钻孔瓦斯流量预测区域突出危险性技术研究

提出穿层钻孔稳定瓦斯流量与煤层瓦斯压力近似服从线性关系,钻孔瓦斯流量随瓦斯压力的增加而增大。进而依据煤矿现场实测的5组钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯压力对应值,利用线性回归推导出采用穿层钻孔瓦斯流量指标预测区域突出危险性的临界值。     

穿层钻孔瓦斯流量预测区域突出危险性技术

为了提高突出煤层区域突出危险性预测的工作效率,缩短预测时间,基于钻孔径向稳定场瓦斯压力分布规律建立瓦斯流动力学数理模型,通过能量守恒定律对单位体积瓦斯从钻孔瓦斯源位置流动到钻孔位置的能量变化进行分析,提出穿层钻孔瓦斯流量的平方值可以表示成煤层瓦斯压力的二次多项式形式。依据高鑫煤矿现场实测的10组钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯压力的对应值,利用MATLAB软件进行数据拟合,得出抽采钻孔瓦斯流量预测区域突出危险性的临界值,并以此临界值对高鑫煤矿1502工作面进行突出危险性预测,预测结果可靠。     

钻孔流量推算煤层残余瓦斯压力的方法

运用渗流力学中持续平面点源和Darcy定律,结合实际气体的压缩状态方程,分析煤层瓦斯抽采过程中瓦斯流动的规律,建立了瓦斯流量和残余瓦斯压力之间的模型。形成了利用初始渗透率、钻孔瓦斯流量和甲烷状态参数表示钻孔径向瓦斯压力场和计算煤层残余瓦斯压力的方法。从而形成了一种利用渗流理论估算抽采期间煤层残余瓦斯压力的新方法。     

煤层渗透率预测瓦斯流量可行性研究

由现场测定矿井瓦斯含量,根据煤样结构盒维数计算得到煤层渗透率,然后转化为区域煤层透气性系数经现场实测瓦斯流量曲线和数值模拟预测的钻孔瓦斯流量曲线分析,在走向趋势和数量级上没有差别,并且同时符合钻孔瓦斯流量衰减的规律,即呈指数衰减,说明预测渗透率反映了煤层钻孔瓦斯流动的真实情况。     

导气管阻力特性对钻孔瓦斯涌出初速度的影响

建立了瓦斯在煤层运移、向测量室涌出、测量室瓦斯压力变化、瓦斯沿导气管流出的数学模型。利用有限差分法解算了测量室动态压力边界条件下钻孔周围煤层瓦斯流动、得到测量室瓦斯压力变化及钻孔瓦斯流量随时间的变化规律。分析了导管阻力对钻孔瓦斯流量的影响。结果表明：导气管的长度、材质和管径不同时,测定的钻孔瓦斯流量最大值出现的时间、大...     

钻孔自然瓦斯流量衰减系数合理测定期的探讨

基于钻孔自然瓦斯流量衰减理论,结合在山西晋城阳城矿区3#煤层钻孔自然瓦斯流量的现场实测数据,统计了1～65 d内不同时间段内测定的钻孔自然瓦斯流量数据,然后通过回归分析的方式对比了不同时间内的钻孔自然瓦斯流量衰减系数,进而根据曲线衰减的拟合度探讨测定钻孔自然瓦斯流量衰减系数α的最短有效时间。结果表明:在钻孔自然瓦斯流量较大的无烟煤层,其衰减系数的合理测定时间应为40 d左右。     

含水煤岩体瓦斯压力测定的水锥效应研究

针对直接法瓦斯压力测定过程中受承压水影响的问题进行分析研究,通过查阅国内外文献发现,目前含水煤岩层瓦斯压力测定过程中,考虑煤层透气性系数、吸附特性的水锥效应尚未有人研究。针对此建立了动态水锥突破钻孔界限理论模型,分析认为瓦斯压力测定过程中放空时瓦斯流量最大,水锥突破速度最快,封孔后气体流量减少后影响变小。推导出了动态水锥上升过程中突破钻孔界限的时间与瓦斯流量、煤层厚度、钻孔深度及煤的孔隙率的关系式。并举例计算了不同流量、煤层厚度及钻孔长度下水锥突破界限的时间,发现,突破时间随流量的增大显著减小,流量一定时,随钻孔深度的增加,先经历一个变化较小过程,然后大幅度减小。工程上利用球向流场进行瓦斯压力时,可以通过缩短放空时间避免煤层水锥效应对测压的影响。     

