地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响

研究含瓦斯煤层所处的地球物理场对煤瓦斯吸附特性的影响,对煤矿安全开采、煤瓦斯的抽放利用以及煤瓦斯突出的预测预报具有重要意义。笔者总结了地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响,认为地电磁场对煤瓦斯吸附作用机理还有待进一步的研究。并重点探讨了在交变电场作用下煤的吸附特性。利用容量法对3种不同煤样在交变电场作用下的吸附特性进行了实验研究。结果表明：交变电场的作用,并没有改变煤表面的化学性质和物质成分,煤地吸附和解吸仍很好地遵从Langmuir方程和二常数经验公式,并且由于交变电场作用使煤的表面势能增大和焦耳热效应使煤体温度增高,从而减弱了煤的吸附能力,减缓了解吸过程。     

煤的微观结构对瓦斯放散特性的影响研究

近几年来,我国煤矿的安全生产形势依然严峻,其中煤与瓦斯突出是煤矿井下生产中的一种强大的自然灾害,它严重威胁着煤矿的安全生产,而且随着煤矿开采深度和强度的增加,煤与瓦斯突出问题变得越来越严重。因此为了研究瓦斯突出的影响因素,进行了煤的工业分析、元素分析、煤岩分析[1-2]、显微结构及压汞和瓦斯的放散初速度等实验,对各个影响因素与煤的瓦斯放散初速度耦合影响因素进行分析得出结论。     

煤与瓦斯突出的构造物理环境及其应用

将构造物理学的理论和方法应用于煤与瓦斯突出预测中,对地质构造控制煤与瓦斯突出机理及分布规律进行了研究,指出煤与瓦斯突出构造物理环境由构造组合特征、构造应力场、构造煤和煤层瓦斯四因素组成,探讨了煤与瓦斯突出构造物理环境各种因素控制突出的机理,提出了煤与瓦斯突出构造物理环境多种因素的综合作用控制地质构造带煤与瓦斯突出,为地质构造突出危险性判定提供了理论依据.工程实践证明,利用煤与瓦斯突出构造物理环境可以对煤与瓦斯突出进行准确地预测.     

煤与瓦斯突出过程的能量分析

基于煤与瓦斯突出综合作用假说,通过理论分析与实验研究了煤与瓦斯突出过程中煤体弹性能和瓦斯膨胀能做功。利用MTS815岩石力学试验系统,实验研究了不同围压下煤样的三轴压缩试验,得出煤体的单位体积弹性能与体应力之间呈幂函数关系;用自制的瓦斯膨胀能装置,测试了不同含水量、气体压力、密实度条件下煤体中的气体膨胀能,得出气体膨胀能与气体压力呈线性关系,且气体在膨胀过程中对外做功时,系统温度变化在1℃左右,研究表明,煤与瓦斯突出过程可以近似看作等温过程。研究结果深化了对煤与瓦斯突出机理的认识,为能量判据奠定了基础。     

煤与瓦斯突出过程的突变分析

为了揭示出煤与瓦斯突出的机理，运用非线性理论的重要分支一突变学理论对煤矿煤与瓦斯突出的机理和突出条件进行了定性分析。考察了有可能发生煤与瓦斯突出的煤岩系统的内在动力特征，通过建立煤与瓦斯突出的尖点突变模型，较为直观的对突出的孕育和突出过程做出了系统理论分析，得出了瓦斯突出起动的突变机制和条件，从而为煤与瓦斯突出灾害预测与防止提供了新的理论依据。     

