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。     

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。     

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。     

近距离保护层采场巷道掘进的防治煤与瓦斯突出技术研究

以平煤天安五矿己15和己16=17煤层为例，对近距离煤层群瓦斯抽采技术进行了分析研究。由于己15煤层与己16,17煤层层间距较近且厚度不均，为了防止采掘施工中煤层初期来压的瓦斯突然涌入工作面，在掘进机巷过程中，从打探煤及探构造孔入手，对机巷瓦斯进行了突出预测敏感指标及临界值研究，并实施了立体抽放技术，实现了安全生产。     

近距离双突煤层群瓦斯抽采技术分析

以中平能化集团天安五矿己15和己16、17煤层为例,采用数值计算等手段对近距离双突煤层群瓦斯抽采技术进行了分析研究,对机巷瓦斯进行了科学的突出预测敏感指标及临界值分析,提出了瓦斯立体抽放技术,取得了较好的实际应用效果。     

掘进面瓦斯预抽指标临界值的研究与应用

为了确定山西小回沟煤矿掘进工作面采取瓦斯预抽措施时的瓦斯含量临界值,发挥瓦斯预测预报作用,以2#煤层为例,采用矿井瓦斯涌出量预测方法反推瓦斯涌出量达到3. 0 m3/min时的瓦斯含量。分析了指标临界值计算偏大的原因,并利用掘进速度将瓦斯含量临界值修正为6. 42 m3/t;统计了小回沟矿2#煤层掘进工作面瓦斯含量预测和瓦斯涌出量测定结果,利用"三率法"的原理对修正后的临界值的敏感性进行了考察。研究结果可用于掘进工作面瓦斯预测预报工作。     

低指标突出问题在突出危险性预测中的分析

针对矿井"低指标突出"频发的现象,从预测指标的选择和临界值的确定两个方面进行分析,建立数学模型,确定敏感指标和临界值.为不同条件下突出矿井的敏感指标选择和临界值的确定提供一种较为简便的方法.     

基于瓦斯地质图的工作面突出区域预测技术

为了准确预测工作面的突出危险性,在整理分析工作面瓦斯地质资料的基础上,实测了大量的瓦斯基础参数,研究了15#煤层的吸附特征,提出并确定了工作面区域预测指标及临界值,研究了工作面的瓦斯赋存规律,编制了工作面瓦斯地质图,对工作面进行了区域预测,并对预测结果进行了验证.研究结果表明:15#煤层煤的吸附能力较强,以瓦斯含量10.0 m3/t和绝对涌出量4.0 m3/min作为预测指标和临界值是可靠的,采用瓦斯地质图方法进行工作面突出区域预测和分级管理,瓦斯赋存规律一目了然,预测结果可靠,预测方法简洁有效,便于现场操作.该成果对于防治工作面的煤与瓦斯突出具有一定的参考价值和指导意义.     

煤与瓦斯突出综合预测指标临界值的优化

为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性、保障采掘工作面的安全、高效推进和降低防突工程成本,根据"三率"(预测突出率、突出预测准确率、不突出预测准确率)各自具有的合理区间属性和权重,以张集煤矿采掘工作面为例,采用区间数关联决策方法,得出综合预测指标F′的最优化区间为[370,380];根据加权灰靶决策方法,得出预测指标临界值排序为400、390、380等;取最优化区间和排序靠前的临界值的交集,得到煤与瓦斯突出综合预测指标F′的临界值为380,并开展现场应用。结果表明,考虑评价指标的区间属性,并取预测指标区间与排序靠前的临界值的交集作为煤与瓦斯突出预测综合指标F′的最优临界值方法是合理的。     

低指标突出问题在突出危险性预测中的分析

针对矿井"低指标突出"频发的现象,从预测指标的选择和临界值的确定两个方面进行分析,建立数学模型,确定敏感指标和临界值。为不同条件下突出矿井的敏感指标选择和临界值的确定提供一种较为简便的方法。     

煤层气等温吸附曲线形态对产气量的影响

为了了解煤储层Langmuir压力和Langmuir体积参数以及临界解吸压力对煤储层气产量的影响,通过对Langmuir方程的分析,利用储层数值模拟的方法,研究了Langmuir参数与气产量的关系。结果表明:气产量与煤储层本身的性质参数Langmuir压力和Langmuir体积有关。在开采初期,Langmuir压力和Langmuir体积越大,对产气越有利;而在开采后期,Langmuir压力越小,对产气越有利。该成果对本身性质不同的煤储层的煤层气产量的预测具有一定的参考价值和指导意义。     

基于电磁辐射原理的煤与瓦斯突出危险性预测

为实现煤与瓦斯突出危险性的动态、连续预测,根据煤岩强度统计损伤理论,分析煤岩电磁辐射强度与应力关系,建立不同泊松比煤岩动力灾害与电磁辐射响应模型。利用基于该模型研制的KBD7在线式电磁辐射监测仪,对沈阳煤业集团红菱煤矿1200工作面集中运输巷和1204工作面回风顺槽进行连续监测,预测两工作面的煤与瓦斯突出危险性。结果表明:电磁辐射强度与常规预测指标、煤与瓦斯突出危险性有很好的相关性;1200掘进工作面电磁辐射临界值为49 mV,煤与瓦斯无突出危险预测准确率为100%,有突出危险预测准确率在70%以上;1204工作面未预测出瓦斯突出危险情况。该方法可实现煤与瓦斯突出危险性的非接触、动态、连续、定向及区域性监测,为煤矿安全生产提供了技术支持。     

