低瓦斯矿井预防瓦斯突出的对策研究

近年来,我国发生了4起低瓦斯矿井瓦斯突出的事故。通过分析,认为低瓦斯矿井发生瓦斯突出事故有以下原因:管理上对于低瓦斯矿井发生的瓦斯异常现象不重视;技术上对低瓦斯矿井瓦斯低的原因不清楚,另外低瓦斯矿井升级不及时。并提出了预防低瓦斯矿井的瓦斯突出的对策:密切关注瓦斯异常区域,运用瓦斯地质理论分析低瓦斯矿井瓦斯低的原因,划出瓦斯风化带的下限,发生瓦斯动力现象后,及时升级。     

矿井瓦斯地质图编制

根据多年瓦斯地质研究的实践,讨论了矿井瓦斯地质图的作用和编制方法。系统收集、整理大量的瓦斯地质资料和瓦斯测试参数,搞清瓦斯地质规律、瓦斯赋存规律、瓦斯涌出规律、瓦斯突出危险性的分区分带特征,编制矿井瓦斯地质图。是指导煤矿瓦斯治理最重要的基础和技术,使瓦斯地质规律一目了然,指导瓦斯灾害预测、防治和瓦斯资源开发利用。     

矿井瓦斯赋存规律研究

为了预测瓦斯含量和瓦斯压力,超前防治矿井瓦斯灾害,在测试和计算了煤层瓦斯含量、瓦斯压力和吸附常数等瓦斯基本参数的基础上,通过讨论影响瓦斯分布的地质因素,回归分析煤层瓦斯含量、瓦斯压力与埋藏深度之间的关系,研究了煤层瓦斯赋存的基本规律,根据研究结果绘制了煤层瓦斯分布预测图,对指导瓦斯防治工作具有重要作用.     

煤层瓦斯含量参数获取方法分析及应用

煤层原始瓦斯含量的获取是制定瓦斯防治措施的基础。以张集矿为例,研究了利用地勘期间煤层瓦斯含量获取原煤瓦斯含量值,利用瓦斯压力及瓦斯涌出量计算煤层瓦斯含量,现场实测煤层瓦斯含量等方法,充分利用煤矿现有瓦斯资料获取原煤瓦斯含量,降低了瓦斯含量测试成本,提高了测试精度,为全面分析煤层瓦斯赋存规律提供了技术支持。     

瓦斯地质国在煤矿安全工作中的应用

根据瓦斯地质图编制过程中的研究和实践,系统收集和整理瓦斯地质资料,搞清瓦斯地质规律、瓦斯赋存规律、瓦斯涌出规律、瓦斯突出危险区域的划分,以及煤层气资源量.矿井瓦斯地质图是指导煤矿瓦斯治理的基础资料,使瓦斯地质规律一目了然,指导瓦斯灾害预测、防治和瓦斯资源开发利用.     

瓦斯含量多元数据融合分析及突出临界值确定

新建矿井由于运行时间较短,对瓦斯含量和地质信息勘探较少,在煤与瓦斯突出预测中存在较大困难。以山西某矿为研究背景,利用地勘钻孔瓦斯含量、瓦斯涌出量反演瓦斯含量以及瓦斯压力正演瓦斯含量相结合的多元数据融合分析方法,对山西某矿瓦斯含量进行预测,对突出危险预测敏感指标及其临界值进行确定。采用3种方法对瓦斯含量进行多元对比分析,结果表明,山西某矿瓦斯含量符合常规瓦斯地质规律,即与标高呈正相关关系;三者数据样本稳定,使得多元数据综合预测瓦斯含量更为可靠;通过对山西某矿10号煤层瓦斯含量预测可知,百米瓦斯含量增加2.6 m³/t,瓦斯风化下界为-257 m;根据邻近矿井煤与瓦斯动力参数与0.74 MPa下的瓦斯含量对比,确定瓦斯含量6 m³/t为该矿发生瓦斯突出的临界值。     

利用瓦斯地质分析方法综合研究煤层瓦斯含量

煤层瓦斯含量是矿井瓦斯灾害预测及防治的基础。利用瓦斯地质分析的方法,研究了勘探和生产期间实测瓦斯含量、利用瓦斯参数和瓦斯涌出量反算的瓦斯含量4组数据及数据融合,通过钻孔资料建立起适用的瓦斯含量预测公式,实现了对矿井范围内瓦斯含量的最大利用,形成了适合矿井瓦斯含量研究的配套方法。     

