[發明專利]一種瓦斯圈閉形成的判定方法及圈閉瓦斯資源量的計算方法

有效

• 申請號: 202011245115.9
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112377259B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 李丹;蘇現波
• 申請（專利權）人: 煤炭科學技術研究院有限公司;河南理工大學
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

一種瓦斯圈閉形成的判定方法及圈閉瓦斯資源量的計算方法，包括以下步驟：S1：獲取封閉采空區的工藝信息；S2：獲取開采煤層賦存和地質情況；S3：獲取導水裂隙帶高度及底板破壞帶深度、巖層導水裂隙角；S4：進行瓦斯圈閉形成判斷；S5：獲取不可采煤層、含氣巖層信息；S6：獲取圈閉裂隙儲集體內遺留煤炭體積；S7：獲取待評價封閉采空區所形成的瓦斯圈閉類型，確定圈閉內煤柱數量信息；S8：獲取圈閉裂隙儲集體內不可采煤層可解吸瓦斯量、含氣巖層甲烷排放率；S9：進行圈閉瓦斯資源量計算。本發明用于判定封閉采空區是否能夠形成集聚和儲存瓦斯的優勢裂隙空間，在生產礦井的封閉采空區瓦斯抽采和廢棄礦井瓦斯地面開發中具有重大理論和實用價值。

技術領域

本發明涉及煤礦封閉采空區和廢棄礦井瓦斯地面抽采技術領域，涉及到瓦斯圈閉形成的判定方法及圈閉瓦斯資源量的計算方法。

背景技術

按照我國煤礦安全規程規定，每個工作面回采結束后都要及時封閉。由于采煤工藝和設備的制約，煤層開采時回采率較低，封閉采空區內殘留有大量煤炭。這些煤炭及采空區四周煤柱解吸的甲烷，將在采空區集聚；另外，采空區卸壓范圍內的不可采煤層及含氣巖層中的瓦斯也將向采空區運移。這些瓦斯運移和集聚的結果使采空區成為瓦斯富集場所。

我國每年生產礦井新形成的封閉采空區以及報廢礦井封閉采空區的數量巨大，據估算，采空區瓦斯儲量有數千億立方米。如果得到抽采利用，這些瓦斯就成為清潔能源，產生可觀的社會和經濟效益；如果任由其滯留于采空區，一方面會造成資源浪費，也可能因其運移至鄰近礦井而影響安全生產；另一方面，瓦斯可能通過采動裂隙或大的地質構造而逸出地表，造成人身傷害，同時因溫室效應而嚴重污染生態環境。因此，廢棄礦井瓦斯開發引起了社會的廣泛關注，目前政府正在積極推進廢棄礦井瓦斯地面抽采利用工程。

地面抽采封閉采空區(生產礦井或廢棄礦井)瓦斯技術是近20年發展起來的一種新的瓦斯抽采方法，是通過在煤礦封閉采空區地面施工垂直鉆井，采用負壓抽采的方式，將采空區賦存的瓦斯資源抽取出來，加以利用。

眾所周知，并不是所有的封閉采空區都是合適的瓦斯富集場所(瓦斯圈閉)，也不是所有適合富集瓦斯的封閉采空區都富集有大量的瓦斯資源，因此，如何判定一個封閉采空區是否構成瓦斯儲集的優勢裂隙裂隙空間(瓦斯圈閉)以及該空間瓦斯資源量計算，仍是目前封閉采空區，特別是廢棄礦井地面瓦斯抽采，所面臨的一大難題。

發明內容

有鑒于此，本發明主要解決的技術問題是提供一種能判定封閉采空區是否構成瓦斯集聚和儲存的場所(瓦斯圈閉)，以及該場所(瓦斯圈閉)賦存瓦斯資源量的計算方法，通過該方法實現對生產礦井和廢棄礦井封閉采空區瓦斯富集區域的準確定位及資源量的掌握，可指導生產礦井封閉采空區瓦斯抽采地面鉆井井位選擇；也可為瓦斯地面開發的目標廢棄礦井優選奠定基礎。

本發明為判定礦井封閉采空區形成集聚和儲存瓦斯的優勢裂隙空間提供了一種便利手段，在生產礦井的封閉采空區瓦斯抽采和廢棄礦井瓦斯地面開發中具有重大理論和實用價值。

一種瓦斯圈閉形成的判定方法及圈閉瓦斯資源量的計算方法，包括以下步驟：

S1：獲取待評價封閉采空區封閉時間、工作面布置、四周保護或隔離煤柱、工作面回采工藝信息；

S2：獲取待評價封閉采空區開采煤層賦存和地質情況、地質構造、煤層頂底板巖層物理力學性質、含氣巖層的孔隙率和瓦斯體積分數。

S3：獲取待評價封閉采空區導水裂隙帶高度及底板破壞帶深度、巖層導水裂隙角；

S4：進行采場巖層移動穩定后是否構成圈閉判斷，依次從蓋層、側向遮擋屏蔽層、裂隙儲集體和底板遮擋屏蔽層四方面進行判別，如果都滿足設定的條件，則表明該采場巖層移動穩定后構成了圈閉，可進入下一步驟S5；

S5：獲取待評價封閉采空區導水裂隙帶高度、底板破壞帶深度范圍內的鄰近不可采煤層、含氣巖層信息；