平沟矿突出预测指标敏感性研究

为准确高效地预测平沟矿掘进过程中的突出危险性,确定各突出预测指标的相对敏感性,采用高压定容吸附解吸试验和钻屑解吸指标模拟测定方法,对钻屑解吸指标K_1和Δh_2与压力P的关系进行了研究,另外根据平沟矿16#煤层现场跟踪实测数据,在模糊数学和统计分析理论的基础上建立了预测指标敏感度函数,对预测指标敏感性进行定量研究.结果表明:K_1和Δh_2与压力P呈幂函数关系;K_1值敏感度最大,Δh_2值较为敏感,S值不敏感。因此选用K_1值做为预测指标,辅助指标使用Δh_2,从而提高了预测准确率,保证了安全高效掘进.     

构造煤孔隙结构对瓦斯解吸及钻屑瓦斯解吸指标影响

为研究构造煤孔隙结构对瓦斯解吸特性及钻屑解吸指标的影响,在平煤十矿己_(15)煤层选取2组构造煤样开展工业分析、孔隙结构测试及瓦斯解吸特性的研究。结果表明:构造煤样普遍呈现出松软特性,且煤样间具有相似的瓦斯吸附能力。PMR1和PMR2煤样的微孔孔容分别为0.041和0.042 cm~3/g,介孔孔容分别为0.001 13和0.002 02 cm~3/g,大孔孔容分别为0.004 98和0.008 31 cm~3/g。PMR2煤样的初始瓦斯解吸能力高于PMR1,瓦斯解吸初期的规律具有明显的分段性质,依次为快速解吸阶段、缓慢解吸阶段和平稳解吸阶段。煤样第1 min的解吸量占解吸总量的比重为13.4%～30.9%,前10 min的累计解吸量占解吸总量的比重为40.8%～61.0%,PMR2煤样快速的瓦斯解吸能力得益于其更发育的介孔和大孔孔隙结构。煤样钻屑瓦斯解吸指标K_1和Δh_2值的可靠性分析结果表明,PMR2煤样K_1值的可靠性低于Δh_2值,原因在于PMR2煤样具有更为发育的介孔和大孔孔隙结构以及快速的初始瓦斯解吸能力,进而增加了实验误差;综合研究表明,平煤十矿己_(15)煤层煤样Δh_2的可靠性要高于K_1。     

新安煤田某矿煤层突出预测敏感指标及临界值确定

为了保证矿井的安全高效生产,需要合理确定煤层突出危险性的预测敏感指标及其对应的临界值。针对新安煤田某矿煤层突出预测指标,进行现场实地跟踪考察。通过"三率法"和基于临界度的方差分析法,确定在采掘过程中预测指标对突出危险性敏感性反馈的强弱程度,确定突出敏感指标的临界值。对该测试矿井考察的预报指标中,钻屑瓦斯解吸指标Δh_2和钻屑量S可作为主要敏感指标,临界值分别为200 Pa和6.0 kg/m。在煤层突出危险性的预测过程中,"三率法"发挥着重要作用。它能够真实有效的确定敏感指标及其对应的临界值。     

潘一矿煤钻屑瓦斯解吸指标Δh2值的突出敏感性及其临界值

针对中国工作面突出预测敏感指标及其临界值的研究现状,通过理论分析、实验室实验和现场测试等方法,提出采用煤钻屑瓦斯解吸指标Δh2值作为工作面突出的判定理论和敏感指标的判定方法,以潘一矿13-1煤层采掘工作面为研究对象,选用"三率"法和"灰色关联"分析方法对提出的理论进行了验证。采用钻屑瓦斯解吸指标Δh2作为采掘工作面突出的判定方法,解决了敏感指标间相互交叉的问题和临界值模糊性难题,提高了敏感指标的适应性。     

钻屑解吸指标与瓦斯压力关系的应用

针对井下钻孔直接测定煤层瓦斯压力时由于封孔困难和受采掘卸压影响,有时很难测到煤层原始瓦斯压力,而且周期长的问题,通过在贺西煤矿井下快速测定的钻屑解吸指标,间接地反演求出了该矿煤层瓦斯压力;测定结果表明:煤壁瓦斯卸压带宽度约15~20m,当测压封孔深度和钻屑解吸指标测试深度小于此值时,实测和反演计算的压力为残存压力;大于此深度时,近似为原始压力;实测和反演计算压力结果一致。该结论可对贺西煤矿瓦斯治理具有一定的指导意义。     

利用钻屑解吸法测定煤层瓦斯压力的应用

本文在实验的基础上,根据煤屑瓦斯解吸规律,测定了煤钻屑解吸指标同煤层瓦斯压力的关系,进而确定了红岭煤矿的煤层瓦斯压力.经实际考察,确定的煤层瓦斯压力值可作为评价煤层瓦斯含量和煤层突出危险性鉴定的参考值.     

钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在防突预测的应用

针对井下复杂环境因素对煤与瓦斯突出危险性预测指标确定的影响和预测指标确定的要求,着重研究了钻屑量与钻屑解吸指标在煤与瓦斯防突中的应用及钻屑瓦斯解吸指标之间的关系,分析了突出危险性预测中影响单指标值测定误差的常见因素,并在此基础上提出了一些指标测定中应该注意的事项和减少误差的措施.     

考虑瓦斯影响的煤层冲击地压钻屑量指标研究

对于含瓦斯煤层实施钻屑法必须考虑瓦斯的影响。考虑瓦斯的影响和煤体损伤特性,经理论推导得到了含瓦斯煤层检测冲击地压的钻屑量指标,并结合阜新五龙矿的实际情况进行了验证。单位长度钻屑量危险指标与煤的密度成正比,与成孔直径的平方成正比,随弹性模量增大而减小,随抗压强度增大而增加。随瓦斯压力增大而增加,随孔隙增加而减小。     

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。     

贵石沟井15~#煤层瓦斯超前钻孔排放半径测定技术研究

超前排放瓦斯钻孔是突出煤层掘进工作面局部防突的主要技术措施,煤层的透气性、吸附解吸特性及钻孔直径决定了排放半径的影响范围,因此,在考虑上述三种因素的情况下,准确测定煤层瓦斯排放半径的影响范围是合理设计排放钻孔工艺参数的关键。本文采用数值计算、钻屑量与钻屑解析指标相结合的方法对贵石沟井15~#煤层瓦斯排放半径进行研究,得出贵石沟井在采用Φ94 mm的超前钻孔作为防突措施时,其有效排放半径可取1.05 m作为钻孔工艺设计与钻孔布置的理论依据。     

本煤层瓦斯抽采钻孔合理密封深度确定

为了确定本煤层瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,进而改善本煤层瓦斯抽采钻孔的封孔效果,提出了瓦斯抽采钻孔合理密封深度的综合判定办法。通过理论分析钻孔周围煤体应力分布和破坏情况,并利用ZKXG30K矿用钻孔窥视仪直观确定了抽采钻孔内部情况,根据数值模拟法和现场钻屑法的实测结果,初步确定了井下工作面瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,最终结合五阳矿53105工作面现场试验应用的验证,确定了五阳矿53105工作面较理想的钻孔密封深度为14m.研究成果为本煤层瓦斯抽采钻孔高效密封提供了依据。     

煤与瓦斯突出预测指标及其临界值确定方法研究

为了避免突出的漏报,提高煤与瓦斯突出预测工作的有效性与准确率,在系统分析煤与瓦斯突出预测敏感指标以及各影响因素对突出的影响程度基础上,以显德汪矿为例提出了基于钻屑量S,Δh2和K1等3种预测指标的综合指标K值,并建立了综合指标的计算公式,实现了对煤与瓦斯突出预测的各项指标的综合考虑。基于该指标对显德汪矿进行了突出预测并确定了临界值。根据所确定的临界值,对分析结果进行验证,证明所选取的临界值符合要求。在此基础上对煤与瓦斯突出预测指标临界值的确定方法进行了推广,建立了具有普遍使用性的矿井瓦斯突出综合预测指标及其临界值确定方法,并提出将该综合预测指标与各单项预测指标结合应用。     

煤巷掘进中预裂爆破对抽放提高的分析

针对低透气性煤层掘进工作面瓦斯预抽率较低以致突出危险较高的问题,以某矿(K1、K4)煤层煤巷掘进工作面为研究对象,进行了现场深孔预裂爆破试验,对预裂爆破前后钻孔瓦斯抽放量进行了对比分析,并对预裂爆破后有效的钻孔瓦斯抽放半径进行了考察。试验结果表明:K1煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需10d就能达到37.13%,缩短抽放时间60%;而且效果检验5个循环才出现瓦斯解吸指标超标。K4煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需12d就能达到34.28%,缩短抽放时间60%;而且效果检验3个循环才出现瓦斯解吸指标超标,预裂爆破对瓦斯抽放效果有明显的提高;爆破后K1和K4煤层瓦斯有效抽放半径分别为4.5和5.2m。这对于现场预裂爆破工作具有一定的指导意义。     

密封取样测定煤层瓦斯含量试验研究

针对直接法测定煤层瓦斯含量存在的取样过程损失瓦斯量大等问题,基于"正转取样,反转密封"思想,研制了密封取样装置,实验室开展了瓦斯吸附解吸实验,在现场进行了密封取样与孔口接渣取样测定煤层瓦斯含量对比试验。结果表明:密封取样能够实现定点取样,能够取到碎屑状煤样,且取样后不用考虑瓦斯漏失;由于退钻过程所取煤样被密封,导致井下初始瓦斯解吸量较大,其瓦斯损失量计算方法不能采用现有的常规补偿模型,可采用"2段法"补偿方法;密封取样测定煤层瓦斯含量测值比孔口接渣取样提高6.2%~12.9%。密封取样技术能够有效应用于井下煤层瓦斯含量测定。     

Research on the Technical Parameters of Pre-draining Gas with the Bedding Boreholes in Xin'an Mine

