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基于上覆岩层应力场和裂缝场演化的采动井套管破断特征及防控对策 被引量：1
1
作者 李延河 倪小明 +1 位作者 王保玉 谭学斌 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期221-231,共11页
准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高... 准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的相关性,拟合出上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的关系式;根据研究区采动井的实际开发经验,确定出最佳布井区域下的套管主要破断类型,结合常用套管力学参数,得出“两场”演化下的套管破断位置及长度等特征;对常用的采动井局部防护技术进行总结,并提出对应的防控对策。结果表明:工作面推进过程中,上覆岩层应力呈现出“波动-线性降低”的变化规律,位移呈现出“几乎未发生变化-类双曲线型”的变化规律。最佳布井区域下的采动井套管主要以拉伸缩径和剪切破断为主,选择施加套管加强件对采动井套管进行加固。研究区地面采动井三开段采用N80套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处、54 m软硬互层处分别加设抗拉伸套管加强件和抗剪切加强件;采用P110套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处加设抗拉伸加强件。建议研究区地面采动井三开段均采用P110套管,增加采动井的井筒稳定性。该研究成果为平顶山矿区及相似条件下采动井预防套管破断提供了理论指导。 展开更多
关键词 采动井 套管破断 防控对策 加强件 上覆岩层组合
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河南平顶山矿区含煤地层沉积环境及其对煤系气成藏的控制
2
作者 李延河 王保玉 +3 位作者 刘顺喜 倪小明 王娟 胡斌 《古地理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1420-1434,共15页
近几年来,河南省平顶山矿区煤系气勘探开发取得了新突破,采动井、采空井和预抽井的单井日抽采量分别达到40500 m^(3)、20000 m^(3)和4500 m^(3)。为了查明煤系气生成与赋存的沉积背景,本次工作采用地层学与沉积学的研究方法,开展了精细... 近几年来,河南省平顶山矿区煤系气勘探开发取得了新突破,采动井、采空井和预抽井的单井日抽采量分别达到40500 m^(3)、20000 m^(3)和4500 m^(3)。为了查明煤系气生成与赋存的沉积背景,本次工作采用地层学与沉积学的研究方法,开展了精细的地层、沉积特征和沉积序列以及气测录井资料分析,从而揭示出本区主要含煤地层山西组和下石盒子组中煤系气(煤层气、页岩气和致密砂岩气)生成与赋存的沉积环境,也就是潮坪上的泥炭沼泽(泥炭坪)、三角洲分流间湾沼泽和分流河道沉积环境控制了煤系气的成藏。基于地层沉积特征在垂向上的变化规律,划分出9种不同沉积环境的沉积序列类型,并在综合分析的基础上,提出了平顶山矿区山西组—下石盒子组煤系气赋存的沉积环境模式。研究还表明,区内煤系气含量变化及区域分布特征不仅与滨岸潮坪沼泽、三角洲分流河道砂体和分流间湾沼泽的时空变化密切相关,而且还与储集层厚度变化相关。该成果可为今后平顶山地区煤系气勘探开发井的设计、部署与施工提供科学依据。同时,对华北地区相同含煤地层的煤系气开发也具有重要借鉴意义。 展开更多
关键词 煤系气开发 地质勘探 含煤地层 山西组 下石盒子组 平顶山矿区
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膏盐层在内生金属矿床成矿中的作用研究
3
作者 李延河 段超 +5 位作者 范昌福 胡斌 侯可军 朱乔乔 王倩 郭东伟 《矿产勘查》 2024年第8期1391-1408,共18页