厚煤层工作面煤壁瓦斯放散规律模拟研究

以一种散碎煤瓦斯涌出规律模拟试验装置为主要研究设备,以厚煤层的瓦斯放散规律为模拟研究对象,以探究厚煤层工作面采掘空间瓦斯来源为主要目的,对厚煤层的瓦斯放散规律、瓦斯压力对厚煤层瓦斯放散特性规律进行了模拟试验研究。结果表明:微结构的参与明显改变了厚煤层的瓦斯放散规律,导致其表现出明显的瓦斯放散速度急剧减小段、似指数关系、缓慢减小段的3阶段特性;厚煤层瓦斯放散规律曲线表现出的规律和厚煤层瓦斯的绝对放散量没有随瓦斯压力的改变产生明显变化,而瓦斯压力产生的影响主要表现在瓦斯放散速度的数值大小方面;瓦斯压力固定时,厚煤层工作面采掘空间在揭露新煤壁瞬间时的瓦斯浓度激增是由煤壁涌出瓦斯主导的;而在揭露新煤壁一段时间后,煤壁涌出瓦斯是采掘空间内的瓦斯浓度增加的主要原因;瓦斯压力不同的条件下,进行厚煤层采掘空间瓦斯来源分析时,不仅需要根据煤壁揭露的时间长短,还需依据工作面的瓦斯压力做出判断。     

煤矿采空区地面钻井法瓦斯抽采技术的探索

煤矿采空区瓦斯分为封闭式老采空区瓦斯和开放式现采空区瓦斯,是影响矿井瓦斯涌出量的主要来源,特别是开采工作面采空区瓦斯涌出,是造成瓦斯超限和瓦斯事故的重要因素。采空区瓦斯抽采是有效预防治理瓦斯的措施,许多矿井采用。岳城煤矿1302(上)工作面采用地面钻井法抽采技术治理采空区瓦斯的经验,为有效防治瓦斯提供了新途径。     

测压过程中瓦斯渗流损失及其对结果的影响

在瓦斯压力测定过程中,瓦斯会沿着封孔材料周围岩石裂隙向外渗流。因此,为准确确定煤层原始瓦斯压力,需要找出瓦斯损失量及其对瓦斯压力测定结果的影响。本文首先确定损失瓦斯流动模型,进而推导出了瓦斯损失量的理论计算公式,分析瓦斯损失对瓦斯压力测定结果的影响,最后提出了煤层原始瓦斯压力修正计算方法,并对两类瓦斯压力测定方法进行了比较。     

不同瓦斯抽采钻孔封孔工艺封孔效果的现场试验对比研究

为了考察不同封孔工艺在低渗透煤层中的瓦斯抽采效果,通过现场瓦斯抽采试验,对比分析了传统封孔、自胀式封孔、袋装封孔、封孔器封孔以及主动承压式封孔5种封孔工艺的钻孔瓦斯浓度变化特征,介绍了主动承压式封孔工艺的工艺原理。结果表明:主动承压式封孔工艺的钻孔瓦斯浓度在抽采初期呈上升趋势,随后缓慢降低并稳定在70%左右,钻孔瓦斯浓度出现显著衰减的时间为70～80 d,高瓦斯浓度抽采的时间长达91 d,远高于相同条件下采用其他封孔工艺的抽采钻孔;此外,采用该封孔工艺的钻孔瓦斯浓度自孔底向孔口仅衰减14%,为各类封孔工艺中瓦斯浓度衰减最低的封孔方式。综合对比各类封孔工艺下抽采钻孔瓦斯浓度变化特征、瓦斯浓度显著衰减时间和高浓度瓦斯持续抽采时间等指标,采用主动承压式封孔工艺可以取得良好的瓦斯抽采效果。     

瓦斯抽采浓度自动化调控系统的研究与应用

通过对钻孔瓦斯涌出量、漏气量影响因素进行分析,认为在瓦斯抽采过程中存在一个最佳抽采负压值。通过探寻最佳负压值可以调整钻孔瓦斯抽采浓度,在保证最高抽采浓度的同时尽可能的降低漏气量,有效提高瓦斯抽采纯量。自主研发了瓦斯抽采管路浓度自动调控系统,在九里山矿进行了井下工业性试验,得到了最佳抽采负压,显著提高了抽采管路瓦斯抽采浓度及抽采纯量。     

采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置研制与应用

为掌握采空区高瓦斯体积分数区域空间分布范围,自主研发了一种采空区瓦斯体积分数区域分布三维实测装置,其主要由采气头、采气管、瓦斯流量监测装置、集气装置和瓦斯体积分数检测仪组成,可实现对采空区不同空间区域内瓦斯体积分数的三维实测,并成功将该装置运用于现场,对Y型通风靠近留巷侧采空区瓦斯空间分布进行了三维实测。现场实测结果表明:分段留巷Y型通风条件下,近留巷侧采空区在一定空间范围内出现瓦斯集聚现象,其空间范围为沿工作面倾斜方向距沿空留巷30~45 m,沿留巷延伸方向距工作面35~55 m,垂直煤层底板方向距煤层底板15~30 m,瓦斯体积分数最高处可达0.9%;不同工况条件下,近留巷侧采空区高瓦斯区域空间范围基本相同;近留巷侧采空区形成的高瓦斯集聚区域具有严重的瓦斯爆炸威胁,需采取有效措施加强对近留巷侧采空区高瓦斯集聚区域进行监测和治理。     

