煤与瓦斯突出过程中温度变化的实验研究

介绍了通过实验方法测定在煤与瓦斯突出过程中的温度变化,测定结果证实了在煤与瓦斯突出过程中,瓦斯的膨胀做功过程并非绝热过程,而是一个接近于等温过程的多变过程.     

煤与瓦斯突出过程中温度变化的实验研究

通过模拟实验方法测定在煤与瓦斯突出过程中的温度变化,用测定结果来证实突出强度不同,煤体温度变化也不相同,瓦斯压力越大,煤体下降的温度越大;在煤与瓦斯突出过程中,瓦斯的膨胀做功过程并非绝热过程,而是一个接近于等温的多变过程,为从热力学角度研究煤与瓦斯突出机理提供了帮助.图2,表3,参5.     

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。     

瓦斯吸附和解吸过程中温度变化实验研究

介绍了采用实验方法测定煤体在吸附瓦斯和瓦斯解吸到达平衡状态的时间及过程中温度变化，得出了煤体吸附瓦斯过程是放热过程，瓦斯解吸过程是吸热过程：在吸附和解吸过程中，温度变化幅度随压力变化幅度的增加而增加：吸附能力越强的瓦斯气体，在被吸附时放出的热量越多，解吸时吸收的热量也越多等结论，对煤与瓦斯突出过程的热力学研究提供了基本依据。     

基于地理信息系统和神经网络的煤与瓦斯突出预警

依据煤与瓦斯突出机理及突出过程物理特征,结合煤矿安全监测系统,提出以瓦斯浓度和煤体温度时间序列的煤与瓦斯突出预警指标,利用GIS技术和人工神经网络建立了煤与瓦斯突出预警模型.某矿17180工作面的预警结果表明:预警模型可以为煤与瓦斯突出预警提供技术支持.     

不同瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出模拟实验

为探讨瓦斯压力在煤与瓦斯突出过程中的作用机制,利用自主研制的煤与瓦斯突出模拟试验台和同一种煤样,在煤样成型压力、煤样含水率、受力状况等参数均恒定的情况下,分别进行了5种不同瓦斯压力水平下的煤与瓦斯突出模拟实验。结果表明,煤与瓦斯突出可形成口小腹大的呈梨形或椭圆形的突出孔洞,且突出孔洞容积仅为突出煤体积的1/2～2/3;在瓦斯压力方面存在一个使煤与瓦斯突出发生与否的阀值,高于此阀值时,瓦斯压力愈大则突出强度亦愈大,且瓦斯压力作为突出发生的动力同时也对突出煤粉有一定的粉碎和抛出作用;煤样温度呈先升高后降低并连续变化的趋势,利用温度变化梯度可进行煤与瓦斯突出预测预报。     

煤与瓦斯突出的时间效应与管理体系研究

随着煤矿开采深度和机械化程度的加大,煤与瓦斯突出的威胁日益突出,为了更加清楚的研究煤与瓦斯突出的机理和过程,对煤与瓦斯突出过程中的主要影响因素进行了分析,认为瓦斯内能是突出的主要能量来源,而瓦斯内能是由瓦斯含量决定的。通过对煤与瓦斯突出过程的孕育、突出发展、突出发生及再发展和突出衰退等阶段的分析,建立了煤与瓦斯突出发展时间矢、预测预警时间矢和应急响应时间矢,并进行了煤与瓦斯突出的时间效应的分析,建立了基于时间效应分析的煤与瓦斯突出管理体系,以提高矿井的抗灾减灾能力。     

张集矿煤与瓦斯突出地质控制因素分析

基于张集矿煤田地质勘探资料,结合矿井生产中测定的各项煤层瓦斯参数,从地质的角度分析了煤与瓦斯突出的控制因素.张集矿迄今所发生的煤与瓦斯突出动力现象多是受地质构造影响,是以地应力为主导因素的突出.该矿煤与瓦斯突出的危险程度随着煤的变质程度的增高而增大,构造煤发育的地区往往是煤与瓦斯突出危险程度较大的地区.煤的厚度越大、煤厚变化程度越大的地区煤与瓦斯突出危险程度越大.煤层顶板岩层为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩时煤与瓦斯突出危险程度较大.     

