【摘 要】
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废弃工作面遗留煤层气资源评价与开发具有重要意义。本文以山西省西山煤田屯兰矿南五盘区废弃工作面12501工作面为研究对象。采用数值模拟、物理相似模拟及分析测试相结合的手段,定量划分了废弃工作面不同区带,研究了煤层开采扰动条件下煤储层孔裂隙变化特征,计算了12501工作面遗留煤层气资源量。主要认识如下:第一:基于相似物理模拟结果,12501工作面煤层开挖完成并稳定后覆岩开采扰动区底部垮落带高度13.2
【基金项目】
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山西省科技重大专项揭榜项目（20191101016）:废弃矿山遗留资源及地下空间开发利用关键技术研究；
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废弃工作面遗留煤层气资源评价与开发具有重要意义。本文以山西省西山煤田屯兰矿南五盘区废弃工作面12501工作面为研究对象。采用数值模拟、物理相似模拟及分析测试相结合的手段,定量划分了废弃工作面不同区带,研究了煤层开采扰动条件下煤储层孔裂隙变化特征,计算了12501工作面遗留煤层气资源量。主要认识如下:第一:基于相似物理模拟结果,12501工作面煤层开挖完成并稳定后覆岩开采扰动区底部垮落带高度13.24m,穿层裂隙和离层裂隙密集贯通发育的导气裂隙带高度为46.8m,弯曲下沉带延伸至距离煤层顶板112.5m;结合数值模拟研究结果,分析扰动区内应力场和裂隙场分布规律,考虑遗留煤层气赋存空间,最终将12501工作面分为底板裂隙区、重新压实区、导气裂隙区和承压区,且导气裂隙区为遗留煤层气资源开发有利区;第二:根据煤样NMR、SEM及MIP实验测试结果,承压煤储层吸附孔可压缩性较差,大孔隙和微裂隙的可压缩性很强,为样品整体提供了主要的被压缩空间,煤储层从承压直至破坏后,孔裂隙内的中等孔径孔隙因塑性变化而被不可逆压缩,导致孔隙度降低,然而破坏泄压后,也一定程度上促进了裂缝增多并延展贯通。第三:遗留煤层气资源量计算结果显示:承压区煤层气资源量为2.01×10~7m~3;底板裂隙区各类煤层气资源量为7.4×10~5m~3;重新压实区各类煤层气资源总量为1.18×10~6m~3;导气裂隙区各类煤层气资源总量为2.68×10~6m~3。12501工作面各开采扰动区吸附态遗留煤层气总资源量为2.32×10~7m~3,游离态遗留煤层气总资源量为1.48×10~6m~3,合计共2.468×10~7m~3。
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