本煤层单一顺层瓦斯抽采钻孔的渗流场数值模拟

针对本煤层瓦斯抽采钻孔的合理布置问题,通过建立钻孔抽采瓦斯的渗流场控制方程和煤层变形场控制方程,结合钻孔抽采瓦斯的初始及边界条件,推导出钻孔抽采瓦斯渗流的固气耦合数学模型.以石壕煤矿本煤层单一顺层钻孔瓦斯抽采为工程实例,基于研究区域的煤层瓦斯赋存特征,采用数值模拟计算方法,获得了本煤层单一顺层钻孔周围煤层瓦斯压力、煤层瓦斯渗透率、煤层瓦斯渗流速度和煤层变形的分布规律.确定了本煤层单一顺层钻孔抽采瓦斯的有效影响半径,从而为本煤层单一顺层瓦斯抽采钻孔的优化布置提供了依据.研究结果表明,石壕煤矿本煤层单一顺层钻孔抽采瓦斯的有效半径分别为4 m左右;在延长钻孔抽放时间不到20%的情况下,减少了钻孔工程量50%左右,抽采效果良好.     

高位钻场瓦斯抽采技术在高瓦斯复杂煤层回采中的应用研究

通过对李雅庄矿多个回采工作面瓦斯来源的现场测试及理论分析,得出采场围岩瓦斯涌出是导致该矿回采工作面高瓦斯的主要来源,其涌出量占到总涌出量的60%以上。针对该矿煤层顶、底板多为沙质泥岩,其孔隙、裂隙相当发育的特点。提出了高瓦斯复杂煤层回采工作面瓦斯治理新思路。即:采取了在本煤层和邻近层瓦斯抽采技术与顶板钻孔和高位钻场底板高位裂隙钻孔的瓦斯联合抽采方式,并确定了瓦斯抽采的基本参数。从该矿2-602工作面采用高位钻场14个月的瓦斯抽采效果来看,抽采率达到了60.87%,有效地降低了工作面的瓦斯涌出量,为安全高效开采高瓦斯复杂煤层提供了技术保障。     

艾维尔沟矿区碎软难解吸煤层瓦斯运移规律

为了掌握艾维尔沟矿区主采煤层的瓦斯运移规律、指导瓦斯抽采工作,实测了煤层多元物性参数、建立了含瓦斯煤体多场耦合模型,通过数值模拟分析了瓦斯运移特性。研究表明：矿区主采的4号、5号和6号煤层存在煤层碎软、瓦斯含量高、透气性差等不利因素,抽采难度大。随着抽采时间增加,钻孔周围基质瓦斯压力和裂隙瓦斯压力均按照一元二次函数关系规律性减小。基质瓦斯压力与裂隙瓦斯压力在抽采初期降低速度基本一致,但随抽采时间增加,裂隙瓦斯压力下降速度明显快于基质瓦斯压力,二者之间的压力差也越来越大。5号煤层裂隙瓦斯压力和基质瓦斯压力的降低速度、裂隙中渗流速度及基质中瓦斯解吸扩散速度较4号和6号煤层慢。为提高矿区抽采效果,应采取强化瓦斯抽采措施改善煤层透气性等物理性质,以提高煤层裂隙瓦斯渗流速度,促进基质瓦斯解吸扩散,5号煤层应采取相对更加有效的增透措施。     

采场应力变化的流闯耦合模拟研究

随着矿井开采深度的增加,瓦斯压力对煤层开采过程中采场应力的影响越来越明显。,根据煤层瓦斯渗流特性和固体介质变形基本理论,考虑煤层瓦斯压力的变化对煤岩体破裂的影响,建立了煤层开采过程中应力场和瓦斯运移场相耦合作用的数学模型对含有不同煤层瓦斯含量和不同瓦斯压力的煤岩体,在开采过程中采场应力所发生的变化进行了数值模拟研究与分析。通过研究煤层开采过程中,在不同地应力和煤层瓦斯压力的影响,得出采场应力的变化规律。其结果对于矿井煤层正常开采时,解决采场应力的变化所引起冲击地压灾害事故隐患的技术性问题等提供可靠的理论指导。     

采场应力变化的流固耦合模拟研究

随着矿井开采深度的增加,瓦斯压力对煤层开采过程中采场应力的影响越来越明显。根据煤层瓦斯渗流特性和固体介质变形基本理论,考虑煤层瓦斯压力的变化对煤岩体破裂的影响,建立了煤层开采过程中应力场和瓦斯运移场相耦合作用的数学模型。对含有不同煤层瓦斯含量和不同瓦斯压力的煤岩体,在开采过程中采场应力所发生的变化进行了数值模拟研究与分析。通过研究煤层开采过程中,在不同地应力和煤层瓦斯压力的影响,得出采场应力的变化规律。其结果对于矿井煤层正常开采时,解决采场应力的变化所引起冲击地压灾害事故隐患的技术性问题等提供可靠的理论指导。     

