负压瓦斯抽采对煤体水分影响的实验研究

针对瓦斯抽采可能引起的煤体的"负压失水"现象,实验室模拟定量研究了特定的负压、温度条件下的煤体水分含量及失水率与时间的关系,分析了煤体的负压失水机理。研究结果表明:随着负压作用时间的延长,不同变质程度煤样(原始水分含量不同)的水分含量均降低,初期水分含量(1 h以内)下降较快,之后趋于平缓,最终趋向于一定值。实验条件下各煤样的失水率均为70%左右,煤体的失水量较大,失水率与煤的初始水分含量无关。抽采负压降低了煤体内部孔隙气体压力,水的沸点和饱和蒸气压均降低,增大了煤中自由水和游离水的蒸发(非沸腾)气化速度,煤中的吸附水和液态水(游离水)转变为气态水被抽出。煤体水分含量对采掘时的粉尘产生量影响较大,长时间连续的煤层瓦斯抽采将导致煤体水分流失,对矿井的防尘工作不利,因此对抽采后煤体进行煤层注水或采取强化的防尘措施非常有必要。     

煤最短自然发火期灰色预测模型研究

根据不同煤层自然发火期实验测试结果和宏观可测定的、表征煤自身氧化放热性的常用指标，运用灰色系统理论，建立了确定蓄散热条件下的煤最短自然发火期GM(0，5)的灰色预测模型。该预测模型预测值与实际值平均相对误差为1．45％，最大相对误差为-21．27％，能真实地反映出煤层自燃性与煤的灰分、挥发分、硫分和含氧量等的影响关系，可定性用于煤自然发火期的预测。     

煤储层渗透率影响因素探讨

煤储层渗透性是影响煤层气开发选区和产量最重要的因素,运用资料查阅、文献综合研究等方法,分析了煤层变质、煤层厚度、煤体结构、构造曲率等因素与煤储层渗透率之间的耦合关系,结果表明,煤储层具有双重孔隙结构,割理裂隙的发育程度直接影响煤层渗透率的大小,天然裂隙的发育密度与煤岩类型条带或分层厚度呈负相关。     

煤对甲烷吸附能力的影响因素

对我国不同地区、不同时代、不同煤盆地、不同变质程度的煤的等温吸附性能进行了实验。实验结果表明:煤的吸附性能受到煤的变质程度、储层温度、储层压力以及煤中水分类型及水分含量多方面因素的影响。通过对这些影响因素的分析,力求对我国煤层气资源的选区、勘探、开发提供依据。     

不同坚固性系数f值煤渗透率分布特征及其井下水力压裂适用性分析

针对煤层水力压裂存在的盲目性和效果不确定性等焦点问题,首先以潞安矿区夏店煤矿为例,通过渗透性实验研究了煤坚固性系数f值,煤体结构和渗透率之间的关系,构建了基于坚固性系数的煤层水力压裂渗透率预测模型;然后在分析煤层水力压裂增透机理的基础上,研究了不同煤坚固性系数煤层水力压裂的适用性。结果表明:煤体渗透率与坚固性系数f值的关系近似呈正态分布,存在某一确定的f_c值使煤渗透率最大;煤层水力压裂的适用性与其坚固性系数大小有关,当压裂前煤f值小于f_c值时,水力压裂增透作用效果有限;当压裂前煤f值大于f_c值时,压裂后煤渗透率增加较多,增透效果较好,适用于井下水力压裂技术的实施。工程应用结果与理论分析结果一致。     

不同变质程度煤介电常数特性

为了研究煤的介电常数随变质程度与测试频率之间的关系,通过Concept 80宽带介电谱测试系统测试在0.1～1.0 GHz频段范围内褐煤、长焰煤、气煤、贫瘦煤和无烟煤的介电常数。结果表明:不同变质程度煤的介电常数随测试频率的增加先减小后增加,测试频率在0.3 GHz左右时介电常数值最小,在1.0 GHz附近介电常数值最大;同一测试频率下,贫瘦煤的介电常数最大,依次为褐煤、气煤、长焰煤,无烟煤的介电常数最小。此外,通过5E-MAG6700全自动工业分析仪来研究煤介电常数随变质程度的内在因素,可以发现,煤的水分含量、含碳量和灰分含量对其介电常数有一定的影响,但不是决定因素,以上结论对于超宽带电磁波在煤层中传播的实验频段选择和对井下被困人员超宽带雷达生命信息钻孔探测具有一定指导意义。     

煤储层的吸附特征实验综合分析

对我国不同地区、不同煤盆、不同变质程度煤的等温吸附实验进行综合分析。结果表明，煤的吸附性能受到煤的变质程度、储层温度、储层压力以及煤中水分类型及水分含量等多方面因素的影响，实践证明实验结果接近现实。本实验获得的参数对煤层气资源的选区、勘探、开发提供重要依据。     

煤与瓦斯突出多因素影响规律与能量判据实验研究

为分析煤与瓦斯突出多因素耦合影响规律,开展了多组不同条件下含瓦斯煤快速揭露致突模拟试验.将模拟试验结果与突出能量模型相结合,计算突出潜能与突出耗能的定量关系,分析得出突出临界瓦斯压力与煤体强度呈正相关,与轴向应力呈负相关,验证了能量判据对突出激发的必要性.选取煤体弹性能、瓦斯膨胀能、煤体强度及密度等参数建立了两个综合考虑多影响因素的无量纲参数,进而拟合得出发生剧烈突出的能量判据公式.结果表明:瓦斯压力及轴向应力越大,煤体强度越小,突出危险性越高;各因素对煤与瓦斯突出危险性的影响重要程度排序为:瓦斯压力＞煤体强度＞轴向应力.     

煤储层渗透率影响因素

煤储层渗透率对研究煤层气的产出及运移规律有着重要的意义,理清其影响因素对于有效预测煤储层渗透率、寻找有利勘探区具有重要的实际价值。该文从裂隙系统、构造应力、煤岩类型、煤变质程度、煤体结构、温度、有效应力、基质的收缩效应、层理等方面对煤储层渗透性的影响进行了分析,并得出了具有针对性的结论。     

不同变质程度煤不同温度下吸附性能实验研究

研究煤层对气体的吸附性能有助于煤矿生产和瓦斯事故防治,本文从煤体吸附气体会放热的角度出发通过差示扫描量热仪测定不同变质程度煤的吸热-放热曲线,用MATLAB计算不同煤样在N_2气氛中恒温40℃、80℃、110℃过程中吸收的热量,去除气氛的影响和水分的影响,得出不同变质程度煤样恒温40℃、80℃、110℃过程中吸附N_2放出的热量,进而由吸附放热原理得出不同变质程度煤样在不同温度下的吸附性能,发现随着温度的升高,各煤样吸附气体放出的热量在逐渐减小,即吸附性能减小,且高变质程度的煤吸附性能要比中等变质程度煤的吸附性能强。结论符合客观事实,验证了用差示扫描量热仪测定不同煤样吸附性能的可行性。