豫西“三软”煤层煤样解吸规律研究

为了提高瓦斯含量直接测定法的准确性、可靠性,在实验室根据MT/T 641—1996规定的方法测定了郑煤集团崔庙矿11采区煤样、裴沟矿32采区煤样在不同吸附平衡压力下不同时间段的累计瓦斯解吸量,并运用数学软件统计分析两煤样的解吸数据,研究得出两煤样瓦斯解吸规律可用对数函数进行描述。据此提出对数函数公式用于直接法测定瓦斯损失量的推算及其工程应用的初步建议。     

海孜煤矿9煤层煤样瓦斯解吸规律研究

为了研究海孜煤矿9煤层煤体的瓦斯解吸规律,在实验室对煤样进行了5种不同瓦斯平衡压力下解吸量的测定,通过对解吸数据进行分析处理,发现瓦斯平衡压力与煤样的解吸具有正相关性,对数公式能相对准确地描述煤层的瓦斯解吸规律。对数公式中系数A与瓦斯平衡压力满足指数关系,得到了针对本煤层的指数公式。利用现场煤样瓦斯解吸曲线拟合系数A与指数公式可以对煤层瓦斯压力进行推算,现场验证效果较好,具有较高的应用价值。     

煤层瓦斯含量不同解吸方式损失瓦斯量推算研究

为了减少直接法测定煤层瓦斯含量井下解吸不同的解吸方式对瓦斯损失量推算影响误差,采用瓦斯解吸速度测定仪,测定同一煤样、不同解吸方式的瓦斯解吸速度和瓦斯损失量推算精度.试验发现,当控制煤样暴露时间相同时,关闭阀门拧紧煤样罐直接解吸的方式,瓦斯解吸速度远大于关闭阀门拧紧煤样罐再打开阀门泄气后解吸,以及打开煤样罐阀门后拧紧煤样罐的解吸方式;打开煤样罐阀门后拧紧煤样罐解吸方式的瓦斯损失量,大于关闭阀门拧紧煤样罐直接解吸,及关闭阀门拧紧煤样罐再打开阀门泄气后的解吸方式.     

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。     

煤样暴露时间对瓦斯含量测定的影响分析

本文分析探讨煤层瓦斯含量测定方法的优缺点;对煤矿瓦斯含量的准确测定十分重要,其中煤样暴露时间是影响测试结果准确性的关键因素;以直接测定法中的井下钻孔瓦斯解吸法,探讨不同暴露时间对测试结果的影响;试验结果表明:(1)暴露时间越长,煤样累计解吸量越少,初始解析速率越小,瓦斯损失量越大;(2)随暴露时间的增加,损失量误差先减小后增大,且暴露时间为2 min时误差最小;推算瓦斯损失量的修正公式,为煤矿瓦斯含量测定提供一定参考。     

反转密封取样装置

直接法测定煤层瓦斯含量中,如何减少或准确推算损失瓦斯量是一个亟待解决的问题。从缩短取样过程中煤样暴露时间角度出发,设计了一种反转密封取样装置,并在祁南煤矿715底板巷24#钻场进行了现场试验。结果表明:该装置能够取到碎屑状煤样,且在取样完成时能够完成对煤样的密封,井下无需转移煤样,直接通过煤样筒利用快接装置进行井下解吸;与传统的岩芯管取芯相比,反转密封取样能够极大缩短取样过程中煤样的暴露时间,井下30 min瓦斯解吸量明显增大,减小了取样过程损失瓦斯量,能够提高直接法测定煤层瓦斯含量的准确性。     

基于瓦斯解吸特性推算煤层瓦斯压力的方法

为了能够准确快速确定煤层瓦斯压力,基于煤层瓦斯解吸特性提出了确定煤层瓦斯压力的新方法.通过对煤屑瓦斯扩散过程理论解的进一步分析得出煤层瓦斯压力与煤屑解吸对1~3mm粒径煤样具有确定关系.解吸测定,通过不同公式对解吸数据的拟合分析发现对数公式能够更好的拟合解吸曲线,从而确定对数公式为最佳拟合公式.对数公式中系数A能够表明煤样在不同瓦斯压力下解吸趋势的差异性,与瓦斯压力具有指数关系.并且在不同暴露时间下其数值可以保持在稳定值,可以利用系数A与瓦斯压力的关系进行煤层瓦斯压力的推算.     

