煤层注水参数的数量化理论正交设计优化法的研究

应用正交设计优化煤层注水工艺参数的组合，对地质条件稳定的煤层是实现最佳注水效果的一种较好的方法。但是，对于地质条件不断变化的煤层，采用该方法，其效果不一定能满足注水工程要求。为此，针对地质因素为不稳定状态下的煤层及影响煤层注水的地质因素既有定性变量又有定量变量的特征，提出利用数量化理论与正交设计2种方法确定注水工艺参数的最优组合，并进行了工程试验优化研究。试验结果表明，此法节省注水试验工程量，接近实际工程要求。     

深井低空隙率煤层注水技术研究与实践

通过对千米深井低空隙率煤层注水方式的研究,确定了适合3上煤层的注水参数、注水设备和注水工艺;研究了表面活性剂浓度与表面张力大小之间的关系、接触角与润湿效果之随的关系;确定了适合唐口煤矿的表面活性剂为0．2％～0．3％的石油磺酸钠。对1302综采工作面煤层注水后,全尘和呼吸性粉尘的沉降效率达到20％以上,取得了较好的效果。     

段王矿煤层注水可注性指标实验与预判

为提高段王煤矿井下的防尘效果,考察8+9~#和15~#两个主采层的煤层注水可行性.采用实地取样和实验测定方法,测定煤样的原有水分、孔隙率、吸水率和坚固性系数等4个指标,据此判定2个煤层均符合可注水条件.为预判注水效果,实验测定煤的湿润角,得到2个煤层的湿润角均小于90°,表明煤的湿润性好,有利于降尘,注水时无须添加湿润剂.综合考虑煤层裂隙发育程度、煤湿润边角、饱和水分增值、坚固性系数、埋藏深度等因素,运用聚类分析方法,对未来注水综合难易程度做出经验性评估,指出2个煤层均属于比较容易注水煤层的聚类划分类别.根据段王煤矿瓦斯抽采密集钻孔布置实际条件,制定利用瓦斯抽采钻孔的煤层注水工艺方式和工艺参数.     

高位钻场煤层注水防尘技术

针对松软、低透气性、底板起伏大煤层注水防尘效果差的问题,提出了高位钻场煤层注水防尘技术方案.根据11 071工作面煤层实际特点,确定了合理的钻场间距.每个钻场设计了20个钻孔,分为主要钻孔和辅助钻孔,其中主要钻孔湿润工作面前方大部分煤体,辅助钻孔主要湿润高位钻场周围煤体.此外,根据理论分析、计算及实践经验,确定了钻孔技术参数和注水工艺参数.通过分析现场测定注水前后粉尘浓度的数据表明:实施高位钻场煤层注水技术后,工作面各工序产生的粉尘量大幅降低,工作面及平巷的劳动环境显著改善.该成果对松软低透煤层注水防尘具有一定的参考价值和指导意义.     

煤层注水中的水渗流规律及参数确定

为了降低矿井粉尘浓度,采用煤层注水这一从源头上控制煤尘产生的方法,可以保证煤矿安全生产和职工健康。通过分析煤层注水防尘机理与影响水在煤层中渗透的因素,建立了非饱和-饱和二维非稳定渗流的煤层长孔注水湿润问题的动态数学模型,用有限元数值解法求解。确定了长沟峪煤矿-140 m水平北一石门两翼4槽工作面煤层长孔注水的方式与注水参数。为长沟峪煤矿减小粉尘危害探索出了新的途径和方法,从而能有效的降低工作面煤尘浓度,改善工作面作业环境。     

"三软"煤层长钻孔注水防尘技术试验研究

以郑州矿区典型的“三软”煤层综放工作面为对象，试验研究了长钻孔注水防尘技术，取得了“三软”煤层长钻孔注水经验和参数，为郑州矿区类似条件的工作面推广该方法提供了参考。     