本文选用新安煤矿17#煤层111706采煤工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究17#煤层合理的预抽瓦斯技术参数值.通过对该矿17#煤层111706工作面预抽瓦斯数据分析得出:预抽试验区采用交叉布孔法预抽量可提高40％,Φ94 mm大直径钻孔预抽量比Φ65 mm直径钻孔增加34％,以预抽率作为17#煤层预抽防突有效性指标是可行的.预抽率大于25％时,就可以达到消除煤与瓦斯突出危险.但只有预抽率达到30％以上,钻屑检验指标K1才不会超标.钻场内钻孔抽采瓦斯浓度大于巷道钻孔抽采瓦斯浓度可达1倍,其最小封孔深度应不小于5m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m范围内.     

新安煤矿顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术参数研究

本文选用新安煤矿17#煤层111706采煤工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究17#煤层合理的预抽瓦斯技术参数值。通过对该矿17#煤层111706工作面预抽瓦斯数据分析得出:预抽试验区采用交叉布孔法预抽量可提高40%,Φ94 mm大直径钻孔预抽量比Φ65 mm直径钻孔增加34%,以预抽率作为17#煤层预抽防突有效性指标是可行的。预抽率大于25%时,就可以达到消除煤与瓦斯突出危险。但只有预抽率达到30%以上,钻屑检验指标K1才不会超标。钻场内钻孔抽采瓦斯浓度大于巷道钻孔抽采瓦斯浓度可达1倍,其最小封孔深度应不小于5 m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m范围内。     

基于瓦斯地质单元划分的突出精准防控实践

瓦斯地质单元是研究煤层瓦斯地质规律和防治煤与瓦斯突出的基础,为了使矿井防突措施更加有效,瓦斯抽采效率更高,基于甘肃靖远矿区魏家地煤矿井田瓦斯地质特征和煤层瓦斯参数,对井田进行了瓦斯地质单元划分,并对工作面进行了突出危险区域划分,建立了3个瓦斯等级.根据工作面不同的瓦斯等级和突出危险性有针对性地实施顺层钻孔、上隅角埋管、上出口中位钻孔、顶板岩石走向高位钻孔和地面钻井等瓦斯抽采措施,构建了矿井突出精准防控的瓦斯抽采模式,并在东102工作面进行了工业试验.结果表明：工作面通过实施等级抽采的突出精准防控措施,煤层残余瓦斯量最高为5.86 m³/t,残余瓦斯压力最高为0.58 MPa,采用钻屑解吸指标法得出最大钻屑量S_max为3.7 kg/m,且施工预测钻孔时,也没有出现瓦斯喷孔、卡钻和夹钻等异常现象.经防突效果检验,消除了工作面突出危险性,保障了矿井安全高效生产.     

煤与瓦斯突出预测敏感指标

为系统反映评价指标自身属性并和煤与瓦斯突出实际相结合,提高预测和判别的准确性与严谨性,分别建立基于"三率"(突出预测率、突出预测准确率、不突出预测准确率)的"效益、成本型"属性和"区间型"属性的煤与瓦斯突出预测敏感指标筛选模型,根据现场预测所得数据建立预测与决策的样本矩阵,依据不同属性进行算子转换构造决策矩阵,采用成分提取确定决策矩阵中各评价指标的权重,作出各预测指标的排序.研究结果表明:张集煤矿煤与瓦斯突出预测的敏感指标是钻屑瓦斯解析指标、钻孔瓦斯涌出初速度.研究结论能将开采煤层实际突出率引入评价系统中,又能使各指标之间的区分更加明显.     

突出矿井延深水平突出危险性区域综合预测技术

在对国内外突出危险性区域预测理论和预测技术进行系统研究的基础上,基于白山坪矿井延深水平(-400~-600 m)的煤层赋存、顶底板条件、地质构造条件等情况,以延深水平开拓前与开拓后为时间区段,分别应用多种现有区域预测技术与方法进行水平、新采区和工作面的突出危险性区域预测,以提供科学、准确的预测结果,为科学合理采用防突技术提供关键依据.在对矿井延深水平3162工作面煤巷掘进的效果考察中发现,在采用区域综合预测结果分析后,仅对预测有突出危险性区域进行局部防突卸压后,经钻屑指标法对全工作面进行效果检验,其钻屑瓦斯解吸指标△h2和每个钻孔的最大钻屑量Smax均小于《防突规定》中的参考临界值,取得理想卸压效果.     

解吸法测定煤层瓦斯压力和瓦斯含量的实验研究

本文实验研究了煤屑的瓦斯解吸规律,实验表明:煤屑的解吸瓦斯流量与煤层瓦斯含量、瓦斯压力密切相关,利用煤屑解吸瓦斯流量可准确测算煤层瓦斯压力和瓦斯含量,该方法具有测定速度快、简单易行、数据可靠等特点,可在现场推广应用.最后提出了利用煤屑解吸瓦斯流量测算煤层瓦斯压力和瓦斯含量的计算方法和计算公式.