沿沟煤矿煤与瓦斯突出诱发冲击地压事故分析

分析了沿沟煤矿"11·8"石门揭煤特大型煤与瓦斯突出并诱发底板岩层冲击地压事故,并通过煤岩体的稳定性分析和煤岩体受扰动后拉应力的计算阐述了煤与瓦斯突出诱发冲击地压的力学机理,最后对事故原因进行了分析并提出了对策。     

红菱煤矿石门揭煤突出过程模拟研究

运用Ansys、Flac3D有限元分析软件,在实测地应力、煤岩体力学性质和瓦斯压力的基础上,以红菱煤矿‘6.20'特大煤与瓦斯突出事故为背景,对煤与瓦斯突出中地应力、瓦斯压力、煤岩体力学性质等综合作用下的复杂力学过程进行了数值模拟;并对揭煤前的应力集中、揭煤后应力诱发煤岩破裂和瓦斯压力驱动下的煤体抛出三个阶段进行了阐述.模拟结果,较好地再现了含瓦斯煤岩由萌生裂隙、发生破坏、大量突出直至突出孔洞达到稳定、突出停止的过程,并与事故现场调查结果进行了对比,两者具有较好的一致性.红菱煤矿石门揭煤突出过程的机理研究,对该矿后期的深部开采具有一定意义.     

大断面石门揭煤煤与瓦斯突出危险性预测

针对公路隧道等大断面石门揭煤条件下,煤与瓦斯突出危险性预测准确性的问题,基于煤与瓦斯突出的能量学说,分析了在相同的地质、瓦斯赋存条件下,不同断面面积的石门揭煤发生煤与瓦斯突出的危险性,以及发生突出的特点。对此,提出了一套大断面石门揭煤条件下煤与瓦斯突出预测的方法,并利用该方法对梅花箐隧道所需穿越的煤层进行了准确预测。     

逆断层倾角对煤与瓦斯突出影响的研究

贵州地区由于封闭性、压扭性断层较多,不利于瓦斯自然释放,导致瓦斯聚集而易在开采中发生煤与瓦斯突出事故,这对矿井安全高效生产极为不利。通过理论分析并结合数值模拟,主要研究了逆断层条件下不同倾角的逆断层对煤与瓦斯突出的影响。研究结果表明,倾角为60°的断层对煤与瓦斯的突出危险性影响最大,其次是45°;角度越小的断层越容易受到开采扰动的影响;顶板的冲击频率以及冲击强度是煤与瓦斯突出的诱因之一。     

石门揭煤过程颗粒流模拟的探讨

在石门揭煤的实践过程中,为了预先了解揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性的大小,运用PFC软件对煤层进行颗粒流的数值模拟来直观预测。由于模拟过程无法兼顾瓦斯压力的影响,对模拟结果和瓦斯压力进行加权计算处理,使得这一结果能较好地反应现场实际情况。通过对模拟结果的综合处理后,得出石门揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性最大值位于掘进巷道的周围,且越靠近巷道危险性越大。     

石门揭煤过程颗粒流模拟的探讨

在石门揭煤的实践过程中,为了预先了解揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性的大小,运用PFC软件对煤层进行颗粒流的数值模拟来直观预测。由于模拟过程无法兼顾瓦斯压力的影响,对模拟结果和瓦斯压力进行加权计算处理,使得这一结果能较好地反应现场实际情况。通过对模拟结果的综合处理后,得出石门揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性最大值位于掘进巷道的周围,且越靠近巷道危险性越大。     

不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验研究

使用自主研发的煤与瓦斯突出模拟试验装置开展了不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验,以分析石门揭煤时含瓦斯煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出发生发展的影响。分析结果表明：突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,所以,石门揭煤时煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出有着一定的控制作用,合理设计揭煤工艺控制煤层新暴露面面积可有效防治煤与瓦斯突出;突出口径影响破断煤体中瓦斯的放散,使得煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同;突出口径越小,煤与瓦斯突出持续时间越长,瓦斯压力降低越慢,瓦斯对煤体的粉碎性越不明显,突出强度也越小,也因此改变了突出时温度变化量,结果在某种程度上说明了突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和抛出特性。     