膏盐层是富含石膏/硬石膏的蒸发沉积岩建造。膏盐层除SO_(4)^(2-)外还富含Cl^(-)、CO_(3)^(2-)、Na^(+)、K^(+)等盐类物质和H_(2)O,且在自然界广泛存在。膏盐层可以向成矿系统提供氧化剂(SO_(4)^(2-))、矿化剂(Cl^(-)、CO_(3)^(2-)、Na^... 膏盐层是富含石膏/硬石膏的蒸发沉积岩建造。膏盐层除SO_(4)^(2-)外还富含Cl^(-)、CO_(3)^(2-)、Na^(+)、K^(+)等盐类物质和H_(2)O,且在自然界广泛存在。膏盐层可以向成矿系统提供氧化剂(SO_(4)^(2-))、矿化剂(Cl^(-)、CO_(3)^(2-)、Na^(+)、K^(+)等)、还原硫(S^(2-))和H_(2)O等挥发分,使金属成矿物质迁移或沉淀,是玢岩型铁矿(IOA)、矽卡岩型铁矿、MVT型铅锌矿、岩浆型Ni-Cu-PGE硫化物矿和部分热液铀矿成矿的关键因素。但膏盐层在内生金属矿床成矿中的作用一直没有得到应有重视,制约了相关成矿理论的发展,影响了找矿效率的提升。与膏盐层有关的内生金属矿床空间分布明显受膏盐层控制,矿床中普遍发育石膏等硫酸盐矿物,硫酸盐和硫化物的δ^(34)S值及磁铁矿等铁氧化物的δ^(18)O值异常高。膏盐层的加入可大幅提高成矿岩浆系统的氧逸度,使铁氧化物在熔体固结线之上大量提前形成,是岩浆发生液态不混熔,形成矿浆型富铁矿的重要条件。膏盐层向岩浆-热液成矿系统提供氧化剂(SO_(4)^(2-)),将熔/流体中Fe^(2+)氧化成Fe^(3+),富集形成铁矿床的同时,SO_(4)^(2-)自身被还原为S^(2-),S^(2-)与Fe^(2+)结合富集形成硫化物矿床,因此膏盐层-玢岩/矽卡岩铁矿-硫铁矿三者紧密共生,互为找矿标志。在MVT铅锌多金属成矿系统,膏盐层中SO_(4)^(2-)被炭质/有机质/甲烷等还原形成H_(2)S,与沿逆冲推覆构造上升的富含Pb^(2+)、Zn^(2+)的氧化性成矿溶液混合,S^(2-)与Pb^(2+)、Zn^(2+)等结合富集形成铅锌多金属矿床。膏盐层-有机质-铅锌矿三位一体,紧密共生。 展开更多
关键词 膏盐层 SO_(4)^(2-)氧化剂 还原硫S^(2-) 硫氧同位素 内生金属矿床
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厚冲积层薄基岩条件下采动井稳孔工艺与应用
4
作者 李延河 朱林 +3 位作者 吕闰生 王保玉 倪小明 常会珍 《煤炭技术》 CAS 2024年第3期12-15,共4页
以平煤股份八矿煤层气采动井01井为研究对象,借助钻井窥视仪获取了不同层位的套管变形破坏特征,分析了导致套管变形的主要影响因素。在此基础上,设计了基于“抗、让、防”稳孔工艺的井身结构和稳孔措施,并对同一井场的05井应用。结果表... 以平煤股份八矿煤层气采动井01井为研究对象,借助钻井窥视仪获取了不同层位的套管变形破坏特征,分析了导致套管变形的主要影响因素。在此基础上,设计了基于“抗、让、防”稳孔工艺的井身结构和稳孔措施,并对同一井场的05井应用。结果表明,同产气周期下,基于稳孔工艺设计的采动井套管完整度高、变形小、产气量稳定。此稳孔工艺可为相似地质条件下的采动井井身结构设计提供经验参考。 展开更多
关键词 厚冲积层 薄基岩 煤层气采动井 套管变形 稳孔工艺
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平顶山矿区多煤层卸压立体抽采模式与工程示范
5
作者 李延河 倪小明 贾晋生 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期162-172,共11页
