金佳矿7#煤层掘进工作面突出预测理论与实践

基于煤与瓦斯突出流变—突变机理,探讨了金佳矿7#煤层掘进工作面采用放炮后落煤瓦斯涌出量动态指标预测突出危险性,确定了指标临界值,并介绍了初步试验效果。     

金佳矿7^#煤层掘进工作面突出预测理论与实践

基于煤与瓦斯突出流变一突变机理，探讨了金佳矿7^#煤层掘进工作面采用放炮后落煤瓦斯涌出量动态指标预测突出危险性，确定了指标临界值，并介绍了初步试验效果。     

掘进面瓦斯预抽指标临界值的研究与应用

为了确定山西小回沟煤矿掘进工作面采取瓦斯预抽措施时的瓦斯含量临界值,发挥瓦斯预测预报作用,以2#煤层为例,采用矿井瓦斯涌出量预测方法反推瓦斯涌出量达到3. 0 m3/min时的瓦斯含量。分析了指标临界值计算偏大的原因,并利用掘进速度将瓦斯含量临界值修正为6. 42 m3/t;统计了小回沟矿2#煤层掘进工作面瓦斯含量预测和瓦斯涌出量测定结果,利用"三率法"的原理对修正后的临界值的敏感性进行了考察。研究结果可用于掘进工作面瓦斯预测预报工作。     

工作面突出预测敏感指标和临界值的确定探讨

突出工作面危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。在实际应用中应针对各煤层发生煤与瓦斯突出的特点和条件试验确定工作面预测的敏感指标和临界值,并作为判定工作面突出危险性的主要依据。     

工作面突出预测敏感指标和临界值的确定

突出工作面危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。针对不同的矿井或煤层。突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。在实际应用中应针对各煤层发生煤与瓦斯突出的特点和条件试验确定工作面预测的敏感指标和临界值，并作为判定工作面突出危险性的主要依据。     

金能煤矿瓦斯赋存规律研究

矿井瓦斯的生成、运移、赋存及释放,同地质历史时期的各种变化紧密相关,煤体中赋存瓦斯的多少不仅对煤层瓦斯含量大小有影响,而且还直接影响到煤层中瓦斯流动及其发生灾害的危险性大小.如今煤层中所保存的瓦斯含量取决于瓦斯向地表运移的条件与煤层储存瓦斯的性能,瓦斯的赋存与该区域地质构造、埋藏深度、煤层厚度等都有很大关系,瓦斯治理工作是矿井安全工作的重点之一.研究清楚现阶段瓦斯的赋存规律,对于进行防治煤与瓦斯突出、预测下一开采水平的瓦斯分布规律及瓦斯突出危险性都有重要的指导意义.文中提出目前影响煤层储气的条件有区域地质构成、采矿工作、煤层顶底板泥岩厚度及煤层埋藏深度、上覆基岩厚度.为了能够超前防治矿井瓦斯灾害,通过讨论目前影响煤层瓦斯含量的主要因素和瓦斯赋存的地质因素,分析煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量影响因素,研究了金能煤层瓦斯赋存和瓦斯涌出规律,根据这些影响因素再结合煤层瓦斯赋存状况以及煤层瓦斯的储量的概述对金能煤矿做出了瓦斯赋存规律的研究分析.     

利用"球壳失稳"理论确定煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值

通过实验分析得出了马家沟矿9-12、12煤层初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的线性关系,从而确定了马家沟矿深部水平9-12、12煤层煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值,为深部水平煤与瓦斯突出预测提供了依据.     

潘一矿煤钻屑瓦斯解吸指标Δh2值的突出敏感性及其临界值

针对中国工作面突出预测敏感指标及其临界值的研究现状,通过理论分析、实验室实验和现场测试等方法,提出采用煤钻屑瓦斯解吸指标Δh2值作为工作面突出的判定理论和敏感指标的判定方法,以潘一矿13-1煤层采掘工作面为研究对象,选用"三率"法和"灰色关联"分析方法对提出的理论进行了验证。采用钻屑瓦斯解吸指标Δh2作为采掘工作面突出的判定方法,解决了敏感指标间相互交叉的问题和临界值模糊性难题,提高了敏感指标的适应性。     