注水对煤的瓦斯扩散特性影响

为研究注水后煤的瓦斯扩散特征及动力学参数变化,在自制的高压注水搅拌解吸装置上对不同注水量煤样在0.5 MPa吸附平衡压力下的瓦斯放散过程进行了测试,测试结果表明：不同注水量煤样瓦斯解吸量与时间的关系曲线形状均与 Langmuir 吸附等温线相似,不同注水量煤样均存在极限解吸量,极限解吸量随水分增加呈现指数函数式变化,当煤样水分由0.05%增加到12.04%时,极限解吸量由7.3383 mL/g降至2.7749 mL/g。相同吸附平衡压力下,注水量越大,煤样第1 min瓦斯解吸速度(V1)越小,解吸速度V1随水分增加呈现对数函数式变化;注水后,煤样传质毕欧准数增大,扩散系数和传质傅立叶准数减小,注水改变煤的扩散动力学参数。     

受载煤样瓦斯解吸规律实验研究

为了查明受载煤样瓦斯解吸规律,自行设计了受载煤岩恒压瓦斯吸附解吸实验装置,进行了不同轴压和瓦斯压力条件下柱状煤样瓦斯解吸实验,分析了轴压和瓦斯压力对瓦斯解吸的影响,并根据瓦斯解吸经验公式,对实验结果进行了拟合。研究结果表明:在相同轴压条件下,瓦斯压力越高,煤样瓦斯解吸量越大,解吸速率越快;在相同瓦斯压力下,轴压越高,煤样瓦斯解吸量越大,解吸速率越快;轴向受载煤样瓦斯解吸规律符合艾黎公式,式中m值能够表征煤体内部孔裂隙发育程度。随着轴压增加,微裂隙逐渐发育,m值逐渐减小。     

含重烃煤层瓦斯解吸特性实验研究

对牛马司水井头煤矿煤样中含不同浓度重烃的瓦斯进行等温解吸,得到了煤样在不同吸附平衡压力、不同重烃浓度的瓦斯解吸量随时间变化的实测数据。分析了在一定吸附平衡压力条件下,煤样中不同重烃浓度的瓦斯解吸特性。建立了新的瓦斯解吸经验公式,结果表明新建经验公式能够描述含不同重烃浓度的瓦斯解吸规律,为瓦斯含量测定过程中损失量的推算提供了依据,进而指导煤层瓦斯含量的测定。     

下霍煤矿矿井瓦斯涌出量预测研究

通过实测下霍煤矿3号煤层的原始瓦斯含量、气体组分等瓦斯基本参数,结合地勘期间的瓦斯含量数据、煤层赋存条件、开采技术条件和设计开采方案,在研究下霍煤矿3号煤层瓦斯含量分布规律的基础上,推测出下霍煤矿井田范围内的3号煤层既有甲烷带,又有瓦斯风化带,采用分源预测法对下霍煤矿一、二采区3号煤层开采时的矿井瓦斯涌出量进行了预测。     

采动卸压区域瓦斯解吸规律研究

为了找到采动卸压区域瓦斯解吸规律,对采动卸压区域瓦斯解吸规律进行了数理分析和公式推演,找到了等效负压驱动效应和解吸瓦斯应力理论极大值;结合现场试验分析,探明了采动卸压条件下瓦斯解吸规律。结果表明:采动卸压区域煤体应力变化是瓦斯解吸的原始驱动力,且由于等效负压驱动效应的存在呈现了瓦斯压力峰值落后于煤体应力峰值现象,且瓦斯压力峰值小于理论极大值。     

武甲煤矿3号煤层区域综合防突措施研究

武甲煤矿为突出矿井,采用预抽煤层瓦斯技术作为3号煤层区域性的防突治理措施,并根据瓦斯地质条件提出了科学合理的钻孔布置方式。在进行防突效果检验时,分别对井巷揭煤工作面、回采工作面等区域选择钻屑瓦斯解吸指标、残余瓦斯含量作为检验指标,发现各区域K1值与W残值均小于临界值,表明防突效果良好,无突出危险性。     

贺兰山煤田二道岭矿区煤层瓦斯赋存规律

为了探明二道岭矿区煤层瓦斯赋存规律,通过实测煤层瓦斯含量,以瓦斯地质理论为基础,分析了二道岭矿区煤层瓦斯赋存的控制因素。结果表明:岩浆热变质是矿区瓦斯含量普遍较大的根本原因;矿区构造和煤层埋深是控制瓦斯分布状况的直接因素。     

