了6#上保护层采煤工作面开采以后4#被保护层的煤层瓦斯压力、钻孔瓦斯流量和煤层透气性系数的变化规律，划定出了4#被保护层瓦斯动力参数变化呈现的“四带”分布范围。现场考察结果表明：6#上保护层开采沿工作面伪斜方向各处的走向保护范围的卸压角为47.1°～74.1°;沿工作面倾向上边界和下边界保护范围的卸压角分别为85.7°和79.5°;6#上保护层采煤工作面超前于4#被保护层掘进工作面的合理距离为114m。④对比分析现场考察结果及数值计算结果，二者所得到的卸压角在数值和分布规律上基本一致，由此说明本文采用的数值模拟计算分析方法来划定4#被保护层的有效卸压范围是合理可行的;同时，综合分析确定了砚石台煤矿4－6区急倾斜俯伪斜6#上保护层开采对4#被保护层保护范围的划定方法，其卸压角可以根据数值模拟结果以及现场考察结果来划定，即：6#上保护层开采沿走向保护范围的卸压角为53.2°～59.8°;沿倾向上边界保护范围的卸压角为80.4°～85.7°;沿倾向下边界保护范围的卸压角为77.6°～79.5°。

关键词：固气耦合急倾斜上保护层保护范围数值模拟

受废弃油井影响的煤层瓦斯和硫化氢分布规律研究

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煤炭科学技术 2020年第4期48卷 211-217页

作者：黄光利马兴华彦鹏瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马煤矿宁夏灵武750408

为解决矿区资源叠加开采区域废弃油井影响范围内采掘工作面煤层瓦斯和硫化氢综合治理问题,以双马煤矿Ⅰ0104105工作面马探30和马探31二口废弃油井为例,通过采取参数测试、气体成分分析、现场考察等手段,对废弃油井影响范围内采掘工作面... 详细信息

为解决矿区资源叠加开采区域废弃油井影响范围内采掘工作面煤层瓦斯和硫化氢综合治理问题,以双马煤矿Ⅰ0104105工作面马探30和马探31二口废弃油井为例,通过采取参数测试、气体成分分析、现场考察等手段,对废弃油井影响范围内采掘工作面的煤层瓦斯和硫化氢的涌出、分布及影响范围进行了初步研究。结果表明:双马井田含煤地层属于煤油共存地层,工作面局部区域涌出H2S气体主要受封闭不良废弃油井影响较大;废弃油井影响范围内沿工作面走向方向,越靠近油井中心,钻孔内CH4、H2S气体浓度越高,以油井为中心两侧范围内呈现逐渐降低的趋势;废弃油井影响区域内煤层可解吸瓦斯含量沿油井中心距离的分布呈现幂函数降低的趋势;采动期间工作面越靠近油井中心CH4、H2S涌出浓度越大,远离油井时呈下降趋势;马探31废弃油井影响区域CH4、H2S气体对煤层的影响半径在300 m以上。研究结果为进一步掌握废弃油井影响范围内采掘工作面瓦斯和硫化氢富集规律及治理措施设计提供了理论依据。

关键词：废弃油井瓦斯治理硫化氢含煤地层

屯宝煤矿M4-5煤层自然发火标志气体及临界值研究

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能源科技 2022年第4期20卷 17-20页

作者：高鹏黄光利黄涛陈庆丰国家能源集团新疆能源有限责任公司屯宝煤矿新疆昌吉831113 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122

为确定国家能源集团新疆能源有限责任公司屯宝煤矿M4-5煤层自然发火标志气体及临界值,利用程序升温实验优选得到M4-5煤层自然发火标志气体,采取现场测试采空区及工作面不同区域气体体积分数的措施,经统计分析后综合确定标志气体临界值... 详细信息

为确定国家能源集团新疆能源有限责任公司屯宝煤矿M4-5煤层自然发火标志气体及临界值,利用程序升温实验优选得到M4-5煤层自然发火标志气体,采取现场测试采空区及工作面不同区域气体体积分数的措施,经统计分析后综合确定标志气体临界值。研究结果表明:屯宝煤矿M4-5煤层的煤自然发火初期、加速阶段和激烈氧化阶段的标志气体分别为CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2);工作面正常回采期间自然发火标志气体CO体积分数临界值为散热带59×10^(-6)、氧化带为213×10^(-6)、回风隅角36×10^(-6)、回风流为8×10^(-6),为工作面开采防、灭火设计提供了科学依据。

关键词：自然发火标志气体临界值程序升温

煤油资源重叠区煤矿开采硫化氢灾害防治体系研究与应用

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矿业安全与环保 2020年第6期47卷 63-68页

作者：马兴华黄光利王振国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马煤矿宁夏灵武750408 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