潘三矿11-2煤层瓦斯赋存主控因素分析

为了研究淮南潘三矿11-2煤层的瓦斯赋存规律和主控因素,运用瓦斯地质理论和线性回归的方法,结合潘三矿地质勘探期间瓦斯地质资料和现场实测瓦斯数据,分析了11-2煤层瓦斯赋存特征,探讨了煤层瓦斯赋存与埋藏深度、地质构造、顶底板岩性、煤厚和煤体结构之间的关系。结果表明:煤层埋深、地质构造和顶板岩性是影响11-2煤层瓦斯赋存的主要控制因素,煤厚增加使得瓦斯含量也相应增大,构造软煤的不均匀分布在一定程度上增大了瓦斯突出危险性,从而为潘三矿煤与瓦斯突出危险性预测提供了依据。     

煤与瓦斯突出综合预测指标临界值的优化

为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性、保障采掘工作面的安全、高效推进和降低防突工程成本,根据"三率"(预测突出率、突出预测准确率、不突出预测准确率)各自具有的合理区间属性和权重,以张集煤矿采掘工作面为例,采用区间数关联决策方法,得出综合预测指标F′的最优化区间为[370,380];根据加权灰靶决策方法,得出预测指标临界值排序为400、390、380等;取最优化区间和排序靠前的临界值的交集,得到煤与瓦斯突出综合预测指标F′的临界值为380,并开展现场应用。结果表明,考虑评价指标的区间属性,并取预测指标区间与排序靠前的临界值的交集作为煤与瓦斯突出预测综合指标F′的最优临界值方法是合理的。     

基于电磁辐射原理的煤与瓦斯突出危险性预测

为实现煤与瓦斯突出危险性的动态、连续预测,根据煤岩强度统计损伤理论,分析煤岩电磁辐射强度与应力关系,建立不同泊松比煤岩动力灾害与电磁辐射响应模型。利用基于该模型研制的KBD7在线式电磁辐射监测仪,对沈阳煤业集团红菱煤矿1200工作面集中运输巷和1204工作面回风顺槽进行连续监测,预测两工作面的煤与瓦斯突出危险性。结果表明:电磁辐射强度与常规预测指标、煤与瓦斯突出危险性有很好的相关性;1200掘进工作面电磁辐射临界值为49 mV,煤与瓦斯无突出危险预测准确率为100%,有突出危险预测准确率在70%以上;1204工作面未预测出瓦斯突出危险情况。该方法可实现煤与瓦斯突出危险性的非接触、动态、连续、定向及区域性监测,为煤矿安全生产提供了技术支持。     

不同性质外液对煤与瓦斯突出防治效果影响

针对煤层注水防止工作面煤与瓦斯突出问题,以七台河新兴煤矿92#煤层工作面生产条件为背景,采用数值模拟研究和现场工业试验相结合的方法,研究了注入介质为纯水和表面活性剂溶液时,其对工作面钻孔围岩塑性浸润区和工作面垂直应力分布规律的影响。结果表明:具有煤与瓦斯突出危险的回采工作面预采煤体注液后,能够降低应力峰值、增加峰值距、扩大应力增高区的覆盖范围,从而使防突效果提高;防突效果的提高程度与所注入的外液性质有关,表现为表面活性剂溶液强于纯水;钻孔注液后,孔间塑性浸润区的发展状态与注液压力及所注入的流体介质性质有关。相同流体介质条件下,注液压力越大,塑性浸润区的发育范围也越大;在纯水中加入表面活性剂之后,其孔间塑性浸润区的发育不仅范围更大,速度更快,且在各方向上更为均匀。该研究对注水防止煤与瓦斯突出具有很好的实际指导意义。     

利用“球壳失稳”理论确定煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值

通过实验分析得出了马家沟矿9—12、12煤层初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的线性关系，从而确定了马家沟矿深部水平9—12、12煤层煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值，为深部水平煤与瓦斯突出预测提供了依据。     