钻孔预抽煤层瓦斯影响规律研究

给定煤层多孔介质渗流边界条件,湍流计算选用k—ε模型,瓦斯在煤层中流动采用多孔介质模型,研究了在不同的抽采时间、负压、渗透率、煤层瓦斯压力及不同的钻孔直径等条件下钻孔的抽采半径及抽采量变化规律,研究结论对于现场预抽煤层瓦斯钻孔参数设计有理论指导意义。     

基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量测定抽采半径技术研究

瓦斯抽采半径直接影响着瓦斯抽采率的大小，是煤层瓦斯预抽钻孔布置的主要依据。分析现有测定方法，提出基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量的测定方法，可准确测定瓦斯抽采有效半径，并应用回归分析方法推导了瓦斯抽采半径的测定依据。选取贺西矿4#煤层进行了现场试验，对现场抽采孔进行了连续60天的流量监测，并结合验证孔瓦斯残留量和预抽率进行对比验证，准确测定出瓦斯抽采时间达到180天时，钻孔瓦斯抽采半径为6.5m，钻孔间距可设置为13m。     

钻孔周围煤体中瓦斯流动模型的理论研究

为了对钻孔周围煤体中瓦斯流动情况进行研究,基于一定的假设建立了毛细管瓦斯流动的简化模型。根据流体力学、渗流力学及高等数学相关知识推导出毛细管瓦斯流动的运动微分方程,计算得出了毛细管的瓦斯流动流量,同时得到了煤层渗透率与毛细管直径之间的定量关系,建立了毛细管瓦斯流动理论与煤层渗透性之间的联系。在此基础上,通过进一步的简化最终得到了任意时刻钻孔瓦斯总流量的理论计算公式。     

上隅角瓦斯吹排风机试验研究

介绍了用于煤矿上隅角瓦斯的吹排风机的试验,选择了6个比较特殊的截面,利用五孔球探针测量了风机风筒内部的压力和各向速度,从而可以分析了解风筒内的流场分布。通过分析提出了适合本风机的切向速度分布模型,得到了二次流分布图,为消除二次流影响提供参考。     

基于煤体瓦斯含量对测定煤层瓦斯压力准确性分析

基于煤体的瓦斯含量,分析了测压室长度与封孔过程中瓦斯的释放量对测压准确性的影响,并依据理想气体状态方程与煤层瓦斯含量的朗格缪尔方程,推导出原始的煤层瓦斯压力与实际测出的煤层瓦斯压力、测压室长度以及封孔过程中瓦斯释放量的表达式,对实际测得的瓦斯压力进行了修正。经计算发现,测压室长度越长,封孔过程中瓦斯释放量越多,最终测定的瓦斯压力与煤层原始瓦斯压力偏差越大,在封孔过程中应尽量减小测压室的长度,加快封孔的速度。     

含氧煤层气流量变化对液化工艺影响的模拟研究

利用HYSYS软件对煤层气液化工艺进行模拟计算,分析了煤层气流量变化对液化能耗和CH4回收率的影响,结果表明:总液化能耗变化幅度与煤层气流量变化幅度一致,其中氮气压缩功耗变化幅度大于流量变化幅度,混合冷剂压缩功耗变化幅度小于流量变化幅度;煤层气流量变化会使LNG单位产品液化能耗增加,但流量减小不影响CH4回收率,只有流量增加会降低CH4回收率。在实际运行时,应使制冷系统提供的冷量留有5%的余量,以确保工艺过程的安全与稳定。     