综放工作面注水降尘技术

赵庄二号井开采的3#煤层为厚煤层,选用的是综采放顶煤采煤方法,生产过程中粉尘浓度较大,传统的喷雾降尘方法不能够满足现场降尘的需要.为了进一步降低工作面粉尘浓度,改善工作面劳动环境,为创建安全、高效型矿井提供良好的生产条件,文中针对3#煤层孔隙率小、渗透性低、润湿性差等特征,采用混合注水方式进行煤层注水降尘技术分析研究及现场试验.分别从钻孔布置方式、注水封孔工艺、注水工艺及参数和降尘效果等方面进行了阐述,分析了煤层注水对工作面超前支承压力的影响变化,并提出了添加烷基酚聚氧乙烯醚TX-10表面活性剂改善煤体润湿性,增强了煤层注水润湿效果.结果表明,实施注水工艺技术后,煤层水分平均增量为1.61％,全尘平均降尘率达58.71％,呼尘平均降尘率为57.34％,大幅度降低了工作面粉尘浓度;添加润湿剂后,增加了钻孔注水量,缩短了注水时间,扩大了润湿范围,改善了注水效果.实践证明,该套注水降尘工艺用于综放工作面降尘是切实可行的.     

东荣二矿煤层注水工艺优化及应用

为明确煤层注水过程中水分增值的变化规律,确定合理工艺参数,提高煤层注水效果,使用COMSOL4.3b2D开展煤层定压注水数值模拟,并使用SPSS软件对数值模拟结果进行逐步回归,建立了湿润范围关于注水压力、时间和水分增值的综合计算方程.研究结果表明:提高注水压力和时间能够扩大湿润范围,能使煤体的水分含量分布更加均匀;依据建立的综合结算方程和现场实际,并结合经验方法确定的综采工作面注水方案,实施之后粉尘浓度降低72%以上,吨煤瓦斯涌出量降低为原来的1/3左右,日均产量增加1倍左右.     

煤层注水时间与水分增值及影响范围

为研究东荣二矿七号工作面在18 MPa下煤层注水过程中注水时间、影响半径和水分增值之间的关系,根据现场测试结果,运用FEM算法反演计算得到数值模拟注水参数并建立了煤层注水数值模拟模型.运用回归分析法对数值模拟结果进行分析,得出注水时间与水分增值、影响半径的函数.研究结果表明:注水时间是一个以水分增值为二次项,以影响半径为一次项的函数,函数图像为倾斜的凹面,实现了通过煤层注水工程所需的水分增值和影响半径确定最佳注水时间的目的.     

煤层注水降低综采工作面粉尘浓度的研究

通过对煤层注水减尘原理和煤层注水方式的研究,分析钱家营矿以煤层注水为工作面综合防尘措施,提出以煤层注水为工作面综合防尘的主要手段,采取先进的打钻、封孔、注水等方法,可提高煤层注水效果,从而有效的降低工作面煤尘浓度,改善工作面作业环境.     

芦岭矿煤层静压注水试验及装备应用

为了改善在松软煤层浅孔静压注水而引发的封孔困难、工艺复杂和易片帮的情况,在有代表性的芦岭煤矿Ⅱ925综采工作面煤层进行静压注水试验。基于以往的煤层注水理论和煤层实际情况,设计了煤壁浅孔注水方案。通过5种不同的压力进行试验,并基于试验结果的对比分析和筛选,在4种不同压力下添加活性剂进行实验。实验结果表明:低压活性剂注水能提高煤层的注水量,缩短注水时间,并降低了松软煤层注水失败的几率。通过对比,得出结论:低压活性剂静压注水工艺简单,成本低廉,注水成功率较高,并能改善封孔困难、容易片帮等情况。     

应用渗透棒提高煤层注水效果研究

从煤化学角度对煤层注水机理进行基础研究与实验,对影响注水因素进行了综合分析,提出了煤层注水机理的理论模型和完善的煤体孔隙表面润湿机理。通过大量的正交复配试验研制出了具有使用方便、性能良好的注水用渗透棒,并提出了简单易行的渗透棒生产工艺。淮北矿业集团现场实践证明,采用在煤层注水中添加渗透棒较好解决了煤层注水工艺中注水量少,降尘率低等问题,具有良好的推广应用前景。     