平顶山矿区多煤层发育、含气层段多,仅靠井下进行瓦斯治理工程量大、难度高。为了开辟平顶山矿区瓦斯抽采新模式,达到“采一层抽多层”的目的,采用气测录井与含气量测试相结合的方法精准判识了煤系主要含气层段和含气量;采用体积法评价... 平顶山矿区多煤层发育、含气层段多,仅靠井下进行瓦斯治理工程量大、难度高。为了开辟平顶山矿区瓦斯抽采新模式,达到“采一层抽多层”的目的,采用气测录井与含气量测试相结合的方法精准判识了煤系主要含气层段和含气量;采用体积法评价了东部5对矿井采动区和采空区的煤系气资源量。基于“O”形圈理论和“防-抗-让”思想,分别优化设计了采动井、采空井的井位、层位和井身结构,构建了采动区、采空区多煤层卸压立体抽采模式并进行了工程示范。结果表明:(1)二_(1)煤层顶板200 m范围内存在四煤组、三煤组、二_(1)煤层顶板60 m范围内的砂岩/泥质砂岩互层段等3处主要含气段。平顶山矿区东部5对矿井的采动区和采空区资源量分别为26.36×10~8 m^(3)和20.00×10~8 m^(3)。(2)采动井最佳井位为0.17~0.28倍采长,且靠近回风巷条带区域;走向上,采动井的间距一般为80~100 m。创建了“大口径、避开岩体变形强烈区、P110梯型扣套管”的采动直井稳孔技术体系和“下行水平轨迹+提高套管强度”的采动L型水平井稳产技术体系,保证了产气通道的畅通性。采空井一般布置在距离回风巷30~50 m的区域,完钻位置一般为二_(1)煤层顶板40~60 m的范围;筛管布置在四煤段顶板至裂隙带底部。(3)建立了“地面采动直井/定向井-采动L型水平井-采空井”联作的卸压立体抽采模式,实现了多气源立体抽采。截至2024年4月30日,累计抽采纯量达5258.8万m^(3),总利用量达到3735.4万m^(3),率先在河南省实现了煤系气产业化开发,示范和引领带动作用显著。 展开更多
关键词 煤系气 多煤层卸压 立体抽采模式 采动区 采空区 平顶山矿区
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深部矿井新型局部制冷设备设计及应用
6
作者 李延河 于振子 +2 位作者 赵万里 陈培生 赵航 《煤炭工程》 北大核心 2024年第8期99-104,共6页
随着我国矿井开采深度日益增加,井下高温热害成为制约煤矿开采的主要因素。作为集中式制冷的补充方式,局部制冷可有效消除井下高温热害。文章针对平煤十矿高温掘进面的高温热害问题,重点研究了由闭式乏风冷却塔、多级串联直膨组合柜、... 随着我国矿井开采深度日益增加,井下高温热害成为制约煤矿开采的主要因素。作为集中式制冷的补充方式,局部制冷可有效消除井下高温热害。文章针对平煤十矿高温掘进面的高温热害问题,重点研究了由闭式乏风冷却塔、多级串联直膨组合柜、大压比防爆半封闭螺杆压缩机等装备组成的制冷装备,介绍了该装备的设计方案以及工程实际应用效果。结果表明:闭式乏风冷却塔方案可提升矿井综合能效水平;新型矿井局部制冷系统可适用于高压比矿井工况,运行冷凝温度最高至80℃;直膨组合柜采用多级串联降温冷却,实现掘进面温降10℃,相对湿度下降30%。 展开更多
关键词 深井高温热害 局部制冷 乏风冷却 降温除湿
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宁芜矿集区多阶段火山作用岩浆源区的转变:来自侵入岩锆石Hf-O同位素特征的记录
7
作者 段超 李延河 +8 位作者 毛景文 王丛林 杨秉阳 侯可军 万秋 施珂 蔡杨 王倩 王天顺 《矿床地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期227-243,共17页
宁芜玢岩型铁矿矿集区是中国东部重要的铁矿矿集区之一。宁芜矿集区在早白垩世135~126 Ma间连续发育了成分和源区相似的4组火山作用旋回,并伴随有两大类侵入岩发育:一类为辉石闪长玢岩-闪长玢岩,与玢岩型铁矿床的形成密切相关,主要发育... 宁芜玢岩型铁矿矿集区是中国东部重要的铁矿矿集区之一。宁芜矿集区在早白垩世135~126 Ma间连续发育了成分和源区相似的4组火山作用旋回,并伴随有两大类侵入岩发育:一类为辉石闪长玢岩-闪长玢岩,与玢岩型铁矿床的形成密切相关,主要发育于大王山火山旋回晚期(约131 Ma);另一类为花岗岩类侵入岩,形成于铁矿化之后,成岩时代与姑山和娘娘山火山旋回相近(130~126 Ma)。两类侵入岩源区的差异与联系目前尚未揭露。本次研究通过对两类侵入岩锆石年代学、Hf-O同位素特征的研究,区分了不同侵入岩源区差异。结果表明,与成矿母岩同旋回侵入岩锆石的δ^(18)O集中于6.0‰~6.5‰,εHf(t)集中于-6.0~-5.0;成矿后形成的花岗岩类侵入岩锆石的δ18O集中于7.0‰至8.0‰,ε_(Hf)(t)分布于-8.7~-1.2。结合前人研究,区内岩浆活动存在有富集地幔、太古代地壳和新元古代地壳3个岩浆源区,4个火山作用旋回的岩浆源区在130 Ma左右发生了改变。130 Ma之前的龙王山和大王山火山旋回的岩浆岩源区主要为受太古代地壳混染的富集地幔,而130 Ma之后的姑山和娘娘山火山作用旋回的岩浆岩源区主要为受新元古代地壳混染的富集地幔。多阶段火山作用中只有大王山旋回的闪长玢岩与玢岩型铁矿的形成有关。相比较其他火山旋回,大王山旋回具有更高的富集地幔组分以及更少的新元古代地壳的混染。因而,岩浆中较高比例的富集地幔含量是控制玢岩型铁矿形成的关键因素之一。 展开更多