低煤阶煤层含气量特征及瓦斯涌出机制探讨

煤层含气量是表征煤层气储层特征的关键参数之一。为了准确获取低煤阶煤层含气量,以彬长矿区大佛寺煤矿为例,根据Langmuir方程和排采过程中实测的临界解吸压力计算了4号煤层含气量。根据计算结果,4号煤层含气量为2.30~3.62 m^3/t,平均为2..87 m^3/t,是煤层含气量测试结果的0.88~1.93倍,符合低阶煤的特征,最为接近4号煤层原始含气量。并根据矿山岩层移动理论和渗流理论探讨了4号煤层含气量低而煤矿生产过程中瓦斯涌出量大的原因。分析认为,煤层在开采过程中,随着顶、底板岩层变形、垮落和移动,应力释放使煤体产生大量的新生裂隙,改变了煤体结构特征,促使煤层渗透性发生了根本性的改变,形成卸压增透和增流效应,造成大佛寺煤矿瓦斯涌出量急剧增大。      

突出厚煤层首分层开采对下分层的消突效果影响研究

为了科学考察和研究首分层开采对下部分层突出危险性的保护程度和范围,以焦作矿区演马庄矿为例,采用井下实际测定煤层瓦斯含量、压力、工作面突出危险预测钻屑指标相结合的综合方法,查明演马庄矿25092工作面在首分层开采后厚煤层下部分层在22 m范围内的瓦斯含量和压力均小于突出危险临界值,基本消除了突出危险性,可在此确定的范围内布置下分层采掘巷道,实现安全高效回采。     

瓦斯监控系统对煤与瓦斯突出的实时监测

为了对煤与瓦斯突出进行实时监测,在研究中采用了数据来源丰富的瓦斯监控数据.在对新安煤田煤的瓦斯解吸特征实验室研究的基础上,采用新安煤田始突瓦斯含量和瓦斯涌出的分源预测技术,研究了煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量之间的关系.研究结果表明:新安煤田的煤具有在短时间内快速解吸的特点且瓦斯解吸速度衰减的快,结合新安煤田的采掘工艺,当掘进巷道的瓦斯涌出量达1.03 m3/min时,非突出煤层即升级为突出.按新安煤田掘进的通常配风量,掘进巷道的瓦斯监控系统中的瓦斯体积分数达0.34%时,掘进巷道需进行连续的区域验证.     

煤样粒度及挥发分与煤的残存瓦斯含量的关系分析

依据煤对瓦斯吸附的原理,通过对国内部分矿区进行现场采样,在实验室进行煤的残存瓦斯含量测定,并分析了其与煤样粒度及挥发分的关系,为矿井瓦斯涌出量预测及煤层残余瓦斯含量的确定提供技术支持。     

泉店煤矿11采区二_3煤层突出危险性区域预测

为了对泉店煤矿11采区二3煤层进行突出危险性区域预测,对其瓦斯压力、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度、瓦斯含量等瓦斯基础参数进行了测定,根据测定结果,依据《防治煤与瓦斯突出规定》和《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》等规定,确定11采区二3煤层为非突出煤层。     

水淹情况下块煤瓦斯解吸规律实验研究

煤层开采后会形成大量采空区,蕴含丰富的煤层气资源,若采空区煤层气资源逸散至大气中,不仅造成了资源浪费还会污染环境,影响井下生产安全,对采空区煤层气资源的利用具有重要影响。为了降低采空区资源利用成本,需对资源量进行评估,采空区遗落煤残余瓦斯是采空区资源的重要组成部分,其解吸规律是采空区资源评估计算的重要组成部分,由于采空区复杂的环境,影响采空区遗煤瓦斯解吸规律的因素也较为复杂。水分作为一个重要因素,对采空区遗煤瓦斯解吸规律影响较大,而遗落块煤在不用体积浸泡情况下的瓦斯解吸规律研究较少。针对块煤瓦斯解吸实验,试制了块煤水淹瓦斯解吸装置,并进行了块煤不同水淹情况下瓦斯解吸实验,得到了在该实验条件下块煤水淹体积的影响系数及块煤瓦斯解吸速率经验公式。