有效围压为零条件下瓦斯对煤体力学性质影响的实验

考虑到气体的封存条件,含瓦斯煤体力学指标的测定一般都是在伪三轴的情况下进行的。但根据国家标准,煤岩力学指标的测定多是对原煤标准试样进行单轴实验取得的。利用瓦斯气体密封装置,提出了测定瓦斯煤体力学指标的类单轴实验方法。通过实验研究,得到了有效围压为零条件下瓦斯对煤样力学性质和力学响应的影响规律。实验结果表明,孔隙瓦斯改变了煤体全部变形阶段的力学响应特性,而煤体力学性质和响应的变化趋势随瓦斯压力的升高而逐渐减弱,即随瓦斯压力的升高,吸附瓦斯所引起的非力学作用将逐渐占据主导地位。     

煤微观结构与瓦斯突出关系的初步研究

本文阐述了煤的微观结构及其与煤物理力学性质的关系,提出了煤微观结构是决定煤与瓦斯突出发生与否的重要因素。研究表明,微观结构表现为“流体似球状”的煤突出的潜在危险性大。     

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.     

采空区自燃“三带”分布规律及影响因素分析

准确掌握采空区“三带”分规律对防灭火工作非常重要。本文归纳了采空区“三带”划分的四种类型,并对采空区“三带”分布状况进行分析、划分。结果表明采空区“三带”分布状况不仅与浮煤厚度、漏风强度、氧浓度有关,浮煤的散热量及采空区瓦斯浓度对此也有着重要影响。采空区“三带”分布状况应根据浮煤厚度与其自燃临界厚度的相对大小分类划分。     

构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用

为了研究华北聚煤区南缘逆冲推覆构造带东北缘的区域构造应力场对平顶山矿区八矿己15煤层煤与瓦斯突出的控制作用,基于地质动力区划方法,对己15煤层顶板的岩体应力状态进行数值模拟,以应力等值线图的形式展示岩体应力的变化情况,将己15煤层顶板构造应力进行构造应力区的三级划分.分析得出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,为研究构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用提供了例证,为矿井开采过程中煤与瓦斯突出的预测和防治提供了依据.     

含瓦斯煤的有效应力与力学变形破坏特性

本文在含瓦斯煤的力学变形与破坏机制理论分析和实验基础上,提出含瓦斯煤的变形与破坏受双重有效应力作用,本体应力决定煤的本体变形性质,而结构有效应力则决定煤的结构变形性质,修正了Karl Terzaghi多孔介质有效应力计算公式,揭示了等效有效孔隙压力系数在含瓦斯煤全程应力应变过程中的变化规律;分析了煤吸附瓦斯后含瓦斯煤强度降低的机理,根据含瓦斯煤变形特征,提出了控制煤与瓦斯突出的途径和方法。     

潘一矿煤与瓦斯突出危险性模式识别与概率预测

通过地质动力区划方法确定了区域地质构造背景.在查明多个突出影响因素与突出危险性之间的内在联系的基础上,建立了多因素模式识别模型,确定了煤与瓦斯突出概率预测准则,采用多因素模式识别概率预测方法完成煤与瓦斯突出危险性的区域预测.划分潘一矿井田的煤与瓦斯突出危险区、突出威胁区和无突出危险区,对煤与瓦斯突出危险性做出了评估,提高了瓦斯灾害预测的准确性.     

