煤炭学报

作者：郝鹏程, 王创业, 刘猛, 曹望坤, 李翔, 袁淑霞, 吴松, 齐文娇,

关键词：煤炭地下气化, 采收率, 气化腔, 煤层强度, 渗透率,

中深层煤炭地下气化是新型的煤炭利用技术，尚缺乏采收率评价标准。剩余煤墙强度和气体渗透性是气化后地层安全性的重要评价指标。为确保气化后地层安全性，基于强度和渗透性理论，采用有限元法对多因素影响下煤层应力分布状态进行分析，得到不同载荷作用下煤层产生裂纹的临界条件，确定不同形状气化腔、不同厚度煤层以及不同地层压力和工作压力下的最小预留煤墙厚度；采用Darcy定律对煤层渗透率进行分析。根据强度和渗透率计算地下气化过程可用于气化的煤量，结合煤炭采区回采率和油田原油采收率定义煤炭地下气化采收率，并针对不同煤层厚度、不同形状气化腔进行了采收率计算。研究结果表明，煤炭地下气化无法以回采率衡量其采收率，因气化腔的圆柱/圆锥形状特点，其采收率低于煤炭开采过程的回采率，预留安全煤墙后，煤炭地下气化采收率进一步降低。随着煤墙厚度的增加，采收率逐渐降低，但煤墙厚度对厚煤层影响较小，对薄煤层影响较大。煤层越厚，需要预留的最小煤墙厚度越大，但采收率越高，尤其是梨形气化腔更是如此。与煤炭开采不同，煤炭地下气化采收率受煤层厚度影响较大，如果采用梨形气化腔，薄煤层的开采价值较低。煤炭地下气化解决了深层煤炭的开采利用问题，由于国内外尚未建立起煤炭地下气化采收率评价方法，该研究结果可为煤炭地下气化选址、资源评价和气化工艺的制定提供参考，也可为煤炭地下气化采收率标准的制定提供参考。

来源：2023年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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