针对煤油资源重叠区煤矿开采受早期石油开发遗留的废弃油井内硫化氢等有害气体侵入威胁,以鄂尔多斯盆地西缘马家滩矿区双马煤矿为例,研究分析了不同类型废弃油井硫化氢侵入煤系地层的运移机理,划分了废弃油井的安全风险等级和威胁程度... 详细信息

针对煤油资源重叠区煤矿开采受早期石油开发遗留的废弃油井内硫化氢等有害气体侵入威胁,以鄂尔多斯盆地西缘马家滩矿区双马煤矿为例,研究分析了不同类型废弃油井硫化氢侵入煤系地层的运移机理,划分了废弃油井的安全风险等级和威胁程度。在此基础上提出了以“分类治理”为核心思想的“超前探测→评估分类→综合治理→效果评价”四位一体硫化氢综合防治体系,构建形成了以地面超前封堵为基础、以采前预注碱性吸收液主动治理和回采期间中高压喷碱性吸收液逐级防控为关键工艺的“堵、注、喷、增、降、监、护、撤”技术管理体系。通过在现场成功应用,有效解决了煤油资源重叠开采煤矿区受废弃油井影响矿井采煤工作面硫化氢灾害防治难题,实现了对硫化氢灾害的精细化治理,可为类似矿区硫化氢灾害防治提供借鉴。

关键词：煤油资源重叠区煤矿废弃油井硫化氢碱性吸收液综合防治体系

急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合模型及保护范围

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岩土力学 2014年第5期35卷 1377-1382,1390页

作者：王宏图黄光利袁志刚舒才胡国忠重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变... 详细信息

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变形场方程,得到了急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合数学模型。以南桐矿区某矿上保护层开采为实例,通过多物理场耦合系统,建立了该矿上保护层开采瓦斯越流几何模型并进行数值计算,获得了上保护层工作面开采后被保护层瓦斯压力的分布规律,确定了上保护层开采的卸压保护范围。数值计算与现场考察试验结果具有一致性,由此验证了数值计算的合理性。研究结果可以对现场保护范围的划定及卸压瓦斯抽放等提供理论指导,具有实际工程意义。

关键词：上保护层瓦斯越流保护范围固气耦合

特厚煤层综放工作面高位钻孔优化布置及效果分析

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煤炭工程 2017年第F8期49卷 62-64,68页

作者：黄涛黄光利神华新疆能源有限责任公司屯宝煤矿新疆昌吉831100 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

介绍了高位钻孔瓦斯抽采是有效解决工作面上隅角瓦斯超限的重要措施,但钻孔层位布置将直接影响工作面瓦斯治理效果。针对屯宝煤矿特厚煤层综放工作面高位钻孔抽采现状,通过现场考察高位钻孔瓦斯抽采效果,对比分析并不断优化调整高位钻... 详细信息

介绍了高位钻孔瓦斯抽采是有效解决工作面上隅角瓦斯超限的重要措施,但钻孔层位布置将直接影响工作面瓦斯治理效果。针对屯宝煤矿特厚煤层综放工作面高位钻孔抽采现状,通过现场考察高位钻孔瓦斯抽采效果,对比分析并不断优化调整高位钻孔布置方式,最终确定了合理的钻孔布置方式。结果表明:高位钻孔布置层位为7~9倍采高时,可以有效保证瓦斯抽采效果,工作面瓦斯抽采率达到60%以上,上隅角瓦斯得到了有效控制,瓦斯治理效果良好。

关键词：特厚煤层综放工作面高位钻孔瓦斯抽采优化布置

高瓦斯矿井低含量煤层工作面瓦斯预抽必要性论证

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煤炭技术 2021年第2期40卷 103-106页

作者：王义均黄光利国家能源集团新疆能源有限责任公司屯宝煤矿新疆昌吉831114 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

针对屯宝煤矿部分煤层由于原始瓦斯含量本身较小是否有必要进行采前预抽的问题,从实现工作面瓦斯抽采的精细化管理出发,提出了瓦斯预抽必要性论证方法。在准确测定煤层瓦斯含量、分析工作面瓦斯涌出分布规律基础上,围绕工作面是否需要... 详细信息

针对屯宝煤矿部分煤层由于原始瓦斯含量本身较小是否有必要进行采前预抽的问题,从实现工作面瓦斯抽采的精细化管理出发,提出了瓦斯预抽必要性论证方法。在准确测定煤层瓦斯含量、分析工作面瓦斯涌出分布规律基础上,围绕工作面是否需要进行抽采、瓦斯治理措施保障能力、瓦斯治理能力等方面对采煤工作面瓦斯预抽的必要性进行了分析论证。通过在屯宝煤矿II02040501工作面进行实践应用,得出II02040501工作面采前不预抽情况下,工作面生产条件不变,回采期间采用高位钻孔结合风排治理瓦斯完全可以满足工作面安全生产的要求。

关键词：低瓦斯含量煤层采煤工作面瓦斯抽采预抽必要性