基于不相容最小二乘理论的煤与瓦斯突出灾害的预测研究

应用不相容方程组和最小二乘理论,根据已有的瓦斯压力原始统计资料,建立了煤层瓦斯压力和煤层地理位置关系的方程,并进行了相关性分析。分析结果表明可以根据此方程,由煤层所在的地理位置准确地预测煤层的瓦斯压力,进而对煤与瓦斯突出灾害进行预测,对矿山的生产和建设具有重要的实用价值。     

煤层气井产能影响因素分析

煤层气的开发和利用十分重要,煤层气产能研究对合理开发煤层气具有指导意义。在煤层气理想模型基本假设基础上,建立计算产量所需的各参数的方程。结合产量计算方程和静态物质平衡方程推导出产能预测解析模型;并分析了朗格缪尔体积常数、临界解吸压力、煤层渗透率以及单井控制面积对产能的影响。结果表明朗格缪尔体积常数的大小直接影响着煤层的含气量。临界解吸压力的大小直接影响煤层甲烷解吸的时刻。煤层渗透率影响产量峰值出现的时间。单井控制面积影响产量峰值大小。     

利用排采数据校正煤层含气量

目前,国内外煤层含气量最常用的测定方法为取芯做解吸实验,逸散气量利用直接法由解吸时间确定。然而在此过程中,最容易引起误差的部分即逸散气量的估算;尤其是取芯时逸散时间未能控制在标准时间内;或者计算含气量时逸散气量没有得到正确校正,都会导致所得含气量结果产生较大误差,从而误导产能评估、开发设计和生产控制。采用逆向思维,利用排采数据求取每口井的产气压力;并与由实验室所测数据和朗格缪尔方程求取的临界解吸压力相对应,求得对应煤层的含气量;然后利用数理统计方法曲线回归建立含气量与深度的函数关系式,进而计算所有煤层含气量,以指导后期的优化、开发和生产。     

预报煤炭自燃的CO指标气体临界值研究

CO气体作为预报煤炭自燃的指标气体在煤矿中已被广泛使用,但有些矿井回采面上隅角始终存在CO气体,甚至超出矿业安全规定的临界指标,特别是在综采或综放工作面这一现象更明显,尽管采取多种防灭火措施,只能使CO气体涌出量减少而不能消除CO的产生,为了解其原因,在实验室做了不同煤种低温氧化实验,通过实验发现有些煤种在常温氧化条件...     

煤与瓦斯延期突出模拟试验及机理

利用自行研发的"大型煤与瓦斯突出模拟试验台",进行了非均衡荷载的无扰动和钢球捶击扰动情况下的煤与瓦斯延期突出试验.结果表明:延期突出过程可划分为准备、发生、发展和结束4个阶段,突出煤粒表现出很好的分选性,突出后的煤岩体可分为突出孔洞、松动区和未动区3个部分;在外力诱导作用下,延期突出门槛值降低,发生突出的可能性增大;发生延期突出的临界瓦斯压力和水平应力呈线性关系,临界瓦斯压力和突出强度呈非线性关系.重新定义了煤与瓦斯延期突出概念:在主要破煤岩作业结束形成新的采掘空间一段时间后或人员在从事辅助作业时,发生的煤与瓦斯突出;并根据试验结果初步分析了延期突出机理.     

综放工作面瓦斯涌出特征实测及分析

结合大阳矿3401综放工作面实际开采条件,通过对支架工作阻力、超前支承压力以及工作面瓦斯浓度等参数进行了实时监测,分析了采场矿压显现及采煤工艺与采场瓦斯涌出之间的关系。结果表明,工作面前方支承压力变化对工作面煤壁瓦斯涌出规律影响较为明显,且采场瓦斯涌出量的峰值通常滞后于周期来压,滞后程度约为1天,采煤生产工序、日产量及推进速度与瓦斯涌出也存在密切的关系。     

三交地区煤层气井产量的拟合分析

以河东煤田三交区块煤层气井生产资料为基础,利用煤层气地质学和地下水动力学原理对煤层气井的生产曲线进行了拟合分析,并最终确定了两口煤层气井的水文地质参数。利用Ja-cob公式获得了既定水文地质条件下的产气量及产水量的理论曲线。对比分析结果表明,生产曲线和理论曲线拟合较好,用理论模型进行煤层气井的产能预报是可行的;理论产水量及产气量偏低的原因是由于煤层气开采过程中压裂的影响,开采初期压裂增强了煤层的渗流能力,使得实际值大于理论值。     

煤层气同心管气举排水工艺参数的确定方法

煤层气井在产气之前需要进行排水降压作业,同心管气举通过在生产油管中加入小油管,可以为气举提供注气通道的同时,又不影响油套环空作为气井的产气通道。结合固相颗粒在垂直气液两相流中的运移模型,给出了同心管气举条件下,不同粒径煤粉颗粒排出井筒所需要的气液流速条件。通过同心管环空气液两相流压力计算,给出了同心管气举阀安装位置的设计方法,并结合煤层气井排采过程中煤层气井的生产动态特征,给出了注气量的确定方法。对同心管气举排水工艺进行了现场试验,分析了试验气井的实际排采曲线,证明同心管气举排水工艺的可行性,以及气举参数设计的合理性。通过计算排采阶段同心管的气举效率,表明该工艺在整个试验阶段可以保持较高的举升效率。根据煤粉排出的临界条件,判断以及预测煤粉在井底沉积的可能性和时间。