煤层长孔注水在长沟峪煤矿的试验研究

为了解决长沟峪煤矿工作面粉尘质量浓度大的问题,采用煤层注水这一从源头上控制煤尘产生的方法,针对长沟峪煤矿-140 m水平北一以北15槽煤层的地质特征,设计了其煤层长孔注水系统及注水参数,并应用于现场.通过现场测试注水前后煤样含水率及粉尘浓度的变化的数据表明:煤层注水能有效降低采煤时各道工序产生的粉尘量,使工作面及顺槽的劳动环境条件大为改善.证实长孔煤层注水技术是一项行之有效的防治粉尘的技术措施.     

三交河煤矿煤体注水及自动加液装置应用研究

通过煤体注水数值模拟表明,当在一定压力作用下钻孔注水时,其渗透范围随着孔径、注水时间的增大而增大,埋深对其影响不大;但对水流渗透影响最大的为岩层中节理、裂隙的发育程度,当节理裂隙较为发育时,水流可渗透到整个煤层.通过现场注水试验,三交河煤矿504工作面进行煤体注水完全达到了煤层内含水率增加1％的要求,总尘浓度降低了65...     

急斜特厚煤层顶煤注水弱化技术试验

针对急斜水平分段放顶煤中顶煤注水弱化问题,采用现场注水弱化工业试验对乌鲁木齐矿区B1+2煤层进行注水弱化研究,对顶煤弱化必要性进行了论证,提出了注水弱化工艺参数,运用光学钻孔窥视仪对注水煤体破坏程度和范围进行了检测,从注水前后效果对比可以得出预注水软化顶煤技术是急斜煤层安全高效开采的有效途径.     

煤层注水水气驱替的理论分析

将根据煤层注水过程实际上是水区逐渐扩大、瓦斯区域逐渐缩小的实际,对注水过程中,水在煤层中的流动状况进行研究,建立注水驱气(瓦斯)的基本理论,建立起渗流与煤层特性、注水工艺参数的定量关系,得到界面处欧拉观点的渗流速度和拉格朗日观点的质点实际速度的关系式,由此得到水前锋到达的位置和时间的关系式,从而建立了煤层注水驱替的基本理论和基本的处理方法,为从理论上研究煤层注水预防冲击地压提供方法和途经.     

公乌素地区16号煤层注水渗透系数的实验研究

通过实验的方法对公乌素地区16号煤层煤样注水渗透系数进行测定。研究表明,其渗透系数随体积应力的增加呈负指数规律衰减,随孔隙水压力的增加呈正指数规律增加,随开采深度的增加逐渐减小。研究结果对该地区16号煤层的注水、瓦斯抽放等工程实践具有一定的意义。     

螯合剂对煤体性质的影响

煤矿进入深部开采后,煤体的力学性质发生改变,致使煤层的可注性降低,且煤层注水效果随着时间的推移逐渐变差。选用螯合剂增加煤层注水效果,通过实验分析发现:所注低渗透煤层中含有一定量的矿物质,螯合剂亚氨基二琥珀酸四钠(IDS)可以使矿物质解络成离子,使原本处于封闭状态的孔隙被疏通,水在煤层中的流动性增强;煤层中矿物质离子的浸出量随螯合剂IDS质量浓度增加逐渐增大, IDS用量在质量浓度为2 000 mg/L时性价比最高;IDS作用后煤样的冲击倾向性下降;含硫矿物质(例如黄铁矿)中金属离子被螯合后硫被释放,从源头上减少了硫的含量,同时IDS又是可降解环保型螯合剂,其使用对环境无毒性影响。煤层注水添加螯合剂为复合动力灾害防治提供参考。