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.,     

混合煤样中软分层对煤与瓦斯突出的影响

在单一煤体吸附瓦斯的基础上,选用某煤矿硬煤和软煤,按照不同的厚度比进行分层混合,模拟煤层中软分层。运用Langmuir单分子层吸附理论,对混合煤样中软分层的吸附性质及其存在对煤与瓦斯突出的影响进行了研究。实验中利用自行研制的高压瓦斯吸附仪,对不同厚度比的混合煤样吸附瓦斯气体的等温吸附曲线、吸附常数a,b进行实验分析,并得出吸附量随压力的变化形态和吸附常数a,b随硬煤和软煤厚度比的变化形态。分析结果发现在软分层与其上覆硬煤层厚度近似相等时,发生突出的危险性最大,并通过理论分析说明了软分层的存在,煤层易发生煤与瓦斯突出的原因。为煤与瓦斯突出机理的研究提供了理论基础,开辟了新思路。     

煤层瓦斯含量及煤与瓦斯突出机理探讨

本文以实验为基础,研究了气体的吸附性和瓦斯含量间的关系,煤质和瓦斯含量间的关系,煤的孔隙率和瓦斯含量间的关系,以及突出煤层和非突出煤层瓦斯含量间的差别,并在此基础上探讨了煤和瓦斯突出机理.     

芦岭煤矿煤与瓦斯突出的地质因素分析及防治对策

煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中的一种复杂动力灾害现象,其产生的机理复杂,突出要素之间相互关联,具有突发性特征,其中以煤矿瓦斯地质特征对煤与瓦斯突出的影响最关键.通过对煤矿现场资料收集总结与分析,研究了芦岭煤矿瓦斯地质特征及与煤与瓦斯突出的关系,表明矿井瓦斯地质特征、印瓦斯的赋存受地质条件控制,地质构造和构造煤是引发煤与瓦斯突出的主要因素,并在此基础上提出了防治煤与瓦斯突出的相关对策.     

煤与瓦斯突出损伤动力演化机理

煤与瓦斯突出中力学性质表现得相当复杂.目前研究很少考虑瓦斯压力梯度对煤的流变破坏作用.本文中基于对煤岩力学性质新的认识,从煤岩损伤破坏的角度出发,综合考虑煤岩的物理力学性质,包括流变性质、地应力和瓦斯压力等因素.根据煤的力学试验结果所表现的非线性弹性性质,在分析瓦斯压力、地应力分别在突出过程中所起的作用基础上,将煤与瓦斯突出具有强烈时间效应的动态力学过程分为准备、发动、发展和终止4个阶段.对瓦斯压力、地应力和重力作用下煤的加速损伤演化所引起的煤与瓦斯突出进行了发生机理的阐述,从而得出煤壁内部瓦斯压力梯度是突出的主要动力源,地应力只是对突出起到辅助作用.对煤岩灾变的延期性、孔洞形状、声发射特征、相对瓦斯涌出量大大超过煤层瓦斯含量、突出煤的分选性、突出的终止过程等现象作新的解释和定性分析.     

拉性载荷作用下煤和瓦斯突出的失稳机理及数值模拟

本文从变形力学系统平衡的稳定性观点对拉性载荷作用下煤和瓦斯突出的机理及判据进行了研究和讨论。图６、参２。     

煤与瓦斯突出区域预测集成专家系统的实现

以煤瓦瓦斯突出区域预测的灵敏指标为基础,建立了预测揄知识树。以专家系统开发工具ＶＰ－ＥＸＰＥＲＴ为支持环境,以“功能集成”为主导思想,以“总控调用”为结构特色,以“非直接耦合”模块间连接的纽带,建立了集单一预测系统、集成预测系统和辅助系统为一体的煤与瓦斯突出区域预测集成专家系统,预测精度和系统功能较以往的同类系统有明显改进和提高。     

矿区岩体应力状态对瓦斯突出区域分布的影响

基于地质动力区划方法,建立区域地质构造模型,以岩性分布和地应力测量为边界力学条件,确定了矿区区域岩体应力分布规律:矿区区域岩体应力状态主要受断裂构造的控制,断裂构造的叠加扰动使原岩应力场重新分布.鹤壁六矿岩体应力状态对煤与瓦斯突出区域分布的影响分析,结果表明:构造应力场对煤与瓦斯突出起控制作用,构造应力区的分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布.这为矿井煤与瓦斯突出区域预测、局部检测和解危提供了理论参考.     