低透气性严重突出危险煤层瓦斯强化抽采设计

为了解决低透气性严重突出煤层的突出危险性问题,以沈煤集团红菱煤矿为例,对具有低透气性严重突出危险煤层的瓦斯抽采设计问题进行了相关探讨。通过对瓦斯实际抽采效果的考察结果的分析表明:南翼下三区-780 m水平南石门南12煤工作面所布置的瓦斯抽采巷道以及瓦斯强化抽采钻孔,很好地发挥了孔群的增透效应,所采用预抽煤层瓦斯措施可以有效降低煤层瓦斯含量,消除煤层的突出危险性。该成果对低透气性严重突出煤层的消突技术手段具有一定的参考价值和指导意义。     

新安煤矿顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术参数研究

本文选用新安煤矿17#煤层111706采煤工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究17#煤层合理的预抽瓦斯技术参数值。通过对该矿17#煤层111706工作面预抽瓦斯数据分析得出:预抽试验区采用交叉布孔法预抽量可提高40%,Φ94 mm大直径钻孔预抽量比Φ65 mm直径钻孔增加34%,以预抽率作为17#煤层预抽防突有效性指标是可行的。预抽率大于25%时,就可以达到消除煤与瓦斯突出危险。但只有预抽率达到30%以上,钻屑检验指标K1才不会超标。钻场内钻孔抽采瓦斯浓度大于巷道钻孔抽采瓦斯浓度可达1倍,其最小封孔深度应不小于5 m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m范围内。     

采掘工作面煤与瓦斯突出预测专家系统的研制

在全面分析了采掘工作面煤与瓦斯突出影响因素的基础上 ,构建了突出预测推理知识模型 ,借助XF6 .1开发工具 ,结合焦作东部矿区实际地质构造 ,设计实现了基于Windows平台的工作面煤与瓦斯突出预测专家系统 ,结果表明 ,此专家系统能以专家级水平对王作面煤与瓦斯突出灾害做出比较准确的预测 ,从而保障煤矿的安全生产。     

羊叉滩井田瓦斯分布的构造控制

针对羊叉滩井田地质构造及特征,分析了地质构造对二叠系煤层中瓦斯分布的控制作用.研究表明:该区煤层瓦斯分布主要受控于两河口向斜构造的影响.向斜轴部地应力相对集中、煤层埋藏较深,瓦斯质量浓度也明显较大;而向翼部,随煤层埋藏变浅,煤层中瓦斯的质量浓度也逐渐降低.整体而言,由于井田内次级构造发育,瓦斯质量浓度较高,具有瓦斯突出危险性.     

煤层巷道预排瓦斯带的流固耦合效应数值模拟

针对在研究本煤层瓦斯涌出规律时,没有准确方法确定煤层巷道预排瓦斯带宽度的问题,基于瓦斯渗流和煤岩变形理论,建立含瓦斯煤岩体瓦斯渗流方程和煤岩巷道变形场方程,确立了煤层巷道预排瓦斯带流固耦合数学模型,以沁水煤田综掘煤层巷道作为实例进行数值模拟计算,研究得出含瓦斯煤岩巷道损伤的时空演化规律.提出基于示踪原理的实测煤层巷道预排瓦斯带宽度的方法,实测考察与数值计算结果具有一致性.研究提出的方法能够解决煤矿工作面瓦斯涌出量预测精度问题.     

3102掘进工作面瓦斯突出危险性预测及分析

在3102巷掘进过程中,工作面瓦斯涌出量较大,达到0.2%～0.3%,致使回风流瓦斯体积分数超过0.5%,巷道瓦斯涌出量超过了3m3/min。同时在探水过程中,经常发生卡钻现象,致使探水工作无法达到预计的长度。针对这种情况,对3102掘进工作面采用单顶指标法和综合指标法来鉴定该煤层是否具有瓦斯突出危险性。     

基于多元回归分析的瓦斯灾害预测

为了解决瓦斯灾害给煤矿带来的安全生产问题。以多元线性回归方法为基础,通过对铁法大刑矿4_(-2)煤层含煤岩系的沉积环境,岩性组合特征,煤层顶、底板岩性及其隔气、透气性能、煤的变质程度、区域地质构造、水文地质条件、火成岩的侵入与覆盖作用、以及煤层埋藏深度影响因素进行分析,对未采区煤层瓦斯涌出量进行预测。研究结果表明,矿井开采煤层瓦斯突出危险区域主要为煤层瓦斯含量较大的地质构造与火成岩体破坏相组合的块段。该成果对大兴矿的安全生产具有重要的现实意义。