【摘要】：論文以雞西、鶴崗礦區(qū)的采空區(qū)為研究對(duì)象,闡明了封閉采空區(qū)煤層氣來(lái)源、儲(chǔ)存空間特征,探討了封閉采空區(qū)煤層氣賦存運(yùn)移規(guī)律,認(rèn)為采空區(qū)煤層氣的物質(zhì)基礎(chǔ)主要是采動(dòng)層殘留煤體以及采動(dòng)影響范圍內(nèi)的鄰近煤層;采空區(qū)煤層氣資源的賦存空間多以裂隙帶頂部為垂向邊界,以采動(dòng)卸壓角來(lái)計(jì)算橫向邊界,內(nèi)部空裂隙及滲透的分布均呈現(xiàn)出“O型圈”特征;采煤過(guò)程中,本煤層及鄰近層煤層氣在濃度差、壓力差的作用下均向采空區(qū)運(yùn)移,部分被通風(fēng)帶走,部分匯聚在采空區(qū)深部;當(dāng)采空區(qū)封閉后,煤層氣主要升浮運(yùn)移,沿著高滲通道,向存儲(chǔ)空間的頂部匯集;采空區(qū)煤層氣的保存主要受到裂隙發(fā)育情況、積水程度、封閉年限的影響,據(jù)此,將采空區(qū)分為密閉無(wú)水(少水)型、逸散型以及時(shí)間久遠(yuǎn)型,其中密閉無(wú)水(少水)型最為理想。探討了研究區(qū)封閉采空區(qū)儲(chǔ)集單元類型,采用新思路劃分了煤層氣資源評(píng)價(jià)單元。論文擬定了研究區(qū)采空區(qū)選區(qū)劃分的6條原則,共選出19個(gè)資源可預(yù)測(cè)區(qū)塊;以資源可預(yù)測(cè)區(qū)塊內(nèi)部采空區(qū)是否連通(包括垂向連通和橫向連通)為依據(jù),進(jìn)一步將19個(gè)資源可預(yù)測(cè)區(qū)劃分成21個(gè)評(píng)價(jià)單元。建立了封閉采空區(qū)煤層氣資源評(píng)價(jià)體系,計(jì)算并獲得了評(píng)價(jià)單元的煤層氣資源量。對(duì)多種采空區(qū)煤層氣資源量計(jì)算方法分析對(duì)比后,采用資源構(gòu)成法計(jì)算了所有評(píng)價(jià)單元的理論資源量,共為7976.17萬(wàn)m~3,其中雞西礦區(qū)19個(gè)評(píng)價(jià)單元,資源量為5966.83萬(wàn)m~3,鶴崗礦區(qū)2個(gè)評(píng)價(jià)單元,資源量為2009.34萬(wàn)m~3。在所有的評(píng)價(jià)單元中,700萬(wàn)m~3以上的評(píng)價(jià)單元有5個(gè),資源總和5109.72萬(wàn)m~3,占總量的64.06%,居主導(dǎo)地位,采空區(qū)煤層氣資源集中程度高,利于勘探開發(fā)。論文以資源潛力、保存條件、工程條件為根據(jù)建立了資源評(píng)價(jià)體系,對(duì)21個(gè)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果共有11個(gè)“優(yōu)級(jí)”評(píng)價(jià)單元,3個(gè)“良級(jí)”評(píng)價(jià)單元,2個(gè)“中級(jí)”評(píng)價(jià)單元,5個(gè)“差級(jí)”評(píng)價(jià)單元,評(píng)價(jià)體系對(duì)工程開發(fā)選區(qū)具有理論指導(dǎo)意義。
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圖片說(shuō)明： 碩士學(xué)位論文層以下巖層可達(dá)到卸壓指標(biāo)。綜上所述，采空，位于主關(guān)鍵層之下，此時(shí)卸壓解吸帶內(nèi)受到，為游離氣的存儲(chǔ)提供了空間，見圖 3-3。確定采空區(qū)煤層氣存儲(chǔ)范圍垂向邊界有三種方，，這往往需要大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且準(zhǔn)確帶頂部邊界為采空區(qū)存儲(chǔ)空間的垂向邊界，可觀測(cè)等方式獲得；第三種，認(rèn)為在主關(guān)鍵層以卸壓指標(biāo)，但該種方法對(duì)于地層結(jié)構(gòu)有一定的鍵層存在，則往往不適合。所以，第二種確定，有多種手段獲取數(shù)據(jù)，因此本文采用第二種，眾學(xué)者均認(rèn)為可采用采動(dòng)卸壓角確定。韓保區(qū)范圍面積 S 等效成一個(gè)圓，求得等效半徑 R鄰近層距離采空區(qū)的距離 H，計(jì)算鄰近層影響
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圖片說(shuō)明： 圖 3-6 “O 型圈”簡(jiǎn)化模型Figure 3-6 Simple model of “O-ring”對(duì)于采空區(qū)裂隙場(chǎng)參數(shù)的獲取，具有多種手段。最為直接、精確的是現(xiàn)場(chǎng)工程檢測(cè)，但這種方法往往花費(fèi)巨大、耗時(shí)耗力，一般可根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)由該熟悉區(qū)域情況的專家給出經(jīng)驗(yàn)值。除此之外，實(shí)驗(yàn)室模擬的方法也是一種途徑，分為物理模擬和軟件模擬，物理模擬需要根據(jù)相關(guān)知識(shí)搭建實(shí)體模型，模型的尺寸、強(qiáng)度等參數(shù)要滿足一定的相似比；軟件模擬較為簡(jiǎn)單，使用專業(yè)軟件，建立合理的簡(jiǎn)化模型，進(jìn)行相關(guān)工程模擬，就能得到較為合理的結(jié)果。本文利用 UDEC巖石力學(xué)模擬軟件，對(duì)采空區(qū)的裂隙發(fā)育進(jìn)行了模擬，為獲取采空區(qū)裂隙場(chǎng)的參數(shù)提供了一條思路。本文以鶴崗新陸礦南 11 煤里部區(qū)-600 水平的采空區(qū)地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，利用UDEC 二維離散元數(shù)值模擬軟件進(jìn)行數(shù)值模擬研究，該軟件對(duì)采空區(qū)的垮落、裂隙的發(fā)育可以進(jìn)行準(zhǔn)確、直觀的模擬，很多學(xué)者也使用該軟件對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)模擬研究。新陸礦南 11 煤里部區(qū)-600 水平的采空區(qū)位于新陸礦南部，上部區(qū)段分別為里部區(qū)-540、-490 水平采空區(qū)，見圖 3-7。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P618.13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2516032