构造带石门揭煤诱导突出的力学特性模拟及声发射响应

为揭示地质构造区域石门揭煤诱导突出的机理,运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验系统,对石门揭露断层构造带煤层的过程进行了相似模拟,同步采集分析了突出全过程的应力变化规律及揭煤过程的声发射响应规律,并对构造带揭煤突出过程的能量耦合跃迁失稳过程进行了理论分析。结果表明:在构造带掘进巷道的推进过程中,巷道上方的岩层和煤层均会经历应力增大和减小的过程,但构造区域煤层的应力集中系数大于岩层区域,呈现较强的应力敏感性;在开挖时和突出的过程中,声发射信号能较好地反映煤岩动态变化;在巷道掘进过程中,构造区域煤层不断积聚弹性能和瓦斯内能,并相互耦合逐步达到能量的极限平衡状态,一旦揭煤扰动到该系统,就会引起能量的耦合跃迁失稳,从而诱发突出。     

石门揭煤过程煤与瓦斯延时突出机理及其影响因素分析

本文在综述煤与瓦斯突出机理的基础上,分析了石门揭煤过程中,巷道煤与瓦斯延时突出机理及其影响因素,并阐述了各种因素在延时突出中的作用。从煤岩体流变方面,阐述了延时突出的产生和停止的原因,并从空间和时间的角度,对石门揭煤过程中巷道煤与瓦斯延时突出整个过程进行了详细的描述。煤与瓦斯突出事故原因及理论分析结果表明,石门揭煤过程中煤与瓦斯延时突出存在两种现象,并且都是地质因素和非地质因素综合作用的结果。研究结果为石门快速揭煤技术的研究,提供理论基础和技术支持。     

鹤煤四矿突出石门快速揭煤技术的研究及应用

突出煤层石门揭煤是突出矿井防突工作的关键过程,研究安全有效的突出煤层石门揭煤技术对矿井的安全生产和采掘接替具有重大意义。通过综合分析鹤煤四矿煤与瓦斯突出影响因素,结合石门揭煤工作面的实际情况,制定了穿层钻孔瓦斯抽放、水力压裂与强化抽放、注马丽散加固煤体等综合性措施,安全快速揭开了煤层。     

膨胀剂缓释石门揭煤新工艺

通过研究膨胀剂的膨胀力、静态爆破的影响范围以及对石门揭煤范围内煤岩体应力、瓦斯释放的作用规律,并根据石门揭煤过程中的瓦斯渗流作用机理,研究缓释揭煤过程中瓦斯压力、瓦斯涌出量的变化规律、煤体应力变化情况,研究膨胀剂缓释揭煤作用机理。     

石门揭露冻结煤层瓦斯突出过程的数值模拟

针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,根据煤与瓦斯突出与煤层力学性能、煤层冻结温度之间的关系,结合人工冻结工程实践,采用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,确定模型尺寸和边界条件,建立了石门揭露冻结煤层过程气固耦合数学模型。设定冻结温度下煤层的单轴抗压强度、弹性模量及瓦斯压力等相关参数,数值模拟了不同冻结温度下龙家山煤矿-400 m水平2#石门揭露6#煤层过程。数值模拟表明:当6#煤层温度降为-10～-20℃时,该石门揭煤工作面突出危险性将大为降低。综合冻结时间、能源消耗和防突效果,选定-10℃作为该石门揭露冻结煤层控制温度,可以提高突出矿井石门揭煤工程的经济效益。     

高突矿井石门掘进工作面的瓦斯综合治理技术

介绍了芦岭煤矿石门推进工作面煤与瓦斯突出的特点,分析了煤与瓦斯突出的影响因素,以及采取的瓦斯综合治理措施。采取这些措施后,降低或消除了揭煤时的煤与瓦斯突出。     

石门揭煤常压水洗防突半径考察研究

煤与瓦斯突出多发生在掘进工作面,而石门揭煤所占比例更高。通过实施常压水洗防突技术,石门揭煤不仅消灭了煤与瓦斯突出,而且煤层揭开后,瓦斯压力减小,缩短了揭煤时间,加快了石门揭煤进度,取得明显的经济和安全效益。     

