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煤层采动对天然气井水泥环影响规律
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作者 王旭东 武书军 +4 位作者 任玺宁 张燊 杨胜利 翟瑞昊 马瑜谦 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期35-45,共11页
我国多地存在煤与天然气资源赋存压覆情况,传统上煤与天然气开采相互避让、互不影响,不仅极大地降低了生产效率,且造成了资源浪费。为了解决这一难题,以新街煤矿为工程背景,采取留设天然气走廊方式保护天然气井以实现煤与天然气同时开... 我国多地存在煤与天然气资源赋存压覆情况,传统上煤与天然气开采相互避让、互不影响,不仅极大地降低了生产效率,且造成了资源浪费。为了解决这一难题,以新街煤矿为工程背景,采取留设天然气走廊方式保护天然气井以实现煤与天然气同时开采。水泥环作为保护天然气井套管的保护层,其完整性直接影响套管的稳定。多煤层重复采动条件下所造成的覆岩运移使得水泥环在局部区域损伤,造成套管破裂甚至毁坏导致天然气泄漏。因此研究煤层采动下水泥环应力演化规律、失稳形态及位置尤为重要。制备水泥石标准试件,设置常温与大埋深时不同温度对照组研究水泥石力学强度以及破坏特征。结果表明:高温情况下水泥环抗压强度显著提高,且主要破坏形式为剪切破坏,应重点关注水泥环在采动影响下环身剪切应力峰值强度。数值分析天然气井水泥环在采动影响下环身位移弯曲规律、应力演化特征、塑性区分布区域。结果表明:由于煤层回采形成采空区导致上覆岩层运移,且气井两侧工作面交替开采使水泥环处于向左侧弯曲变形再向中轴回正的过程,导致煤层及顶底板处以及井口处出现扭曲现象,使得剪切应力主要集中于井口以及煤层与顶底板位置,更易出现应力集中导致破坏水泥环的完整性。因此为了保证天然气井套管安全生产,需要在地表以及煤层处水泥环进行加固,保证水泥环的稳定性。 展开更多
关键词 煤与天然气共 水泥环完整性 煤层重复 覆岩运移 应力演化规律 剪切破坏 套管加固
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煤层采动底板变形破坏过程多参数精细感知方法研究 被引量:3
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作者 姚多喜 刘畅 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期44-52,共9页
煤层采动过程中,通过测试参数感知底板变形破坏过程是采场地质保障的有效方式。利用有限差分法构建煤层采动底板破坏数值模型,获取塑性区的分布和演化特征,结果显示底板破坏深度为21 m。在煤层底板钻孔中植入电缆和分布式光纤,通过对电... 煤层采动过程中,通过测试参数感知底板变形破坏过程是采场地质保障的有效方式。利用有限差分法构建煤层采动底板破坏数值模型,获取塑性区的分布和演化特征,结果显示底板破坏深度为21 m。在煤层底板钻孔中植入电缆和分布式光纤,通过对电极电流值和光纤应变的连续采集,获得采动效应下的特征参数图谱,进一步分析底板的变形破坏程度。结果表明:电极电流的初始值在40 mA以上。随着工作面的推进电流值轻微升高,当工作面推进到孔口附近时,电流降到1 mA以下,岩层破坏;光纤测试方面,随着工作面的推进光纤应变不断增大,当工作面靠近孔口时,光纤应变峰值为8.589×10^(−3),之后岩层破裂,能量释放,光纤应变回弹。电极电流和光纤应变参数图谱显示底板的变形破坏过程分为4个阶段,分别为无影响阶段、微影响阶段、显著影响阶段和破坏阶段。监测数据对底板变形破坏过程起到了良好表征作用,但存在一定差异,具体表现在超前应力和破裂伊始的感知上,电极电流的响应要略早于光纤应变。电极电流的结果显示底板破坏深度为20.8 m,光纤应变的结果显示底板破坏深度为21.0 m。构建电极电流值和应变值的核密度图,对于底板浅部的监测点,数据点离散程度较大;而埋深较大的监测点受动效应影响较小,回采过程中数据点分布较为集中,离散程度较小。通过多测试参数联合感知,实现煤层采动底板变形破坏过程的精细表征和评价。 展开更多
关键词 煤层采动 底板破坏 多参数表征 精细化探测 光纤监测
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倾斜煤层采动影响下的挤压变形区移动变形特征分析 被引量:3
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作者 董建辉 李海军 +2 位作者 涂昌鹏 邱茂 陈静 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第10期3881-3886,共6页
以重庆南桐矿区为工程背景,通过三维数值模拟方法,对倾斜煤层在三种不同开采宽度工况下上覆岩层移动挤压变形区特征进行了研究。结果表明:采宽由80 m增加到160 m时,煤层与岩层交接处应力变化较小,挤压变形区地表下沉速度较为缓慢;采宽由... 以重庆南桐矿区为工程背景,通过三维数值模拟方法,对倾斜煤层在三种不同开采宽度工况下上覆岩层移动挤压变形区特征进行了研究。结果表明:采宽由80 m增加到160 m时,煤层与岩层交接处应力变化较小,挤压变形区地表下沉速度较为缓慢;采宽由160 m增加到240 m时,煤层与岩层交接处应力变化非常显著,挤压变形区地表产生明显下沉;不同的开采工况下,挤压变形区沉陷位移都会出现一个峰值,且位于开采区下山方向,挤压变形区沉陷值受水平应力影响较小,走向和倾向方向的沉陷值以该峰值曲线呈中心对称。 展开更多
关键词 倾斜煤层采动 挤压变形 数值模拟 FALC3D
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突水预测的采动煤层底板相似模拟方法研究 被引量:5