不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤的渗透特性试验研究

为探讨瓦斯压力对含瓦斯煤渗透特性的影响,通过含瓦斯煤的三轴剪切试验,获得试件在进行三轴渗流试验时始终处于稳定应力状态的轴向应力和围压的合理取值,在此基础上,以贵州松河煤矿8号煤为剖析对象,利用自主研制的出口压力可调的三轴渗透仪进行了有效应力和温度恒定、不同瓦斯压力条件下的三轴渗流试验。结果表明:当瓦斯压力恒定时,含瓦斯煤试件的抗剪强度随着围压的增加而增加;当有效应力、温度和试件两端压差恒定时,渗透率以指数关系随着间隙气压的增加而下降;当有效应力、温度和间隙气压恒定时,渗透率随着两端压差的增大而减少。试验结果为地面煤层气开发和井下瓦斯抽采提供了有力的技术支撑。     

开放性断层对煤层瓦斯赋存的影响

根据现场实测到的瓦斯涌出量值、瓦斯含量值以及瓦斯压力值,归纳、分析出瓦斯的赋存规律。将赋存规律和断层构造对瓦斯赋存基础地质的影响相结合,得出童亭煤矿8煤层在赵口断层控制下的瓦斯赋存规律。赵口断层属于开放性的地质构造,开放性断层的存在造成地应力的释放,增大了岩、煤层的孔隙-裂隙,使得瓦斯赋存条件较差;赵口断层的落差很大,其对煤层的影响范围也较大;在深部,同一区域内,随着离赵口断层的距离减小,瓦斯也越小;不同的区域,离赵口断层越近,则受到赵口断层的控制作用也越大。     

煤层气渗流规律与压力特征分析

本文采用非平衡态吸附模型，研究单相煤层气在煤体和割理中的流动规律。在拟稳态流和不稳态流的数学模型假设下，用气体拟压力代替Iangrnuir吸附公式中的压力，得到气层中拟压力所满足的方程，并对渗透率变异系数和双重介质参数变化时压力的变化规律进行了分析。这些结果为煤层气藏开发提供了理论依据和新的试井模型。     

瓦斯抑爆材料研究进展及瓦斯吸收剂初步研究

瓦斯抑爆材料作为瓦斯治理的辅助技术,在瓦斯爆炸发生后,可以降低瓦斯爆炸的危害。本文总结了瓦斯抑爆材料的研究进展,并提出以吸附降低瓦斯浓度的方式设计瓦斯抑爆材料的设想,并以甲烷作为瓦斯的模型气体,用顶空气相色谱法测定吸收液中甲烷的浓度,研究了3种吸收剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、土温80(Tween 80)对甲烷的吸收效果。结果表明三种吸收剂均对甲烷有一定吸收作用,且Tween 80的吸收效果最好。     

光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷检测报警仪在实际使用中的应用分析

通过光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷报警仪的对比分析,找出他们的不同特点,说明它们在煤矿甲烷浓度测定中发挥不同的重要作用。     

高瓦斯煤层综放工作面瓦斯运移规律实测研究

以某矿S2205综放工作面为例,通过长期现场观测并结合数值模拟对综放工作面的瓦斯涌出规律进行研究,得到S2205工作面瓦斯涌出量的不同来源及各自所占比例,其中采空区内的瓦斯涌出量约占到工作面风排瓦斯涌出量的48.1%。同时对开采初期和正常回采期间的瓦斯涌出变化情况进行了统计和分析,发现瓦斯涌出量的变化与工作面矿压显现有着直接的联系,基本顶的垮落造成工作面前方煤体裂隙扩大和增加,并挤压采空区而导致瓦斯涌入工作面,造成工作面瓦斯涌出量的增大甚至超限。通过对综放工作面瓦斯涌出规律的分析,可以为高瓦斯综放工作面的瓦斯防治提供指导依据。     

煤层气注入增产法的探讨

煤层气储集层具有构造复杂、含气量低、渗透率低、原始储层压力低等特点，注入增产法（ECBM）是当前提高煤层气采收率的主要方法之一，也是目前国内外煤层气开发单位集中力量重点研究的驱替增产技术。本文在石油系统相关经验的基础上，主要从注入增产机理、注气井网类型、地面设备流程、注采动态分析模式等四方面较综合地阐述了注入增产的方式方法。