阳泉-晋城矿区关闭煤矿煤层气资源特征及抽采模式

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 12; pp. 165 - 179
• Main Authors: 王阳, 向杰, 秦勇, 陈尚斌, 朱炎铭, 黄曼莉, 石莹
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏 徐州 221008 01.12.2024; 中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏 徐州 221116
• Subjects: drainage mode; 关闭煤矿; 资源量预测; coalbed methane resources; 采空区; closed coal mines; resource estimation; 煤层气资源; 抽采模式; gob
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1948

P618.13; 受资源枯竭、淘汰落后、过剩产能等因素影响,山西省关闭煤矿数量逐年增多,关闭/废弃煤矿煤层气资源评价和开发逐渐受到重视.笔者以阳泉-晋城矿区关闭煤矿为研究对象,通过资料整理、实验测试、数值模拟等手段,探究了关闭煤矿煤层气资源特征,预测了煤层气资源量,总结了抽采模式.研究表明,阳泉-晋城矿区 2009年兼并重组前和兼并重组中关闭煤矿共 153座,基本为低瓦斯煤矿.2016―2020年去产能关闭 37座煤矿,阳泉矿区分布较为集中,以高瓦斯矿为主;晋城矿区分布相对零散,以低瓦斯矿井为主.关闭煤矿煤层气资源由采空区煤层气资源与原位煤层气资源组成.采空区煤层气以游离态为主赋存于采空区孔隙-裂隙中,厚煤层采空区垮落带与裂隙带孔隙体积之和与工作面体积的比值I介于 0.53～0.73,而中厚煤层采空区I值通常大于 0.90.原位煤层气主要以吸附态赋存于煤基质孔隙中,15号煤孔隙度介于 3.69%～5.45%,微孔比表面积介于97.58～120.76 m2/g,微孔体积介于 0.017～0.022 cm3/g,微孔最为发育.煤层埋深和局部构造控制原位煤层含气性,而甲烷浓度作为采空区含气性的重要指标,受控于煤层、储气空间结构及封闭条件.根据资源与关闭煤矿特征将关闭煤矿煤层气资源分为 3类:低瓦斯关闭煤矿采空区煤层气资源、高瓦斯关闭煤矿采空区煤层气资源和高瓦斯关闭煤矿原位煤层气资源.构建了关闭煤矿采空区煤层气资源量预测数学模型,预测了采空区煤层气资源量;采用体积法预测了原位煤层气资源量.在资源预测范围内,阳泉-晋城矿区关闭煤矿采空区煤层气资源量合计 46074.01×104 m3,原位煤层气资源量达 146388.12×104 m3,其中,阳泉三矿的资源量最大.此外,总结了 4种关闭煤矿煤层气抽采模式,分别为地面直井抽采、L型井抽采、采空区煤层气与水平邻近原位煤层气合采及过采空区下部煤层气抽采,并针对各关闭煤矿提出了利用方向.