关键层—应力墙瓦斯突出机理

认为瓦斯突出的发生和发展受控于赋存在岩石－含瓦斯煤－岩石体系中诸多因素的综合作用,并在此基础上提出了关键层－应力墙的瓦斯突出机理。     

运用模糊聚类法综合预测煤与瓦斯突出

通过对尚庄煤矿突出预兆的模糊聚类分析,将掘进工作面的突出分为3类:立即发生的煤与瓦斯突出;延期发生的煤与瓦斯突出;完全不发生的煤与瓦斯突出。进而获得一个评价掘进工作面突出的总指标。     

阜新盆地刘家区煤层气储层特征及产出特点

在阜新盆地刘家区构造演区及构造特征，煤层发育特征，煤的化学成分及排采试验资料的分析基础上，对研究区煤层气含量，煤的吸附性，煤层渗透率，煤储层压力，临界解吸压力，煤体,层气产出特点进行了综合研究，认为研究区煤层分布广，厚度大，丰度高，煤的吸附能力强；埋深与辉绿岩侵入体是控制煤层气含量的主要因素，成煤后期构造运动是影响储层渗透率的关键因素，煤层气开发有利区应在向斜翼部和岩墙，岩体附近变质程度高的煤区。     

煤炭开采技术创新展望

煤炭开采业目前是以井工开采固体形态的原煤产品为主。近阶段世界各主要采煤国正在加大对煤层气开采的研究和试验 ,煤层气开采有望成为煤炭采掘业的重要组成部分。煤炭地下气化目前尚处于试验研究阶段 ,如果取得技术上的突破 ,煤炭采掘业中 ,洁净的气体产品比重将大幅度提高     

煤层含气量测定技术应用探讨

借助煤层气井开发的多年经验,初步探讨了煤层含气量测定中所遇到的问题。从气含量测定、煤层气成分分析、煤质工业分析等三方面出发,阐述了探区煤层气开发前需进行的各项气含量分析工作,为煤层气大面积开发提供重要技术数据,并可进行有利选区、优化井型设计。     

煤矿瓦斯固化防突及低浓度瓦斯固化分离新技术

为防治煤矿瓦斯突出事故和分离低浓度瓦斯,研究了瓦斯水合机理,设计了可视化实验装置及3组含煤表面活性剂溶液系统（T40、T80、T40/T80）,依据瓦斯水合物的生成过程以及3种组分瓦斯气样在不同实验体系中水合化分离情况,采用色谱分析法,计算了CH4分离提纯浓度。结果表明：瓦斯气体在含煤表面活性剂溶液中生成较快;存在记忆效应的条件下,诱导时间可缩短至47min,生成速率可达2.33×10-5m3/h;CH4的体积分数分别为26%、39.8%和58.98%的三种气样,经一级瓦斯水合化分离后,CH4的体积分数可提高到40.6%、60.41%和80.41%。研究结果证实了利用水合机理防治煤矿瓦斯事故和分离低浓度瓦斯技术的可行性。     

阜新王营井田浅成气的成藏与岩浆活动

王营井田是产气率较低，裂隙又很不发育的长焰煤井田，但该井田却很有成为很具有开发价值的煤成气田。本文从该井田的地质特征－成煤期后有剧烈的岩浆活动这一现象出发，依据井下瓦斯突出及矿井抽放瓦斯的实际资料，同时运用煤成气的生成、储藏、运移理论，科学分析了该井田能产出大量煤成气的原因－即岩墙、岩床不但提高了长焰煤的产气率，而且也造就了煤成气的储运场所和运移通道。从而得出了岩浆活动是促成浅产质煤能成为可资开发的煤成气田的重要因素这一结论。