不同变质程度煤的瓦斯放散特性实验研究

为了研究煤的变质程度对瓦斯放散特性的影响,采用现场取样、实验室测试的方法,对9种不同煤样的瓦斯放散初速度和孔径分布进行了测试,测试结果表明:煤的变质程度越高,瓦斯放散初速度越大,瓦斯放散初速度随着变质程度的降低呈现出负指数减小的趋势;煤的微孔比表面积越大,瓦斯放散初速度越大,瓦斯放散初速度随着微孔比表面积的增加呈现出线性增加的趋势,根本原因是微孔比表面积的增加为瓦斯吸附提供了更多的吸附位,增大了瓦斯吸附量。     

采用主成分分析法的孔隙结构与瓦斯放散

为解决中国煤与瓦斯突出越来越严重的问题,采用主成分分析法,利用SPSS软件,对处于3种变质程度的7个煤样分析了煤的孔隙结构对于瓦斯放散的影响,研究结果表明:随变质程度的增加,大孔孔容比与之呈现负相关关系,微孔孔容比随变质程度的增加而上升过渡孔和中孔孔容比没有明显变化.对瓦斯放散初速度影响较大的是比表面积和过渡孔孔容比,微孔孔容比对其影响与前两者相比较小,中孔孔容比对瓦斯放散初速度几乎无影响.主成分分析的应用,更好地研究了瓦斯放散初速度影响因素之间的耦合关系.     

百灵煤矿煤与瓦斯突出危险性评价

对矿井进行煤与瓦斯突出危险性评价是保证突出矿井安全生产的关键。以百灵煤矿为例,通过现场测定煤层瓦斯压力,取煤样进行煤的工业分析,测定瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数等瓦斯参数,运用单项指标法准确、合理地评价了6#、7#、8#号煤层突出危险性,从而为该矿采取相关瓦斯防治措施提供了科学的理论依据,对安全管理工作起到了指导性作用。     

煤体瓦斯放散磁场响应特征

针对含煤体瓦斯放散磁效应特性,建立瓦斯放散磁效应实验系统,测试磁化与未磁化煤样瓦斯放散过程,研究恒定磁场对煤样放散瓦斯的影响。实验结果表明:放散初速度较小(f值越大),磁化后煤样瓦斯放散有明显减小趋势;放散初速度越大(f值越小),磁化后煤样瓦斯放散略有增大的趋势;且两者的变化程度都受磁化时间的影响,在撤掉磁场时Δp并未回落至初始值,并保持一定的时间记忆效应。其机理是f值大的煤样,磁化后b值减小,随着压力的升高,磁化后煤样的表面能降低值都小于未磁化的煤样,说明在加磁后煤体吸附容纳瓦斯的空间减少使得吸附量减少,产生的瞬时瓦斯压力梯度降低,从而使得瓦斯的放散初速度降低,而对于坚固性系数f值小的煤样有相反的实验结果。     

吴寨矿庚组煤层煤与瓦斯突出危险性预测

随着采深的延伸和采掘强度的增大,非突出煤层或矿井的突出危险性预测与评价为保证煤层的安全开采提供了重要保障。平煤股份二矿庚20煤层曾发生煤与瓦斯突出现象,作为相邻矿井的吴寨矿在开采庚20煤层前需要确定其煤与瓦斯突出危险性。应用单项指标法对吴寨矿西翼采区标高-400 m以浅庚20煤层进行了煤与瓦斯突出危险性预测。结果表明,在该区域内庚20煤层的煤体破坏类型、坚固性系数均达到了突出煤层的临界指标值,但是煤层瓦斯压力和瓦斯放散初速度未达到临界指标值,因此,在该区域范围内庚20煤层不具有煤与瓦斯突出危险性,该结论指导了矿井安全生产和高产高效。     

煤矿突出危险性鉴定工作的探讨

介绍了矿井突出危险性鉴定工作一般程序,根据煤层瓦斯压力及含量、煤层坚固性系数、瓦斯放散初速度△P等参数进行现场与实验室测定．并对矿井首采面石门揭煤、煤巷掘进考察、总结,进而提出较为准确鉴定结果。     

煤与瓦斯突出危险性的灰色综合评价

为了降低煤与瓦斯突出事故的危险性问题,采用灰色综合评价的方法,对煤矿井下不同地点的突出危险性进行了综合评价.结果表明:瓦斯压力、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数和煤的破坏类型可以作为反映煤与瓦斯突出危险的主要指标.依据灰色综合评价的方法,对煤矿井下不同地点的煤与瓦斯突出的危险性进行了排序.该成果对煤矿井下突出事故的防治提供了方向,对于提高煤矿的安全管理水平,预测和防治煤与瓦斯突出事故的发生具有一定的参考价值和指导意义.     