基于同步运移理论的瓦斯抽采气固耦合数值模拟

以煤层瓦斯扩散渗流同步运移理论为基础,综合考虑瓦斯抽采过程中煤体变形引起的孔隙率、渗透率变化,建立了瓦斯抽采气固耦合动态数学模型。以晋城某矿为例,结合该矿煤层赋存特征,借助Comsol multiphysics软件进行了数值模拟,模拟结果表明在瓦斯抽采过程中有效抽采半径与抽采时间符合幂函数关系;随着煤层埋藏深度增加,上覆应力增大,煤层孔隙率和渗透率降低,是导致瓦斯抽采难度增加的主要原因,为此如何能提高煤层的渗透率和孔隙率是增加瓦斯抽采率的关键;单纯增大抽采负压对提高瓦斯抽采率影响不大。该研究结论为优化瓦斯抽采工艺参数提供了理论依据。     

潘三矿立井揭煤瓦斯抽采模拟研究

瓦斯抽采对于立井揭突出煤层起到重要的作用,准确的确定钻孔瓦斯有效抽采半径和合理的在待抽煤层中布置抽采钻场对煤层消突具有关键性作用。基于多孔介质中流体流动达西定律理论,采用COMSOL Multiphysics软件对该煤层瓦斯抽采进行了模拟。模拟结果表明,此煤层的瓦斯有效抽采半径为3m,随着抽采时间的增加,煤层瓦斯压力逐渐的降低,但降低的速率会逐渐的减小。瓦斯抽采30天后,其残余的瓦斯压力为0.18MPa,这与现场实测的最大残余瓦斯压力0.2MPa相接近,这说明了模型的可信性,其模拟结果可为瓦斯抽采设计提供参考。     

基于UDEC的大采高覆岩破裂的模拟与分析

为了准确划分李雅庄煤矿冒落带和裂隙带的高度,采用UDEC4.0数值模拟软件对2-226工作面上覆煤岩层进行模拟,研究得到其两带高度为11~13 m和40~44 m,在采空区两侧20~30 m范围内存在较为明显的竖向破断裂隙;现场通过比较高位钻场抽采瓦斯纯量得到：高位钻场钻孔终孔层位距煤层垂高为11~23 m时抽采瓦斯效果最好,并将钻场终孔位置优化为14.7 m,现场考察结果与数值模拟结论较为吻合;研究成果为其他类似条件矿井采场及采空区瓦斯治理提供一定的依据.     

高位钻场顶板走向钻孔抽放瓦斯技术在月亮田矿的应用

月亮田矿13617工作面6#煤层属该区段的首采层,瓦斯含量高、压力大,具有突出危险性。为了确保安全回采,实现工作面稳产高产,采用高位钻场顶板走向钻孔抽放瓦斯;为提高钻孔有效长度,达到最佳抽放效果,对高位钻场及顶板走向钻孔技术参数进行优化与确定。     

采场瓦斯防治技术

合理、有效地根治采场瓦斯,防止采场瓦斯超限,是“八五”期间煤矿安全重点研究课题之一.本文根据采场瓦斯运移理论阐述了采场瓦斯超限的基本原因,论述了采场瓦斯根治的技术途径,并给出了在煤矿生产和科研实践中行之有效的根治方法.     

开滦矿区唐山煤矿瓦斯涌出规律及其预测

根据开滦集团唐山煤矿的地质背景、瓦斯分析报表等统计资料,分析瓦斯涌出特征及构造、埋深、地应力与瓦斯涌出量的关系,并采用分源预测法及地质统计法预测唐山煤矿地区8、9煤瓦斯涌出情况。结果表明：唐山煤矿瓦斯涌出形式为普通涌出,瓦斯来源为煤层瓦斯与采空区瓦斯;瓦斯涌出量明显受构造控制,大构造附近瓦斯富集较多;其涌出量随埋深增大而增大,分布状态与最大主应力的分布状态大体一致。地质统计法显示,绝对瓦斯涌出量随着埋深的增大而增大,变化梯度为1.35 m3/（min.hm）;分源预测法显示,瓦斯涌出量随煤层瓦斯含量增大而增大,并且明显呈正相关关系。该研究为矿井安全生产提供了有益参考。     

ZM-1型电话自动监控瓦斯报警器

ZM-1型电话自动监控瓦斯报警器是在固定式瓦斯报警器的基础上开发研制出来的.它具有在瓦斯浓度超限时进行声光报警功能,同时还具有电话自动监控功能.是煤矿安全官员监管基层煤矿负责人、安监员、矿主、等人员的失职行为,避免人为因素造成的瓦斯爆炸事故发生.该文介绍了ZM-1型电话自动监控瓦斯报警器的组成结构,对其工作原理进行了详细的分析.     