镜煤红外光谱分析

本文用付氏变换红外光谱仪测试了煤样的红外光吸收谱,就煤的红外光主要吸收带的归宿进行了详细分析,同时还研究了煤大分子中主要基团含量随煤变质加深的变化规律以及用煤大分子结构异常特征预测煤和瓦斯突出潜在危险性。     

岩浆侵蚀对煤层瓦斯赋存的影响的研究

以淮北矿区石台煤矿3煤层为工程背景,采用瓦斯地质单元划分的方法,以井田内主要断层和天然焦区为界．将主采煤层3煤层划分为3个独立的地质块段．分别对不同地质块段内地质因素对煤层瓦斯赋存规律进行研究。为研究地质条件对煤层瓦斯赋存的影响．本文分析了褶皱构造、断裂构造及岩浆侵蚀等对煤层瓦斯压力和瓦斯涌出量的影响。结果表明：岩浆岩侵入对石台煤矿3煤层煤与瓦斯突出的控制作用最为明显,地质构造对瓦斯保存和运移具有重要作用．地质块段的划分对地质构造复杂的高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井具有重要意义。     

煤力学特征的对比试验分析及其在煤与瓦斯突出研究中的应用

运用一种新的构造煤采样与加工方法,通过大量的试验测定,对比分析了原生结构煤和构造煤的力学特征;定量讨论了主要力学参数间的相关关系,给出了描述煤体破坏状态的分布函数式,并且模拟构成煤与瓦斯突出4个主要能量体之间的相互作用,建立了简化力学模型;从理论上证明了构造煤厚度是煤与瓦斯突出的一个启动因素,讨论了计算其临界值的可能性.     

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.,     

采空区瓦斯抽采与煤自燃共生灾害特征实验研究

针对高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯与煤自燃共生灾害问题,研究了瓦斯抽采与煤自燃共生灾害特征及致灾机理,采用程序升温实验的方法,分析了漏风量供氧对煤自燃氧化的影响规律,在某矿S1工作面进行了现场监测实验,得出了瓦斯抽采条件下采空区CH_4体积分数、O_2体积分数及温度的影响规律。研究结果表明:随着温度和漏风量的增加,CH_4浓度逐渐增加,O_2浓度逐渐降低,CO的出现温度为110～130℃,在温度大于300℃时解吸量呈现出指数增长趋势;随着采空区深度的增加,CH_4浓度呈现出浅部增加较大深部趋于稳定的趋势,O_2从20.8%逐渐减小到7.7%,温度从22.3℃逐渐升高到24.3℃;划分了瓦斯抽采采空区"三带"分布,工作面散热带宽度为85 m,氧化带为85～210 m,窒息带为210 m以后,其中氧化带宽度增加是非瓦斯抽采采空区的2倍以上。研究成果对瓦斯与煤自燃共生灾害的防治提供理论支撑。     

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.     

含瓦斯软弱煤三轴力学特性试验

以由具有突出倾向的软弱煤制备的型煤试件为研究对象,对围压、瓦斯压力二因素对含瓦斯软弱煤的力学特性影响进行了系统研究.试验结果表明:围压对含瓦斯软弱煤的力学性质具有明显影响,随着围压的增大,含瓦斯软弱煤的压密阶段不明显且三轴强度逐渐增加;围压对含瓦斯软弱煤弹性模量影响不明显,对应力应变曲线形状影响亦不明显.随着瓦斯压力的增加,煤样强度呈减小趋势;围压较小时,含瓦斯软弱煤强度受瓦斯压力影响较显著,而围压较大时影响较小;瓦斯压力对含瓦斯软弱煤的杨氏模量影响不明显,且对煤样进入屈服阶段的变形量影响亦不明显;瓦斯压力对煤样具有显著的力学影响,而且也存在明显的化学作用;含瓦斯软弱煤的应力应变曲线可由二次曲线表征,并认为瓦斯压力影响可归结为等效围压效应.     

煤与瓦斯突出预测层次分析-模糊综合评判方法

将层次分析和模糊综合评判方法结合起来应用于煤与瓦斯突出预测研究中.运用层次分析法确定了煤与瓦斯突出各影响因素权重系数,采用隶属函数构造了单因素判别矩阵,并运用模糊综合评判法建立了煤与瓦斯突出预测模型. 对平顶山研究区典型工作面进行了瓦斯突出危险性的定量预测和突出等级划分.结果表明,应用层次分析-模糊综合评判方法预测煤与瓦斯突出强度是可行的.     