基于系统聚类分析和判别分析的煤与瓦斯突出预测

煤与瓦斯突出是一种非常复杂的动力现象,影响因素众多,发生原因复杂。文中采用SPSS软件对典型突出矿井的煤层瓦斯压力(P)、瓦斯放散初速度(ΔP)、煤的破坏类型(D)、煤的坚固性系数(f)4个参数的实测数据进行了系统聚类分析。分析结果与17个已知样本实际发生的动力现象一致,说明了综合4个指标来预测煤与瓦斯突出的合理性。然后通过判别分析建立了煤与瓦斯突出预测函数。实践证明,该函数较准确地预测了17个已知样本和4个未知样本的煤层突出危险性,为煤与瓦斯突出预测提供了一种新方法。     

煤层原始含水率对煤与瓦斯突出危险程度的影响

运用自主研发的“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置”,进行了恒定瓦斯压力和围压条件下,不同原始含水率含瓦斯煤样全应力应变瓦斯渗流试验,结合现场实测煤层注水前后瓦斯涌出量的变化规律。研究结果表明：随着煤样原始含水率的增加,煤样的三轴抗压强度减小,弹性模量减小,三轴抗压强度处轴向应变增大、横向应变和体积应变的绝对值增大;在全应力应变整个过程中,煤样的甲烷有效渗透率都减小。从煤的力学特性和瓦斯在煤层中流动两个方面分析了煤层注水的防突作用。煤层原始含水率越高,发生煤与瓦斯突出的危险性越小。可将煤层的原始含水率作为判断煤与瓦斯突出危险程度的一个重要指标。     

不同煤阶软硬煤粒瓦斯放散规律实验研究

以焦煤中马村无烟煤、义煤新安矿贫瘦煤和平煤八矿气肥煤的同一煤层的软分层与硬分层煤样为研究对象,自主研制了煤粒瓦斯吸附-放散实验系统,对不同煤阶软硬煤瓦斯动态放散规律的差异进行研究分析。研究结果表明：在相同解吸时间内,瓦斯累积解吸量及解吸速度均随着变质程度的加深而增大,而软煤的瓦斯解吸量和解吸速度明显大于硬煤;对6组煤样实验数据进行了经验公式回归分析,解吸时间120min内无烟煤硬煤所用经验公式拟合效果都较好,软煤只有乌斯基诺夫式、文特式和孙重旭式拟合结果理想;对于贫瘦煤和气肥煤,文特式和孙重旭式拟合效果最好     

混煤质量比对吸附常数及放散初速度的影响

为了揭示煤吸附常数及其放散初速度与混合煤样质量比变化的关系,采用流体力学的理论知识,分析了动力粘性系数与气体压力之间的关系,并按照不同的质量比制作出混合煤样.运用Langmuir单分子层吸附理论,对硬煤和软煤处于不同质量比条件下混合煤样吸附甲烷特性的影响进行了实验研究.研究结果表明:孔隙气体压力随孔隙气体粘性系数而变大,而且在软煤质量和其上部硬煤质量近似相等时,吸附常数a及放散初速度ΔP达到最大值,吸附常数b达到最小值.这一发现充分说明了在这种情况下,煤体对甲烷的吸附量及其压力均达到最大值,一旦扰动此类煤体,便会形成很大的压力梯度,发生大量的瓦斯涌出.     

脉冲水射流割缝后石门揭煤突出预测指标优选

为得到脉冲水射流割缝后石门揭煤最佳突出预测指标,根据脉冲水射流割缝作用下煤体裂隙场的动态演化过程,分析了煤样坚固性系数测值和煤体瓦斯放散初速度对综合指标D、K的影响,由此排除综合指标D、K。利用灰关联分析法,对现场采集的重庆、四川、河南地区7个煤矿应用脉冲水射流割缝后石门揭煤突出预测指标K1、S、P建立灰关联分析模型,计算各突出预测指标与突出危险程度的关联度。结果表明:钻屑瓦斯解吸指标K1能够更准确地反映脉冲水射流割缝后石门揭煤煤与瓦斯突出危险程度,应作为最佳预测指标。     

