瓦斯排放与煤体变形规律试验研究

针对影响煤体中瓦斯运移与排放的应力因素，通过大煤样的瓦斯排放试验研究，揭示了顺序加载与逆序加载下的煤体变形与瓦斯排放量以及排放时间的相关性。试验结果表明；无论何种加载方式，煤体变形与瓦斯排放量服从抛物线方程：ε=aq^2＋bq-c；煤体变形与排放时间存在非线性关系：ε=t/（a1＋b1t）。但不同的加载过程影响回归系数与煤体应力的关系。这些结论对煤矿的瓦斯抽放以及煤层气开发具有参考价值。     

瓦斯排放过程中煤体有效应力规律的实验研究

以潞安矿区3号煤层煤为样本,在实验的基础上,研究了瓦斯排放过程中煤体孔隙压力、有效应力的变化规律,揭示了煤体孔隙压力、有效应力以及等效孔隙压系数随时间的变化规律。实验结果表明,煤体的有效应力与瓦斯排放时间服从对数规律,即iσ=ailn（t）＋iσ0;煤体的等效孔隙压系数与瓦斯排放时间服从对数规律,即α=α0-cln（t）,并且在此过程中,煤体的等效孔隙压系数值是瓦斯排放时间的函数。实验结果对研究煤层中瓦斯的流动规律以及煤层气的开发具有重要的参考价值。     

安林煤矿八采区延深段水力冲孔技术研究

水力冲孔通过冲出一定量的煤炭和排放部分瓦斯,使煤体的应力降低,周围煤体得到不同程度的卸压,从而使煤体的透气性系数提高,增大了瓦斯的自然排放量和抽采量。     

考虑损伤的含瓦斯煤有效应力方程

 煤层开采和瓦斯抽放引起的煤体损伤演化不仅使煤体力学性质发生改变,而且还影响煤与瓦斯的相互作用。本文基于损伤力学与多孔介质理论,并考虑煤体吸附瓦斯膨胀变形效应,建立了压缩条件下含瓦斯煤体的有效应力方程,得到了与含瓦斯煤体损伤演化相关的孔隙压有效应力系数和吸附有效应力。利用含瓦斯煤体有效应力方程和线弹性本构模型,计算分析了不同应力条件下含瓦斯煤体的变形与有效应力系数演化特征。结果表明,计算值与试验结果一致性较好,可以有效描述含瓦斯煤体的损伤力学行为。     

温度对型煤性能影响的试验

针对利用煤层瓦斯抽采并防治瓦斯灾害的问题.本文利用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,进行不同温度条件下的三轴压缩破坏试验和渗透特性试验,探索煤体温度在瓦斯抽采和预防煤与瓦斯灾害中的作用.结果表明:(1)煤体的强度随着温度的增加而降低;(2)煤体变形过程中的渗透性变化趋势有一致性,它与变形量直接相关,受温度影响很小;(3)控制煤体温度是提高瓦斯抽采效果的一个合理有效的措施.     

煤体有效应力与膨胀应力之间关系的分析

有效应力公式是研究岩体和流体相互作用的基础公式之一,为了更加真实的描述煤体的受力状态,采用理论分析和试验分析的方法,分析了这种由于煤吸附瓦斯发生膨胀在约束条件下所产生的膨胀应力与有效应力的关系,并得出了膨胀应力与有效应力之间的关系式。分析可知,煤吸附瓦斯将发生膨胀变形,吸附量越大,膨胀变形越大,当这种变形受阻时将会产生膨胀应力膨胀应力的存在,将使煤体应力增加,煤体强度降低,煤体更易破碎,将增加煤与瓦斯突出的危险性。     

含瓦斯煤体非线性应力-应变模型研究

含瓦斯煤体的应力-应变本构模型是煤岩工程领域研究的一个重要课题。结合不同含水率与围压下的含瓦斯煤体应力-应变曲线发展特点,采用邓肯-张双曲线模型、指数模型以及修正的邓肯-张模型对含瓦斯煤体常规三轴压缩试验的应力-应变曲线进行了拟合,并从强度与变形特征角度展开了对比分析。研究结果表明:相对于邓肯-张模型及指数模型而言,修正的邓肯-张模型能更好地反映含瓦斯煤体强度随围压与饱和度变化的规律,破坏强度理论值与实测值的相对误差都在5%以内;模型切线模量理论值虽较实测值偏低,但作为材料变形参数设计值是偏安全的。     