过断层石门揭煤突出危险性预测方法的探索

对河南某矿过断层石门揭煤的突出危险性进行分析,针对穿断层测压的不准确性与断层对突出影响的不确定性,提出了通过测定瓦斯压力与距断层距离之间的线性关系来分析断层性质的方法,为判断断层2侧煤体的突出危险性提供参考依据;使用D、K综合指标进行突出危险性预测时,选取断层2侧煤体较为有利于突出的参数进行判定,确保石门揭煤的绝对安全,成功预测了该石门揭煤的突出危险性。     

石门揭煤防突抽放瓦斯钻孔合理布置参数的研究

在建立石门揭煤抽放瓦斯钻孔周围煤体瓦斯渗流方程的基础上，利用数值计算方法模拟分析了煤层钻孔周围瓦斯渗流规律以及影响石门揭煤外孔瓦斯抽放率的影响因素，提出了在一定煤层透气性条件下原始煤层钻孔抽放瓦斯的极限抽放时间、极限抽放量和最大的安全抽放钻孔间距，并将数值计算结果应用于指导现场 施工，取得了较满意的结果。     

地质构造带下快速揭煤实践

赵固二矿主采二1煤层,该煤层具有煤与瓦斯突出危险性.为了防止石门揭煤瓦斯突出,揭煤工期一般需要6～7个月甚至十几个月的时闻抽放,才能解除石门揭煤工作面的突出危险性,严重影响了矿井和采区的顺利接替.通过选择合理的预留岩柱厚度、瓦斯抽放钻孔布置方式及其参数,实现了快速揭煤,为煤与瓦斯突出煤层石门快速揭煤积累了经验.     

石门对掘揭开急倾斜煤层突出与爆破增透消突技术

针对煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点及变形破裂过程中透气性的非线性变化特性,应用基于含瓦斯煤岩破裂过程固-气耦合动力学模型开发的RFPA^2D－Flow软件,系统模拟了石门对掘揭开急倾斜煤层煤与瓦斯突出动力灾害演化过程,从细观的角度分析了突出过程中的应力演变、裂隙发展和瓦斯运移规律。数值模拟和突出实例分析表明：高瓦斯压力和梯度、严重应力集中和叠加、不可忽视的揉搓煤体自重应力以及瞬间爆破应力冲击是造成突出的综合性原因。介绍了利用深孔预裂控制爆破技术的石门揭煤消突试验,结果表明,该技术爆破孔的增透半径大于3 m,在防治高瓦斯低透气性煤层石门揭煤突出和实现安全快速揭煤方面效果较好。     

煤层钻孔液氮冷冻有效半径研究

针对石门揭煤过程中煤与瓦斯突出问题,文章基于冻结法石门揭煤的防突思想,采用数值模拟方法,对不同时间和不同传热系数的煤岩进行钻孔液氮冷冻,分析传热规律及有效半径,并探讨布孔方式。结果表明:在相同时间下,随着导热系数的增大,钻孔冷冻煤体的影响半径随之增大,但增大速率呈递减趋势;当传导系数为定值时,影响半径随着时间呈幂指数增加;多孔布置时,在合理布孔上所取得的孔间距是有效影响半径的■倍,为石门揭煤防突提供了理论依据。     

南桐煤矿煤与瓦斯突出规律及瓦斯地质因素影响分析

为有效预防矿井煤与瓦斯突出灾害,以南桐煤矿实际瓦斯地质和煤与瓦斯突出事故资料为依据,统计、总结了该矿煤与瓦斯突出发生规律。认为矿井主要以中小型突出和压出为主,主要发生在石门揭煤和煤巷掘进工作面;随着煤层埋深的增加,突出危险及突出强度增大;大多突出发生在向斜轴部地区、向斜轴与断层或褶曲交会地区等地质构造附近。同时,运用瓦斯地质和构造演化理论,总结、分析了不同瓦斯地质因素对矿井煤与瓦斯突出的影响。