断层带煤体瓦斯地质特征与瓦斯突出的关联

针对煤与瓦斯突出煤层开采期间的突出与断层之间的关联问题,采用瓦斯地质方法,通过矿井开采实例研究了井田内断层封闭与开放的瓦斯地质特征,并根据断层附近瓦斯涌出规律判断断层与突出的关系.研究结果表明:断层的开放性与封闭性对煤与瓦斯突出具有控制作用.封闭性断层带附近瓦斯涌出异常增大,构造应力集中、常常封闭有高能瓦斯以及发育的构造煤,为煤与瓦斯突出创造条件;开放性断层带附近具有煤层瓦斯压力相对较低,煤层瓦斯含量较正常下降的特征,而在远离断层面的一侧,伴随有平行断层的条带状煤层应力集中区,其中具有煤层瓦斯压力大、煤层瓦斯含量高的特征.该成果对煤矿在煤层断层带开采瓦斯防治具有一定的理论价值和实用意义.     

河南某矿煤与瓦斯突出主因分析与措施优化

为确定煤与瓦斯突出的主控因素和解危优化措施,以河南某煤矿为研究对象,综合运用瓦斯地质分析法、地质动力区划方法、FLAC3D数值模拟等方法,研究确定了瓦斯赋存规律,划分了煤与瓦斯突出发生危险区域,建立区划断裂与煤与瓦斯突出发生的内在联系,分析煤与瓦斯突出发生的危险性概率值和掘进工作对煤与瓦斯突出的具体影响,确定矿井煤与瓦斯发生的主控因素及其显现特征,并对原解危措施进行了优化.研究结果表明:超过临界条件的埋藏深度、区划断裂交汇以及较高的构造应力等是该矿井煤与瓦斯突出发生的地质类因素;巷道的掘进使煤岩体应力升高24%～25%,增大了煤与瓦斯突出等动力灾害发生的危险.     

基于模式识别的煤与瓦斯突出区域预测

从潘一矿13 1煤层煤与瓦斯突出特征出发,探讨了突出机理,认为该煤层的突出是构造应力主导的倾出和压出类型的突出·针对该类型的煤与瓦斯突出,从突出的诸控制因素和预测方法的工程可行性等层面讨论了区域预测思想和具体的方法·指出煤和顶底板岩石物理力学性质的异常是构造应力主导的倾出和压出型突出危险区的基本特征和必然共性,并提出了侧重分析煤物理力学性质和瓦斯信息,对勘探资料和测井资料进行充分的数据挖掘,并结合支持向量机先进的分类算法的多因素模式识别区域预测方法,它既有理论基础,又具有工程实用性和可操作性·用这一方法对潘一矿13 1煤层煤与瓦斯突出的区域进行预测,得到的突出危险区与实际发生的突出点分布范围相...     

南桐煤矿小型地质构造带的预测及应用

本文以地质观点为主,提出了对南桐煤矿5~#煤层小型地质构造带预测的方法;指出了小型地质构造带既是各项地质指标在同地段的同步变化带,又是小断层密集带的结论;而煤与瓦斯突出主要发生在小型地质构造带上,因此,通过小型地质构造带的预测可进一步实现煤与瓦斯突出带的预测。     

淮南矿区瓦斯地质特征及瓦斯资源评价

本文根据矿区内瓦斯含量、瓦斯成分、瓦斯涌出量、煤岩层的透气性等资料以及瓦斯压力和解放层开采的实测数据,通过综合分析得出了矿区内瓦斯分布规律,划出了瓦斯风化带和五个瓦斯分区,通过几十次煤和瓦斯突出资料和瓦斯突出危险性指标的分析测试,指出了控制与影响煤和瓦斯突出的六个地质因素,圈定与预测了五个煤和瓦斯突出带。评价了矿区内瓦斯利用的条件与抽排方式,提出了提高瓦斯抽排率的技术途径