不同煤阶软硬煤粒瓦斯放散规律的实验研究

以焦煤中马村无烟煤、义煤新安矿贫瘦煤和平煤八矿气肥煤的同一煤层的软分层与硬分层煤样为研究对象,自主研制了煤粒瓦斯吸附-放散实验系统,对不同煤阶软硬煤瓦斯动态放散规律的差异进行研究分析。实验结果表明:在相同解吸时间内,瓦斯累积解吸量及解吸速度均随煤变质程度的加深而增大,而软煤的瓦斯解吸量和解吸速度明显大于硬煤;对6组煤样实验数据进行了经验公式回归分析,发现解吸时间120 min内无烟煤硬煤所用经验公式拟合效果均较好,但软煤只有乌斯基诺夫式、文特式和孙重旭式拟合结果理想;对于贫瘦煤和气肥煤,文特式和孙重旭式拟合效果最好。     

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.     

煤中瓦斯解吸渗透理论及实验研究

为了研究煤层中瓦斯瓦斯吸附解吸过程和瓦斯流动规律,基于国内外现有研究理论成果,设计了瓦斯吸附解吸的实验系统,该系统主要包括温度控制系统、瓦斯吸附解吸系统和数据采集与处理系统.通过自制的煤样,实验研究了在一个标准大气压和温度30℃条件下瓦斯的解吸规律.采用动态定压解吸法进行瓦斯解吸实验,研究并指出了解吸速率与煤样粒度之间关系的规律.通过对三种不同煤样的解吸的对比分析,提出了瓦斯解吸量与时间之间的关系式,建立了煤的瓦斯解吸量的数学模型.对于改进现有的抽采方法并提高抽采水平、对于煤与瓦斯的突出预测和煤矿瓦斯灾害的防治均具有理论意义和实际应用价值.     

放散面积对煤样瓦斯放散特性产生的影响

采用自主研发的型煤煤样瓦斯放散试验装置,以自制型煤煤样为研究对象,通过依次密封型煤表面,研究放散面积对型煤瓦斯放散特性的影响。结果表明：随着放散面积的减小型煤瓦斯放散速度减小,这种速度减小值的差距随着放散时间延长而逐渐缩短,放散速度曲线整体近似呈"L"型,但在曲线拐点处出现了速度"超越"现象,并发现在密封型煤两对立面对放散速度的影响比密封型煤两相邻面对放散速度的影响大;不同放散面积的瓦斯累积放散量与时间的关系仍然呈有限单调增函数,即不同放散面积瓦斯放散量随时间变化规律基本一致,但在相同时间段内不同的瓦斯压力下,随着型煤放散面积的减小,瓦斯累积放散量减小。     

三轴压缩下含瓦斯煤样破坏过程的声发射特性

为找到含瓦斯煤样破坏过程与声发射特性之间的关系,以曾经发生过煤与瓦斯突出事故且依然存在突出危险的煤样为研究对象,对其在饱和瓦斯、不同瓦斯压力和不同围压作用下的声发射特性进行研究。结果表明：含饱和瓦斯煤样随着破坏程度的加剧声发射事件振幅增多且增大,声发射事件撞击数呈增长趋势,声发射事件能量增加;随着瓦斯压力的增加,煤样破坏过程中的AE事件的幅值减小、AE事件撞击的总数减少、AE事件的平均能量降低;随着围压的增加,AE事件的幅值呈现减小、能量呈现上升、撞击数呈减少的趋势。该结论可以为预测煤与瓦斯突出提供参考。     

岩浆侵入煤层对煤与瓦斯突出的影响

煤与瓦斯突出及瓦斯爆炸现象是煤矿安全生产的主要灾害之一。岩浆侵入破坏,改造了井田构造,使煤变质程度、煤层形态、煤层厚度等成煤地质要素发生变化,加剧了煤与瓦斯突出的危险性。本文介绍大兴井田岩浆侵入岩分布规律;分析了岩浆侵入对煤与瓦斯突出的影响。     

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。     

低透气煤层预裂瓦斯运移数值模拟及抽采试验

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难问题,利用数值模拟软件RFPA2D-Flow再现了采取煤层深孔爆破预裂后,瓦斯在煤层及爆生裂隙中的流动规律.研究结果表明,预裂圈内煤和岩石的孔隙率大大提高,煤层透气性显著增加,但当裂隙圈之间不相交时,瓦斯同样很难在完整的低透气性煤体中运移,因此只有当抽采瓦斯钻孔处在裂隙圈中才能高效抽采瓦斯.现场试验证实,低透气性煤层预裂后,有效导通裂隙增加,布置在裂隙圈内抽采瓦斯钻孔可以获得高效抽采瓦斯效果,从而降低煤与瓦斯突出危险性.