低浓度瓦斯综合供能系统控制方法及运行研究

为了解决煤矿燃煤小锅炉热源替代的问题,以及低浓度瓦斯直接外排导致环境污染以及资源浪费的现象,结合煤矿低浓度瓦斯利用现状与用能需求,提出了在新的环保形势下的煤矿低浓度瓦斯综合供能系统。依据低浓度瓦斯蓄热氧化的运行原理,分析了该综合供能系统的特点。从瓦斯浓度控制以及氧化后热能利用这2个方面,研究了低浓度瓦斯综合供能系统的控制方法。以丁集煤矿低浓度瓦斯利用项目为例,结合运行数据表明,该综合供能系统能有效的进行瓦斯浓度以及热能的调节,达到预期效果。     

CJK型自动抽排切换器的研制与应用

介绍了 CJK－ 200型自动抽排切换器的研究试制情况。试验表明,该产品可根据瓦斯抽放浓度对抽放管道的流向、抽放与排放状态进行自动控制与切换。可在不使系统浓度低于设定值、保证排放口安全的条件下,实现采空区瓦斯浓度低时能连续强化抽放、浓度高时又能使抽放瓦斯进入矿井抽放系统。     

瓦斯浓度检测采集点的最优选择策略研究

瓦斯浓度在矿业生产过程中需要严格检测,但是由于井下地理环境比较复杂,瓦斯在不同地点的分布特征有很大差异,如何根据井下环境合理选择瓦斯浓度传感器的采集点,进而对井下整个瓦斯分布情况进行分析,是十分重要的问题。通过分析瓦斯在不同地理环境下的分布特征,找到安装瓦斯传感器最优位置的选取策略,为瓦斯浓度检测提供理论依据。     

综采工作面缩面前后采空区瓦斯分布规律对比分析

通过对22006工作面采空区瓦斯分布进行研究,可以掌握采空区内瓦斯分布规律,为采空区瓦斯治理提供合理的措施与措施施工参数。数值模拟分析结果表明:回风隅角瓦斯浓度数值模拟结果最高为0.065%,与实测工作面回风隅角瓦斯浓度0.063%相吻合,验证了数值模拟的可靠性;缩面前工作面向采空区的漏风量比缩面后工作面向采空区漏风量大;缩面后采空区瓦斯浓度高于缩面前采空区瓦斯浓度;缩面前回风隅角瓦斯浓度高于缩面后回风隅角瓦斯浓度,并且缩面后回风隅角瓦斯浓度最高为0.06%,远低于国家安全规程规定的1%上限。     

工作面多变量瓦斯体积分数时间序列预测模型

为了有效分析煤矿瓦斯监测数据以实现较准确的工作面瓦斯体积分数预测,基于贝叶斯网络方法、混沌相空间重构技术与高斯过程回归模型,研究了瓦斯体积分数时间序列分析与预测的方法.应用贝叶斯网络方法提取与工作面瓦斯体积分数时间序列有较强关联特征的样本数据集,构建了多变量瓦斯体积分数时间序列预测模型;采用混沌相空间重构技术来实现多变量瓦斯体积分数时间序列样本空间重构;应用高斯过程回归模型进行工作面多变量瓦斯体积分数预测,以预测值及其置信区间来表达对工作面未来瓦斯体积分数动态变化的预测.实例分析表明:应用该方法得到的预测结果,其预测精度较单变量瓦斯体积分数时间序列预测有较大提升,并且预测区间在相同置信水平下达到了最优,能够较好的反映工作面瓦斯体积分数的动态变化状况.     

提高瓦斯抽采浓度的技术探索

利用钻孔抽采煤体瓦斯,降低回采工作面生产过程中的瓦斯浓度是确保矿井安全生产的重要手段,通过对影响抽采系统瓦斯浓度的因素进行分析,摸索出提高瓦斯抽采浓度的成套技术,可有效提高矿井抽采率,避免瓦斯事故发生。     

唐口煤矿深部复杂开采工作面瓦斯分源涌出规律研究

研究工作面瓦斯涌出规律对工作面瓦斯治理有重要意义。为了得到唐口煤矿深部3号煤层复杂开采条件下工作面回采时期瓦斯涌出时空演化规律,选取6304工作面作为对象,采用实测方法研究6304工作面瓦斯涌出规律。结果表明:6304工作面瓦斯涌出量为6.534 m³/min,其中煤壁占34.27%,落煤占29.62%,采空区占36.11%;沿工作面倾向由低到高,瓦斯浓度整体为上升趋势,其中1—76号架工作面瓦斯浓度小于0.20%,76—102号架瓦斯浓度上升明显,最大为0.387%;上隅角的后部采空区是工作面的瓦斯主要涌出源,上隅角1号测点瓦斯浓度0.78%,上隅角周边3号、5号、7号、8号、9号测点瓦斯浓度平均为0.643%;周期来压时,上隅角瓦斯相对平时较高。研究为针对性的瓦斯分源监控与灾害防治提供基础。