含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合数值模拟

根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,并引入煤体变形过程中细观单元损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合作用模型·应用该模型模拟研究了煤矿开采诱发的煤与瓦斯突出过程、突出前后煤体中瓦斯压力的变化规律以及采动影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律,这对于进一步深入理解煤与瓦斯突出机理、瓦斯抽放作用机制等并采取相应的预防和控制措施等具有重要的理论和实践意义·     

煤岩体吸附、解吸瓦斯过程中动态变形特性的研究进展

为了深入了解煤体吸附、解吸瓦斯过程中发生变形的这一特殊力学行为的研究成果,采用查阅文献资料和综合分析的方法,对煤体的吸附、解吸变形机理,煤体吸附、解吸变形测试方法,吸附、解吸变形影响因素以及对瓦斯运移的影响等相关问题的最新进展进行了全面总结,在综合分析的基础上,紧密结合工程实际提出了在突出演化机制、突出危险性辅助预测方法和瓦斯抽放等领域的进一步研究方向,为今后有效控制瓦斯灾害和开发相应的防治技术提供了可靠的参考资料.     

穿层钻孔周围煤体次生应力变形及瓦斯流动规律的研究

从煤层钻孔周围煤体发生的次生应力和变形出发，建立了受煤体次生应力，瓦斯压力等因素影响的煤体变透气性系数的新数学模型，并以改进了钻孔周围瓦斯流动的本构方程，通过对白皎煤矿２０１０２试验区穿层钼孔周围瓦斯流场的解算，证明该模型的本构方程与实际相符，同时对常，变透气性也做了对比。     

钻孔抽放瓦斯流固耦合分析及数值模拟

钻孔抽放瓦斯是中国利用和治理煤层瓦斯最主要的方法。随着开采深度的加深,地应力场等因素对瓦斯渗流的影响越来越明显。基于对煤层瓦斯一系列的假设的基础上,考虑了地应力、煤层瓦斯压力变化对煤体骨架产生的变形的影响,推导出了孔隙率、渗透率的表达式。运用多孔介质渗流的基本定理和流固耦合的基本理论得出了瓦斯流固耦合控制方程。运用多物理场耦合分析软件对钻孔抽放下的瓦斯渗流场进行了模拟分析。得到了钻孔抽放条件下瓦斯压力的分布、不同的埋藏深度下以及不同的钻孔参数（抽放负压、钻孔半径）对瓦斯渗流场的影响。分析模拟结果可以对现场     

煤层瓦斯流固耦合渗流的二维数值模拟

将渗流力学与弹塑性力学相结合,考虑煤层瓦斯和煤体骨架之间的相互作用,建立了煤层瓦斯运移的数学模型,并给出其数值解。对煤层瓦斯渗流方程和煤体变形场方程分别进行离散,得到其相应的泛函方程,根据有限元法原理推导出其耦合求解方法,最后进行了实例计算。     

含瓦斯煤岩导电特性研究综述

随着我国煤炭开采及瓦斯抽采向更深层开发，对含瓦斯煤岩的导电特性评价技术要求更高，尤其是利用导电性预测深部高瓦斯煤岩层。本文系统梳理了近年来国内外含瓦斯煤岩导电性（煤电阻率）研究的相关文献，着重分析了应力变化、孔隙特征、变质程度以及煤岩吸附和解吸瓦斯过程中煤电阻率的变化机理，得出主控因素有：导电方式、残余形变、水-气置换等。为了实现从定性划分瓦斯带分布到定量计算瓦斯含量、煤矿安全开采过程中高瓦斯带预警以及瓦斯抽采过程中瓦斯含量精准预测，应从地球物理测井角度出发，深入剖析煤岩瓦斯含量与电阻率变化量间的定量关系，明确含瓦斯煤岩的导电机理，将是未来该领域的研究方向和发展趋势。     

煤岩瓦斯抽放固结数学模型及应用

基于煤岩弹性变形理论和瓦斯渗流理论,建立了煤岩瓦斯抽放的弹性固结数学模型,给出了模型的有限元离散方程,并开发了相应的数值计算程序.利用建立的模型和程序模拟了辽宁某瓦斯抽放井抽放过程,结果表明由于考虑了煤岩应力和变形对瓦斯渗流的影响,瓦斯压和应力分布更符合实际情况,这为煤层瓦斯抽放模拟提供了一个新的手段.但没有考虑煤岩破坏对瓦斯渗流的影响是模型的一个缺陷.     