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作者 朱第植 王成绪 +1 位作者 许庭教 童宏树 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 1999年第5期37-42,共6页
以淮北朱庄矿Ⅲ616 综采工作面为原型建立了相似模型,模拟工作面回采过程中的应力和位移变化。模拟结果表明:由切眼向前开挖至45~50 m ,老顶岩层初次断裂失稳,底板岩层压张应力差最大,采动造成的底板变形破坏深度在16 ... 以淮北朱庄矿Ⅲ616 综采工作面为原型建立了相似模型,模拟工作面回采过程中的应力和位移变化。模拟结果表明:由切眼向前开挖至45~50 m ,老顶岩层初次断裂失稳,底板岩层压张应力差最大,采动造成的底板变形破坏深度在16 m 以上,为突水危险地段;与数值模拟方法相拟合,计算采动造成的底板应力变化,选取Drucker-prager 屈服条件作为判断岩石是否破坏为突水判据,由煤层底板塑性区分布图反映,当开挖至49 m 左右时,底部导升区和上部采动破坏带基本贯通,可能发生突水。据此对工作面进行了布置,并采取了相应防范措施。 展开更多
关键词 突水 底板 数值模拟 突水预测 煤层
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受采动影响煤层水力冲孔增透技术试验研究 被引量:3
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作者 张建 石必明 +2 位作者 李平 穆朝民 郭良经 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第11期55-58,69,共5页
以张集矿北区为研究对象,介绍了在保护层开采后未及时进行瓦斯抽采,煤岩体重新压实条件下水力冲孔的现场试验过程,并与仅进行保护层开采的卸压增透和在未受采动影响的实体煤层中进行水力冲孔的卸压增透现场试验效果进行了对比。结果表明... 以张集矿北区为研究对象,介绍了在保护层开采后未及时进行瓦斯抽采,煤岩体重新压实条件下水力冲孔的现场试验过程,并与仅进行保护层开采的卸压增透和在未受采动影响的实体煤层中进行水力冲孔的卸压增透现场试验效果进行了对比。结果表明,在受采动影响的煤层中进行水力冲孔,对煤层进行二次卸压,可使水力冲孔的有效抽采半径增大到16 m,使瓦斯抽采率提高到46%,并且在受采动影响的煤层中进行水力冲孔可降低水射流的破煤压力。 展开更多
关键词 水力冲孔 影响煤层 保护层 二次卸压 增透 水射流
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煤层重复采动对水渠稳定性及渗漏性影响评价 被引量:10
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作者 曹晓毅 刘小平 田延哲 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期93-98,共6页
为了科学评价煤层重复采动对拟建水渠工程安全性的影响程度,围绕"采煤安全"、"水渠安全运行"这两条主线,在现场调研的基础上,采用理论分析、数值模拟和概率积分法等手段,对重复采动影响下水渠的变形特征进行了分析... 为了科学评价煤层重复采动对拟建水渠工程安全性的影响程度,围绕"采煤安全"、"水渠安全运行"这两条主线,在现场调研的基础上,采用理论分析、数值模拟和概率积分法等手段,对重复采动影响下水渠的变形特征进行了分析评价。首先从地层的工程地质结构、水文地质结构、力学结构和开采结构4方面分析了岩土体的结构特征,利用FLAC3D对各煤层开采引发的导水裂隙带发育高度的变化规律进行了模拟分析,同时,根据地表移动和变形预计结果,分析了重复开采引发的地表下沉、倾斜变形及水平变形对水渠坝体的影响。结果表明:多煤层开采后导水裂隙带不会波及到水渠内的地表水,不会影响采煤安全;重复采动会引起水渠不同程度的沉降,堤体地面标高由69.34 m沉降至65.50 m,沉降后的堤体顶面比设计水面降低了1.94 m,过水断面由580 m2减少至196 m2,设计流量将损失66%,对水渠安全运行构成影响。 展开更多
关键词 煤层重复 损害 水渠下 变形
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采动覆岩变形分布式光纤物理模型试验研究 被引量:14
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作者 程刚 施斌 +2 位作者 张平松 朱鸿鹄 许星宇 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期926-934,共9页
采动覆岩变形破坏对开采巷道的安全构成威胁,同时易造成地面塌陷,对地面构筑物的安全和地质环境产生影响。因此,对煤层采动覆岩变形进行监控,具有重要的现实意义。论文针对煤层采动覆岩变形破坏的一般规律,利用分布式光纤感测技术,开展... 采动覆岩变形破坏对开采巷道的安全构成威胁,同时易造成地面塌陷,对地面构筑物的安全和地质环境产生影响。因此,对煤层采动覆岩变形进行监控,具有重要的现实意义。论文针对煤层采动覆岩变形破坏的一般规律,利用分布式光纤感测技术,开展了采动覆岩变形物理模型试验研究。采用将感测光缆竖直植入物理模型内部的布设方法,获得了煤层采动过程中覆岩变形分布式监测结果。将光纤测试结果与常规近景摄影结果进行对比,结果基本吻合;同时,揭示了采动覆岩变形破坏规律和覆岩离层的演化过程。利用经验公式计算得出"导高"均值约为30.6cm,这与光纤监测数据分析估算得到的30cm基本一致。试验结果表明:将分布式光纤感测技术引入采动覆岩破坏模型试验是可行且准确的,为以后的相关研究提供了一种新的思路与方法。 展开更多
关键词 煤层采动 覆岩变形 分布式光纤感测技术 模型试验
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