淮南地区地震和煤与瓦斯突出相关性研究

研究了区内地质构造的特点，利用地质动力区划理论解释了淮南地区地震和煤与瓦斯突出现象的成因：分析了大量地震和煤与瓦斯突出数据，以及区内地震和煤与瓦斯突出的分布特征，结果表明二者具有同步性和重叠性；地震所反应的应力场变化符合区内、煤与瓦斯突出的动力源特征以及二者在时空分布上存在相关性，为预测矿井动力现象发生的危险区域提供了宏观上的指导。     

独头巷道内瓦斯运移规律数值模拟

独头巷道内瓦斯异常出是引起煤矿井下瓦斯爆炸事故的主要原因之一.采用计算流体力学软件对独头端异常涌出后瓦斯在巷道中时空分布规律进行数值模拟研究.独头端的涌出速度采用幂函数的变化规律进行模拟.模拟过程监测了不同时刻巷道中心线瓦斯浓度分布情况以及巷道不同断面瓦斯浓度分布等值线图.模拟结果表明,巷道上部分瓦斯浓度比下部分瓦斯浓度大,瓦斯浓度沿巷道分为3个部分:先降低,后升高,然后又降低.涌出后一段时间瓦斯浓度降低部分非常短,整个瓦斯浓度是升高部分,且沿巷道长度方向基本呈直线升高.该研究对矿井瓦斯爆炸事故调查、通风风量调节、灾害预警以及应急救援具有一定的意义.     

回采工作面瓦斯涌出分布规律的研究

回采工作面瓦斯超限现象经常发生,给煤矿安全生产带来重大隐患.为了掌握回采工作面瓦斯涌出的状况及随时空的变化规律,寻找瓦斯富集地点,确保工作面安全生产.采用单元法原理对平煤新峰四矿12160工作面的瓦斯来源及构成进行了研究分析,得出了回采工作面瓦斯涌出的分布规律,为工作面防止瓦斯积聚及改变瓦斯运移通道等瓦斯治理提供必要的技术指导.     

矿井瓦斯气体的浮升与压强扩散

论述了存在于矿井空气中两种状态的瓦斯气体所具有的上升运动或趋势的作用因素。矿井空气中局部瓦斯或局部较高浓度瓦斯的气体对象，由于存在小于周围环境气体的密度差，会在浮力作用下浮升；矿井空气中的瓦斯气体分子在压强梯度的作用下产生压强扩散，通常由于空气重力产生方向向下的压强梯度，瓦斯气体分子具有上升的运动或趋势     

湖南利民矿井煤与瓦斯突出的构造差异性研究

湖南利民矿井地质构造具有明显的区域差异性,应力分区易于确定.由于主、次、附加构造应力场的联合与复合作用,导致边界条件各异.3#煤层顶底板的围岩性质不同,地质构造发育就不一样,使其构造应力分布不均.导致发育于3#煤层顶底板的断-褶构造具有平面上的分区性和剖面上的不协调性.据煤与瓦斯突出的频率和强度,厘定出强突出区、次强突出区、未突出区、弱突出区四种突出区域,分别对应于构造应力区的过度挤压区、挤压区、引张区和过渡区.地质构造的差异性是利民矿区煤与瓦斯突出强度和频率的主控因素.     

瓦斯低温等离子体转化制甲醇的可行性分析

矿井瓦斯虽然是煤矿井下开采的灾害因素,但也是一种优质的化工原料,由于它难以加工利用,所以目前放空现象严重,因而亟须开发矿井瓦斯利用的新技术。笔者提出了低温等离子体转化瓦斯直接合成甲醇的研究思路。从低温等离子体转化瓦斯的反应机理入手,围绕矿井瓦斯部分氧化制甲醇的热力学、甲烷等离子体制甲醇的转化机理、实验系统、反应条件和反应能耗特点对矿井瓦斯低温等离子体转化制甲醇的可行性进行了探讨。结果表明,矿井瓦斯低温等离子转化制甲醇在理论上是可行的。该研究可为开发瓦斯利用的新技术提供理论参考。     

大西煤业矿井瓦斯地质规律探讨与储量预测

为进一步推进矿井瓦斯防治及利用工作,研究、整理了矿井地质勘探、开采揭露的煤层瓦斯地质资料,利用矿井瓦斯地质最新研究成果,揭示了矿井瓦斯形成的地质规律,并对瓦斯（煤层气）地质储量进行了预测,为矿井瓦斯灾害治理和资源开发利用提供参考依据。     

构造煤特征及其与瓦斯突出的关系

以河北省下花园煤矿构造煤为研究对象，通过一些先进的实验手段，对该矿构造煤的特征进行了微观定量研究并从理论上分析了构造煤容易发生突出的原因，从而加深了对构造煤的认识，为突出预测提供了一条新的途径。