关键词 锆石 HF-O同位素 岩浆源区 玢岩型铁矿床 宁芜矿集区
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深部极近距离煤层群开采底抽巷层位布置研究
8
作者 郭明功 李延河 +3 位作者 宋大钊 杨港 邱黎明 杨乘 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期155-165,共11页
以平煤八矿深部极近距离煤层群为工程背景,对深部极近距离煤层群开采条件下底抽巷的合理布置层位展开了研究;采用FLAC^(3D)数值模型,模拟了底抽巷顶板与己_(16-17)煤层不同净岩距离下煤层的塑性区、应力场和位移场演化规律。结果表明:... 以平煤八矿深部极近距离煤层群为工程背景,对深部极近距离煤层群开采条件下底抽巷的合理布置层位展开了研究;采用FLAC^(3D)数值模型,模拟了底抽巷顶板与己_(16-17)煤层不同净岩距离下煤层的塑性区、应力场和位移场演化规律。结果表明:当净岩距离为3、5 m时底抽巷上方煤层受到采动影响可以分为卸压区、应力集中区和原岩应力区;净岩距离为8~15 m时,上方煤层受到采动影响可以分为卸压区和原岩应力区;底抽巷的最优布置层位为保留净岩距离8~10 m;底抽巷掘进后,位于其正上方的位置卸压效果最好,该区域煤体充分变形,瓦斯治理较为容易,有利于后期煤巷的支护与维护,是布置煤巷的最佳位置;现场监测有效验证了底抽巷在该净岩距离下治理深部极近距离煤层群工作面瓦斯突出危险性的可靠性。 展开更多
关键词 深部开采煤层 煤与瓦斯突出 瓦斯抽采 底抽巷层位 瓦斯灾害治理
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不同强度煤岩组合体单轴加载破坏特征研究 被引量：3
9
作者 李延河 翟成 +1 位作者 陈爱坤 张弘 《煤炭工程》 北大核心 2023年第6期108-112,共5页
强弱耦合防突技术是一种以水力冲孔弱化吸能与注浆加固强化抵抗协同控制防止煤与瓦斯突出的有效方法,为了研究不同强度组合强弱耦合结构的力学特性,对9种强度组合的煤岩组合体试样进行了MTS单轴力学加载实验,利用声发射监测系统进行了... 强弱耦合防突技术是一种以水力冲孔弱化吸能与注浆加固强化抵抗协同控制防止煤与瓦斯突出的有效方法,为了研究不同强度组合强弱耦合结构的力学特性,对9种强度组合的煤岩组合体试样进行了MTS单轴力学加载实验,利用声发射监测系统进行了加载过程监测。结果表明:岩体强度的增加能够有效提升煤岩组合体整体承载能力,提升强化区抵抗残余能量的能力;煤体强度增加能有效降低试样整体形变量,缩短压密阶段持续时间,降低煤体部分破碎程度。研究结果对强弱耦合防突技术优化设计方案具有重要意义。 展开更多
关键词 煤岩组合体 强弱耦合 煤与瓦斯突出 单轴压缩 声发射
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煤对超临界CO_(2)的吸附实验及不同表征模型对比 被引量：1
10
作者 李延河 李喜员 +4 位作者 孙矩正 仝艳军 薛俊华 杨泉林 陈志恒 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第6期18-26,共9页
