K1值与瓦斯压力的响应特性研究

K1值与揭煤工作面的突出危险性紧密相关,为弄清K1值与瓦斯压力的响应特性,采用等温吸附解吸实验对同吸附平衡压力下的解吸量进行测试,并采用巴雷尔式求解了不同吸附平衡压力下的K1值。结果表明:在同一吸附平衡压力下,解吸量随着时间的增加而增加,但增加的梯度逐渐减小;吸附平衡压力越大,解吸量越大;K1值随着吸附平衡压力的增加而增加,但增加的梯度逐渐减小,K1值与吸附平衡压力满足负指数的函数关系;瓦斯压力越大,钻屑瓦斯解吸指标(K1值)越大,突出危险性越大。     

粒径、水分对煤中甲烷的吸附-扩散实验研究

为了研究粒径、水分对煤中甲烷的吸附、扩散影响,进行了甲烷等温吸附-扩散实验。选取潞安古城矿区3号煤,制成60~80目的煤样,在30℃恒定温度,相同的平衡压力条件下进行吸附扩散实验,对比分析研究甲烷在不同粒径、含水煤样中的扩散量、扩散速度的差异。通过实验发现:在相同的吸附平衡压力下,同一水分不同粒径煤样,同一时间大粒径煤中甲烷扩散量和扩散速度均小于小粒径的扩散量和扩散速度;同一粒径不同含水煤样,同一时间煤样含水量越小,瓦斯解吸量越大,水分对瓦斯解吸起着明显的抑制作用,煤样含水量越高,同一时间瓦斯解吸速度越小,随着时间的增加解吸速度逐渐缓慢。研究不同主控因素下的甲烷扩散规律,对煤层气开发和矿井瓦斯灾害防治有很好的指导意义。     

煤层吸附解吸规律及局部突出预测敏感指标研究

以大宁煤矿3号煤层为背景,研究了3号煤层软、硬煤的吸附解吸规律,同时对软煤、硬煤的突出预测敏感指标进行了实验室测定和现场验证。研究结论为:相同条件下,煤样的解吸量随着吸附平衡压力的升高而增大,而且软煤的初期解吸量比硬煤大,初期解吸的速度也比硬煤快;钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1值随着瓦斯吸附平衡压力的升高而增大,钻屑瓦斯解吸指标K1比Δh2可靠性更高。     

钻屑解吸指标(Δh2)与吸附平衡压力的关系研究

钻屑解吸指标(Δh_2)与煤与瓦斯突出的危险性紧密相关,为定量得出钻屑解吸指标(Δh_2)与吸附平衡压力的关系,采用解吸实验装置对软硬煤的解吸规律进行了定量研究。结果表明:吸附平衡压力越大,解吸量越大;同一吸附平衡压力下,软煤的瓦斯解吸量大于硬煤的瓦斯解吸量;软煤的钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)大于硬煤的钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2),钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)随着吸附平衡压力的增加而增加,钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)与吸附平衡压力满足指数函数关系,为防治煤与瓦斯突出提供了理论指导。     

经验公式对不同变质程度煤的瓦斯解吸适用性研究

为明晰经验公式对不同变质程度煤的瓦斯解吸规律的适用性,通过对不同变质程度、不同吸附平衡压力下的解吸数据进行分析。结果表明:对于同一变质程度的煤,煤的瓦斯解吸量随时间的增加累积增加,随着吸附平衡压力的增大,煤的瓦斯解吸量逐渐增大;在同一吸附平衡压力下,随着变质程度的增加,煤的瓦斯解吸量逐渐增加;孙重旭式可用于描述不同吸附平衡压力下、不同变质程度煤瓦斯解吸规律,为研究煤层瓦斯的运移奠定理论基础。     

直接法测定煤层瓦斯含量损失瓦斯量推算方法研究

井下直接法测定煤层瓦斯含量的准确性取决于损失瓦斯量的推算。实验室开展了煤样不同吸附平衡压力的瓦斯解吸实验,采用不同时间段的解吸数据推算了损失瓦斯量。结果表明:煤的累计瓦斯解吸量随时间呈单调递增关系,瓦斯解吸曲线符合幂函数关系;随着吸附平衡压力的增大,推算的损失瓦斯量增大;采用不同的解吸时间段拟合数据,推算出的损失瓦斯量差异明显;井下取样测定解吸瓦斯量时,应注意采集初期的(0~1 min)解吸瓦斯量,否则将引起较大的损失瓦斯量推算误差。     

煤样粒径对初始释放瓦斯膨胀能影响的试验研究

为研究煤样粒径对初始释放瓦斯膨胀能的影响,对薛湖煤矿二2煤层不同粒径(0.5~1、1~2、2~5、5~10、10~15 mm)的煤样在同一温度条件下测定它们的初始释放瓦斯膨胀能。结果表明,任一粒径的煤样均随瓦斯压力的增大,具有的初始释放瓦斯膨胀能增大;在相同的瓦斯压力条件下,煤样的初始释放瓦斯膨胀能与平均粒径大致成负指数下降的关系,煤样粒径越大,初始释放瓦斯膨胀能越小,反之亦然。所以,煤体在地应力作用下破坏后平均粒径越小,发生突出的危险性越大。研究结果证实了降低煤层瓦斯压力和通过煤体固化提高煤体强度均可降低煤层突出危险性。     

注水对煤层吸附瓦斯解吸影响的试验研究

水力化措施在煤矿开采中广泛应用,为了研究注水对煤层瓦斯解吸的影响,采用高压吸附-注水-解吸测试装置对不同吸附平衡压力和水分条件下煤对瓦斯的置换解吸量、卸压解吸量及总瓦斯解吸量进行了测试计算。结果表明:注水过程中及注水一段时间内煤样罐瓦斯压力呈现出继续增高的趋势,说明注入的水置换出了煤体吸附的瓦斯,且水分越高,置换解吸量越大,测试的最大置换量可达11.88 mL/g;卸压后,注水煤样的瓦斯解吸量减小,且水分越大,瓦斯解吸量降幅越大,降幅最大值可达68.29%;注水后煤的总解吸量增大,说明注水对试验煤样的瓦斯解吸起促进作用。     

焦作矿区严重突出煤层极限状态卸压抽采实验研究

为了进一步加快卸压抽采,针对低透气性、严重突出煤层瓦斯区域治理工作的需要,通过大量的实验室模拟和分析,研究了中马村矿强吸附煤层不同吸附平衡状态下的瓦斯解吸规律。结果表明:同一煤样平衡压力越高,吸附瓦斯量越多,在同一时间段内进行解吸时,解吸速度越快、单位时间解吸量也越多;加快煤层瓦斯解吸需要具备一定的卸压空间,缩短瓦斯运移的通道;煤样粒度越大其孔裂隙内的游离瓦斯量越多,越不利于释放。     

由残存瓦斯量确定煤层瓦斯压力及含量的方法

系统研究了突出煤样的破碎粒度、瓦斯压力对突出煤层残存瓦斯含量的影响.实验结果表明,煤的破碎粒度对残存瓦斯含量有显著影响,粒径越大,残存瓦斯量越大,当煤样粒径较大或较小时,煤样的残存瓦斯含量均趋于恒定.利用相同暴露时间下同一粒径煤样得出残存瓦斯含量与煤层瓦斯压力和瓦斯含量均存在幂函数关系.依据此规律,可在测定煤层的残存瓦...