软、硬煤残余瓦斯含量差异性研究

针对具有软煤分层的突出煤体,为了更加准确地检验瓦斯抽采效果,必须研究瓦斯抽采后软、硬煤残余瓦斯含量之间的差异性.基于抽采条件下的瓦斯渗流场分析,考虑了煤层中存在软煤条件下对瓦斯流动及煤层的综合影响,通过建立瓦斯流固耦合方程,并结合钻孔抽采瓦斯的初始条件和边界条件,运用多物理场耦合分析软件模拟了抽采条件下软、硬煤的残余瓦斯含量的差异性.数值模拟结果表明:在相同的抽采时间内,软煤的残余瓦斯含量始终高于硬煤,软煤瓦斯含量降到8 m3/t需要180 d,硬煤瓦斯含量降到8 m3/t需要162 d.     

艾维尔沟矿区碎软难解吸煤层瓦斯运移规律

为了掌握艾维尔沟矿区主采煤层的瓦斯运移规律、指导瓦斯抽采工作，实测了煤层多元物性参数、建立了含瓦斯煤体多场耦合模型，通过数值模拟分析了瓦斯运移特性。研究表明：矿区主采的4号、5号和6号煤层存在煤层碎软、瓦斯含量高、透气性差等不利因素，抽采难度大。随着抽采时间增加，钻孔周围基质瓦斯压力和裂隙瓦斯压力均按照一元二次函数关系规律性减小。基质瓦斯压力与裂隙瓦斯压力在抽采初期降低速度基本一致，但随抽采时间增加，裂隙瓦斯压力下降速度明显快于基质瓦斯压力，二者之间的压力差也越来越大。5号煤层裂隙瓦斯压力和基质瓦斯压力的降低速度、裂隙中渗流速度及基质中瓦斯解吸扩散速度较4号和6号煤层慢。为提高矿区抽采效果，应采取强化瓦斯抽采措施改善煤层透气性等物理性质，以提高煤层裂隙瓦斯渗流速度，促进基质瓦斯解吸扩散，5号煤层应采取相对更加有效的增透措施。     

贵州煤层气不易抽放的原因探讨

煤层气是威胁贵州煤矿安全的重要因素之一，同时煤层气又是清洁能源，大量高浓度的抽放出煤层气具有十分重要的意义。探讨贵州煤矿煤层气不易抽放的原因，为找到适合贵州抽放煤层气的有效方法提供依据。     

瓦斯抽放在低瓦斯矿井瓦斯防治中的应用

为了解决高产高效工作面多瓦斯涌出源、瓦斯涌出量大的问题,结合矿井的地质开采条件,提出了实施综合瓦斯抽放方法,即开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯边采边抽、本煤层抽放瓦斯、采空区瓦斯抽放等多种方法在一个工作面的综合应用。此方法在空间和时间上为瓦斯抽放创造更多的有利条件,将钻孔抽放与巷道抽放结合起来,大幅度提高了瓦斯抽放率,从而降低瓦斯抽放成本,保证了矿井安全生产。     

煤与瓦斯突出固气耦合方法研究

为了解决煤与瓦斯固气耦合的预测问题.煤与瓦斯突出、瓦斯抽放等从力学的角度看其基础都是一致的,都涉及到耦合作用下气体的流动和煤岩体的变形与破裂问题.耦合作用下瓦斯气体的流动和煤岩体的变形与破裂规律的研究,是研究煤与瓦斯突出机理、煤层瓦斯抽放的理论基础.阐述了煤与瓦斯突出的固气耦合机理,重点介绍了国内外煤与瓦斯突出研究方法.,