煤对超临界CO_(2)的吸附特征决定了煤层的CO_(2)地质封存能力。通过体积法高压CO_(2)吸附实验研究了3种吸附模型对不同变质程度煤样及活性炭吸附数据的表征效果。结果表明:压力在8 MPa附近时的CO_(2)密度变化率最大,引入k值可有效提高... 煤对超临界CO_(2)的吸附特征决定了煤层的CO_(2)地质封存能力。通过体积法高压CO_(2)吸附实验研究了3种吸附模型对不同变质程度煤样及活性炭吸附数据的表征效果。结果表明:压力在8 MPa附近时的CO_(2)密度变化率最大,引入k值可有效提高拟合效果并“圈住”实验中的各种误差,铁法和卧龙湖煤样对CO_(2)的吸附机理更大程度上是微孔填充;由于窑街煤样天然赋存于CO_(2)气藏,受实验室超临界CO_(2)作用改造效果微弱,其微孔较为发育,最大绝对吸附量高于其他煤样;气体密度逐渐增大时,过剩吸附量和绝对吸附量之间的差距越来越大,绝对吸附量决定了煤样的最大吸附能力;OK格子模型拟合出活性炭中CO_(2)吸附相密度为1.004 g/cm^(3)。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 吸附模型 微孔填充 单分子层吸附 过剩吸附量 绝对吸附量
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无煤柱开采采空区瓦斯分布特征及抽采技术研究与应用 被引量：2
11
作者 李延河 薛俊华 +5 位作者 袁占栋 石钰 袁勇猛 孙洪涛 樊东升 马骞 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第5期126-129,共4页
平煤集团为煤层群开采条件,为了更好地开展瓦斯治理工作,采用FLUENT数值分析软件模拟在无煤柱开采条件下,抽采前后戊8煤层采空区瓦斯分布特征,从而为高抽巷抽采钻孔的布置提供参考。研究表明:随着回风横贯距离工作面距离的增加,回风隅... 平煤集团为煤层群开采条件,为了更好地开展瓦斯治理工作,采用FLUENT数值分析软件模拟在无煤柱开采条件下,抽采前后戊8煤层采空区瓦斯分布特征,从而为高抽巷抽采钻孔的布置提供参考。研究表明:随着回风横贯距离工作面距离的增加,回风隅角处的瓦斯体积分数逐渐减小,且根据数值模拟结果及现场实际情况,综合确定高抽巷抽采钻孔应布置在垂高14.75倍处最佳,抽采后采空区体积分数明显减小;优化设计了高位瓦斯抽采钻孔的布置,分析钻孔抽采效果,发现高位裂隙带瓦斯浓度基本稳定在23%~45%,瓦斯抽采纯量稳定在12~18 m^(3)/min。表明高位裂隙带瓦斯抽采浓度和纯量基本稳定。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 高位裂隙带 瓦斯分布特征 抽采效果 数值分析
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煤-热共采模式下矿井地热水开采及智能调度技术研究 被引量：1
12
作者 李延河 万志军 +5 位作者 于振子 张源 张波 甄正 赵东 师鹏 《中国矿业》 2023年第9期110-118,共9页
为响应我国“碳达峰、碳中和”战略目标,实现能源绿色清洁转型,开发深部矿井地热资源具有重要意义。以平煤十矿为背景,利用热储体积法,评价了矿区地热水开发潜力,结果显示矿区地热水蕴藏热能7.63×10^(17)J,折合标煤26.1 Mt,动态地... 为响应我国“碳达峰、碳中和”战略目标,实现能源绿色清洁转型,开发深部矿井地热资源具有重要意义。以平煤十矿为背景,利用热储体积法,评价了矿区地热水开发潜力,结果显示矿区地热水蕴藏热能7.63×10^(17)J,折合标煤26.1 Mt,动态地热流体可采量折合标煤1.01 Mt/a,具有较高开发潜力。基于此,在煤-热共采理论及框架的基础上,提出了矿井地热水开采方法,并提出了一种基于地面热负荷的地热水开采智能调度技术。通过计算矿区热负荷,设计了矿井地热水开采方案,并进行了现场工业性实验。实验结果表明,开发利用矿井地热水可满足平煤十矿矿区17万m^(2)的冬季供暖及7000余名职工日常洗浴,同时可减少燃煤约10327 t/a,折合CO_(2)排放量2.69×10^(4)t/a,为企业带来693.8万元的经济效益。因此,深部矿井地热水开采具有良好的安全效益、经济效益、社会效益与环境效益,可为我国“双碳”目标的实现贡献力量。 展开更多
关键词 煤-热共采 地热水 热负荷 矿区供暖 井筒防冻 高温矿井
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地面井分区式瓦斯抽采技术体系及工程实践 被引量：5