石门揭煤过程中煤与瓦斯延期突出模拟实验

利用自行研发的"大型煤与瓦斯突出模拟实验台",用粉和石膏混合材料模拟硬煤岩封闭突出口,进行在恒定垂直应力和水平应力情况下的石门揭煤过程中煤与瓦斯延期突出模拟实验.结果表明:在恒定垂直应力作用下发生延期突出时临界瓦斯压力与水平应力呈乘幂关系,瓦斯压力与水平应力呈反方向变化;在恒定水平压力作用下发生延期突出时临界瓦斯压力与垂直应力呈二次多项式关系,瓦斯压力与垂直应力呈反方向变化;突出强度反映发生延期突出时破坏程度,与发生延期突出时临界瓦斯压力正相关,与地应力负相关.     

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。     

煤与瓦斯突出预测模糊专家系统

利用模糊数学与专家系统理论 ,建立了煤与瓦斯突出预测模糊专家系统并用于对实际矿井进行检验 ,证明结果是可信的     

煤与瓦斯突出防治技术应用研究

根据现场实践 ,初步确定了评价淮南矿区煤层突出危险性的敏感指标。介绍了瓦斯抽放技术在防治瓦斯突出上的现场应用 ,考察了先抽后掘技术、边抽边掘方法、顺层及穿层钻孔抽放技术的防突效果 ,研究了其施工工艺和抽放参数。分析了开采保护层技术的防突效果。阐述了松软低透气性突出煤层在瓦斯抽放及防治瓦斯突出上存在的困难 ,并探讨了解决问题的方向     

煤与瓦斯突出的地质理论分析

从地质理论出发,分析了导致煤与瓦斯突出的内因和外因。结果表明,地应力、煤层形成时代、大地构造环境是导致煤与瓦斯突出的主要内因,掘进方式和掘进速度是导致煤与瓦斯突出的主要外因。研究旨在提高对煤与瓦斯突出的理论认识,减少由煤与瓦斯突出带来的灾害。     

高效防治煤与瓦斯突出技术的研究

随着我国煤矿采深的增加,瓦斯含量和瓦斯压力随之增大,煤与瓦斯突出事故日趋加重。从调整开采程序,利用开采保护层实现大面积消除突出危险性;开展突出危险区域预测,从确定无突出危险区域和开展顺煤层钻孔,强化预抽瓦斯大面积消除煤层突出危险性等方面论述了高效防治煤与瓦斯突出技术。     

煤与瓦斯突出的机理研究

煤与瓦斯的突出包括:煤与甲烷突出、岩石与甲烷突出、煤与CO2突出、岩石与CO2突出等。该文结合国内外对煤与瓦斯突出的研究的现状,对煤与瓦斯突出的机理、预测与一般规律进行了研究分析。     

新集一矿煤与瓦斯突出研究与实践

通过对新集一矿煤与瓦斯异常涌出动力现象的分析,提出了有针对性的预防煤与瓦斯突出措施,为类似条件的矿井提供借鉴。     

电磁辐射作用下煤中自由基影响瓦斯突出的研究

目前煤与瓦斯突出灾害仍时有发生,非常严重。本文着重从突出煤的微观分子结构方面寻找瓦斯的来源。理论分析化学变化和粒子相互作用在煤与瓦斯突出过程中的影响,并建立一套电磁辐射实验方案力求通过实验研究含瓦斯煤岩在电磁辐射作用下其物质粒子移动或相互作用,研究煤的大分子结构中部分烷基(CH3-、CH2=CH-)和氢(H-)发生断裂和结合生成新的甲烷或瓦斯的可能性,创新煤层瓦斯灾害防治基础理论。     

煤与瓦斯突出过程中煤体破坏的有限元模拟

研究了目前有限元软件难以计算的煤与瓦斯突出过程中煤体破坏问题。采用Python语言对ABAQUS前处理模块进行了二次开发,通过Python脚本程序将煤体网格重新划分,并且插入零厚度黏结单元。利用有效应力原理,与ABAQUS基于摩尔库伦准则的摩擦接触结合,实现了瓦斯压力对煤体影响的仿真。利用黏结单元模拟了煤体裂缝的产生与扩展,以及煤体的突出过程。实际仿真计算结果符合实验规律,证明了有限元二次开发技术可以很好地计算煤与瓦斯突出过程中煤体破坏问题,也为Python的二次开发在其他领域的应用提供了参考和借鉴。     

瓦斯浓度序列的煤与瓦斯突出预报方法及应用

对监测到的瓦斯浓度序列进行深入研究的基础上,提出了利用瓦斯浓度序列预报煤与瓦斯突出的新方法,设计了突出预报软件,并以某矿实际突出前瓦斯浓度序列进行了验证。结果表明:瓦斯浓度序列在突出发生2h前表现了突出前兆信号,并且随着突出的临近,该信号越来越强。由此可见,该方法是可行的,且能弥补常规预报方法中的不足,使预报更为准确、可靠。     

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.