13
作者 李延河 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期100-108,共9页
为有效减少煤层瓦斯含量,实现瓦斯资源的高效利用并降低井下瓦斯治理难度,结合首山一矿现场地质特征,构建了地面井分区式瓦斯抽采技术,旨在实现矿区瓦斯治理体系化。基于采矿活动的时空分布特征,将井田划分为未采区、采动区和采空区,分... 为有效减少煤层瓦斯含量,实现瓦斯资源的高效利用并降低井下瓦斯治理难度,结合首山一矿现场地质特征,构建了地面井分区式瓦斯抽采技术,旨在实现矿区瓦斯治理体系化。基于采矿活动的时空分布特征,将井田划分为未采区、采动区和采空区,分区建立不同地面井进行瓦斯抽采,实现瓦斯治理向瓦斯利用并重转变。体系化瓦斯治理技术包括地面井井位科学布置、井身结构及施工设计、未采区储层压裂增透和排采与集输工程4部分。综合考虑空间层位、煤层特征、地面位置、煤层回采和瓦斯赋存条件进行地面井井位选取。在采动区,基于煤层回采后垮落带和裂隙带高度,设计采动区直井和L型井井底层位分别位于裂隙带中上部,借助本煤层回采的卸压效果,实现区域内多煤层瓦斯高效抽采。设计了未采区L型井井身、采动区直井井身、采动区L型井井身和采空区直井井身。对未采区煤层进行水力压裂实现煤层增透,选用定向射孔+泵送桥塞式光套管压裂的复合压裂工艺进行煤层压裂,采用深穿透加强弹进行射孔作业,支撑剂采用0.841/0.42 mm石英砂。在首山一矿进行地面井分区式瓦斯抽采技术工程实践,统计了矿区内不同类型地面井瓦斯抽采情况,结果显示:采动区地面井单井瓦斯日产量最高可超过4万m^(3),单井累计瓦斯抽采量高达259.7万m^(3),井田区域内目前在抽钻井11口,累计抽采量高达1425.2万m^(3)。现场效果检验表明实施地面井分区式瓦斯抽采技术可实现瓦斯的高效抽采,形成了“采一层治多层”的瓦斯治理模式。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 地面井 分区式抽采 钻井 压裂
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深部矿井高温采煤工作面热源及温度场演化规律分析 被引量：1
14
作者 李延河 赵万里 +3 位作者 于振子 万志军 张源 师鹏 《中国煤炭》 北大核心 2024年第5期59-67,共9页
深部矿井开采面临严重的热害问题,其成因复杂且防治难度大。研究高温采煤工作面热源及温度场演化规律对深部矿井热害防治具有重要意义。以平煤股份十矿为工程背景,对己_(17)-24090采煤工作面风流热力参数进行现场调研,分析了工作面热源... 深部矿井开采面临严重的热害问题,其成因复杂且防治难度大。研究高温采煤工作面热源及温度场演化规律对深部矿井热害防治具有重要意义。以平煤股份十矿为工程背景,对己_(17)-24090采煤工作面风流热力参数进行现场调研,分析了工作面热源及其对井下温升的贡献度,并进一步建立采煤工作面温度场数值模型,明确了采煤工作面温度场演化规律。研究结果显示,引起井下温升的主要热源是围岩散热和机电设备散热,散热量分别占总热源散热量的28.2%和20.6%;地表大气对己_(17)-24090采煤工作面的温度场影响不大,风流在到达工作面之前已经趋于热力学稳定状态;在同一通风时间下,距离机巷口越远,温度越高;在距离相同时,随着通风时间的增加,温度上升幅度有所减缓。研究成果可为深部矿井热害治理工作及降温工程设计提供参考和理论依据。 展开更多
关键词 深部矿井 采煤工作面 热源 温度场 数值模拟
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深部水平主应力方向对煤巷围岩稳定性影响规律研究 被引量：1
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作者 李延河 翟成 丁熊 《煤炭工程》 北大核心 2023年第2期86-92,共7页
为了保证深部巷道掘进过程中围岩稳定,深入分析巷道布置方向和深部水平主地应力分布之间的关系,以首山一矿为工程背景,利用理论计算方法求出最优角度,使用数值模拟方法分析煤巷布置轴向与最大水平主地应力σH不同夹角时模型的塑性区分布... 为了保证深部巷道掘进过程中围岩稳定,深入分析巷道布置方向和深部水平主地应力分布之间的关系,以首山一矿为工程背景,利用理论计算方法求出最优角度,使用数值模拟方法分析煤巷布置轴向与最大水平主地应力σH不同夹角时模型的塑性区分布,最大主应力差变化和围岩变形特征。结果表明:煤巷掘进后从煤巷壁面到围岩深部围岩的最大主应力差大致可以分成“增长-降低-稳定”三区;当作用在煤巷两帮的水平法向应力σn与垂直主地应力近似相等时水平地应力对煤巷布置掘进稳定性影响最小,根据对现场数据的理论计算和模拟结果的分析,巷道轴向与σH夹角大小为30°左右时巷道较为稳定。 展开更多
关键词 深部巷道 巷道掘进 主应力差 巷道布置 围岩稳定性
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基于神经网络的煤矿采动区地面直井产能预测
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作者 李延河 王保玉 +3 位作者 吕闰生 倪小明 张昆 郭恒宜 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第11期81-86,共6页
基于平顶山首山一矿煤系地质条件、采动区上“三带”发育规律和1口地面采动试验井排采数据,通过理论分析选取埋深、煤厚、渗透率、井口负压、管道压力和瓦斯浓度为地质控制参数,建立了采动直井多参数BP神经网络煤系气产能预测模型。结... 基于平顶山首山一矿煤系地质条件、采动区上“三带”发育规律和1口地面采动试验井排采数据,通过理论分析选取埋深、煤厚、渗透率、井口负压、管道压力和瓦斯浓度为地质控制参数,建立了采动直井多参数BP神经网络煤系气产能预测模型。结果表明:随着采煤工作面的推进,日产气量随排采时间呈逐渐递减趋势;不同排采阶段产气量变化较大,整体上产气规律划分为3个阶段分区:Ⅰ产气高值阶段,Ⅱ产气峰值阶段,Ⅲ产气衰减阶段。当BP神经网络隐含层神经元个数为10、30和50时,训练集、验证集和测试集数据拟合度达到90%左右,模型预测结果显示实际日产气量和预测日产气量相对误差较低,分别为3.01%、5.22%和3.35%,实际累计产气量和预测累计产气量数据相关性为0.9991、0.9997和0.9998。 展开更多
关键词 采动区 煤系气 神经网络 产能预测
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地面井“三圈”耦合瓦斯抽采技术理论与应用 被引量：1
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作者 李延河 赵晓举 《能源与环保》 2023年第3期1-6,共6页
针对地面井瓦斯抽采浓度低、产气量少、抽采周期短的问题,通过“三圈”对地面井瓦斯运移影响的机理进行分析,同时优化地面井布井位置,在首山一矿开展了采动区、采空区地面井瓦斯抽采试验。结果表明,采动裂隙圈影响地面井的单日产气量,... 针对地面井瓦斯抽采浓度低、产气量少、抽采周期短的问题,通过“三圈”对地面井瓦斯运移影响的机理进行分析,同时优化地面井布井位置,在首山一矿开展了采动区、采空区地面井瓦斯抽采试验。结果表明,采动裂隙圈影响地面井的单日产气量,采空区裂隙圈影响地面井的产气周期,覆岩垂直裂隙圈影响地面井的产气浓度,回采作业对于上覆邻近煤层具有一定的卸压效果。采动井布置在采动裂隙圈、采空区裂隙圈和覆岩垂直裂隙圈耦合区域内,抽采浓度高,单井产气量高且产气周期长,其中SSCD-06采动井布置于“三圈”耦合区域内,产气浓度持续100%,最高日抽采量可达4.1万m^(3),已持续产气260 d,累计产气260.7万m^(3)。研究结果验证了地面井“三圈”耦合瓦斯抽采技术的优越性,对优化地面井瓦斯抽采布置方案具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 地面井 裂隙圈 “三圈”耦合 瓦斯抽采 覆岩变形
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首山一矿采空区地面高效抽采煤系气井优化设计
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作者 李延河 倪小明 +1 位作者 王保玉 赵锦程 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第10期27-30,共4页
以平顶山矿区的首山一矿为研究对象,采用地层综合柱状、采动三带分布特征、气测录井和“O”形圈理论相结合的方法,对采空区地面抽采井的井位、层位、井身结构、抽采工艺等进行了优化设计,并对其抽采效果进行了评价。结果表明:由“三开... 以平顶山矿区的首山一矿为研究对象,采用地层综合柱状、采动三带分布特征、气测录井和“O”形圈理论相结合的方法,对采空区地面抽采井的井位、层位、井身结构、抽采工艺等进行了优化设计,并对其抽采效果进行了评价。结果表明:由“三开结构”代替传统的“二开结构”,有效防止了含水层水向钻井中的漏渗,保证了产气通道的畅通性;延长了“三开筛管层段”,实现了煤系“多气源”的高效抽采;加大抽采管径并实施分级负压抽采,减小了抽采管路摩阻,提高了抽采效率。截至2022年11月底,气井平均日抽采量、甲烷浓度和累计抽采量分别为7 210 m^(3)/d、69.55%和375万m^(3),日产气量持续保持稳定。优化的首山一矿采空区高效抽采煤系气井关键环节,为类似地质条件矿井采空区地面抽采提供了借鉴和指导。 展开更多
关键词 采空区 地面抽采 三开井身结构 抽采管路 平顶山矿区
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超远距离下组煤层超前开采覆岩应力及裂隙演化规律研究
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作者 李延河 郭明功 +2 位作者 张肖洋 孙维吉 房胜杰 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期143-149,共7页
为探究平煤股份八矿超远距离下组煤层超前开采对上覆煤岩层的影响,采用相似材料模拟实验分析超远距离下组煤层超前开采上覆煤岩层裂隙及应力演化规律,并进行现场验证。研究结果表明:超远距离下组煤层超前开采条件下,随工作面推进,上覆... 为探究平煤股份八矿超远距离下组煤层超前开采对上覆煤岩层的影响,采用相似材料模拟实验分析超远距离下组煤层超前开采上覆煤岩层裂隙及应力演化规律,并进行现场验证。研究结果表明:超远距离下组煤层超前开采条件下,随工作面推进,上覆煤岩层裂隙率呈先上升后平稳的趋势,当工作面从187 m推进至272 m,裂隙发育最快;超远距离下组煤层超前开采对上覆煤岩层有卸压效果,但与常规情况下相比卸压滞后距离较大;上覆岩层卸压比戊组煤层大;通过现场验证发现,随工作面推进,矿压呈先上升再下降后稳定的趋势,并将工作面区域分为未干扰区、应力集中区、卸压区和稳定区。研究结论可为平煤矿区远距离下组煤层超前开采、上组煤层工作面瓦斯防治和采区工作面采掘部署提供参考。 展开更多
关键词 超远距离 相似材料模拟 应力演化 卸压效果
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平宝煤矿多场景下机器人巡检技术探索与应用
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作者 李延河 董杰 +1 位作者 李东坡 张文钶 《智能矿山》 2024年第5期43-48,共6页
随着网络通信及数据采集技术的不断发展,煤矿井下重要区域已基本实现视频监控覆盖和设备运行数据上传,但仍存在一定的弊端,如摄像仪多数为定点监视,可视范围有限,无法做到全面覆盖,且安装布线多,维护任务重,综合效率很低;工况数据采集... 随着网络通信及数据采集技术的不断发展,煤矿井下重要区域已基本实现视频监控覆盖和设备运行数据上传,但仍存在一定的弊端,如摄像仪多数为定点监视,可视范围有限,无法做到全面覆盖,且安装布线多,维护任务重,综合效率很低;工况数据采集虽然实现了对设备运行状态的实时监控。 展开更多
关键词 视频监控 数据采集技术 网络通信 实时监控 可视范围 设备运行状态 综合效率 机器人巡检
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