立井井筒探揭高瓦斯双突煤层技术

介绍了新建矿井王峰煤矿立井井筒在施工期间,为防治高瓦斯煤层或煤与瓦斯突出危险性,编制了探揭煤措施,明确煤与瓦斯突出危险性预测及探揭煤方案,使高瓦斯双突矿井立井首次探揭煤工作取得成功。     

新建矿井煤层煤与瓦斯突出危险性综合评估方法

以新建矿井升富煤矿为例,在确定评估煤层的基础上,运用地勘煤层瓦斯分带的角度进行分析,结合煤层赋存特征、地质构造条件、地勘钻孔瓦斯动力现象等情况进行煤层瓦斯地质分析,并利用地勘资料中测定的煤层瓦斯含量,修正筛选得出地勘煤层瓦斯含量最终值分析的方法,依据相关行业规范、标准的有关规定对升富煤矿主采的2~(-2)、3~(-1)煤层煤与瓦斯突出危险性进行综合评估确定,评估结论为主采2~(-2)、3~(-1)煤层不具有煤与瓦斯突出危险性,上述评估方法对可研阶段的新建矿井煤层的煤与瓦斯突出危险性评估具有借鉴意义。     

赵固二矿瓦斯赋存特征及突出危险性

新建矿井建设前必须确定其煤层突出危险性。依据地勘部门提供的地质勘探资料,分析了赵固二矿瓦斯赋存特征及其影响因素,并结合邻近矿井瓦斯动力现象发生情况,应用单项指标和综合指标对赵固二矿二1煤层煤与瓦斯突出危险性进行了研究。研究结果表明:在标高-900m以浅,赵固二矿二1煤层无煤与瓦斯突出危险性。     

杨柳煤矿9煤层煤与瓦斯突出危险性评估

目前矿井突出危险性评估暂未制定相关行业标准,根据突出危险性单项指标法、煤层瓦斯含量、瓦斯压力对杨柳煤矿9煤层煤与瓦斯突出危险性进行评估,并对9煤层进行突出危险性区域预测,评估及预测结果具有对杨柳煤矿瓦斯治理指导作用。     

新建矿井煤与瓦斯突出危险性预评估

通过对桑峨矿井2#煤层突出危险性预评估,阐述了新建矿井在煤与瓦斯突出危险性预评估过程中评估方法的选取、地勘钻孔瓦斯含量的筛选及修正、瓦斯分布规律的研究、瓦斯地质图的绘制等。     

新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估

新建矿井瓦斯资料缺乏,尤其是瓦斯含量与瓦斯压力数据。基于新建矿井勘探期间勘探钻孔取得的煤样,利用勘探钻孔煤芯解吸法测定了煤层瓦斯含量等参数,依据计算煤层瓦斯含量的朗格缪尔方程,推导出原始煤层瓦斯压力。根据计算得到的煤层瓦斯压力及周边生产矿井资料,对宝达煤矿K2煤层煤与瓦斯突出危险性进行了评估。     

吴寨矿瓦斯赋存特征及突出危险性分析

吴寨矿己15煤层与具有突出危险性的十矿己组煤层采空区相邻,采掘前必须确定煤层的突出危险性。根据地质构造资料和实测数据,分析了吴寨矿瓦斯赋存特征及其影响因素,并结合邻近矿井瓦斯动力现象,应用单项指标对吴寨矿己15煤层进行了煤与瓦斯突出危险性研究。结果表明,在标高-371m以浅,吴寨矿己15煤层无煤与瓦斯突出危险性。     

工作面突出危险性预测敏感指标确定

为了确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标,确保工作面突出危险性的精准预测,以四季春煤矿6号煤层为例,通过总结分析邻近区域及矿井6号煤层煤与瓦斯突出特征,构建了6号煤层工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准。依据构建的工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准,结合矿井工作面预测条件和《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定,综合考察了6号煤层工作面突出危险性预测指标钻孔瓦斯涌出初速度(q)、钻屑瓦斯解析指标(K_1)、钻屑量(S)的敏感性,结果表明:6号煤层工作面预测指标钻屑瓦斯解析指标(K_1)敏感性较好,能够响应煤层全部煤与瓦斯突出特征;钻屑量(S)敏感性一般,响应煤层部分煤与瓦斯突出特征;钻孔瓦斯涌出初速度(q)敏感性较差,不响应煤层煤与瓦斯突出特征。最终确定钻屑瓦斯解析指标(K_1)为四季春煤矿6号煤层工作面突出危险性预测敏感指标,为突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标的确定提供了参考。     

吴寨矿西翼采区煤与瓦斯突出危险性分析

吴寨矿己17煤层与具有突出危险性的矿井十矿、十二矿相邻,采掘延伸达到或超过垂深50m时必须确定煤层的突出危险性。根据地质资料和实测数据,结合邻近矿井瓦斯动力现象,应用单项指标对吴寨矿己17煤层进行了瓦斯突出危险性研究。结果表明,在标高-450m以浅,吴寨矿西翼采区己17煤层无煤与瓦斯突出危险性。     

魏家地煤矿瓦斯地质规律及突出危险性研究

通过对魏家地煤矿地质构造、煤层顶底板岩性、煤的变质程度及煤岩组分、煤层厚度及结构、煤层埋藏深度等分析研究,总结了瓦斯赋存的规律,同时也对煤与瓦斯突出危险性进行了分析研究,这一成果可以对今后矿井瓦斯防治乃至煤层气的抽采利用提供技术依据。     

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。     

建新矿煤与瓦斯突出的因素分析

建新矿煤与瓦斯突出在空间上的分布是不均衡的，突出危险程度在空间上分布的这种不均衡性，是受煤层瓦斯地质条件控制的。因此，根据煤层瓦斯地质条件变化实现突出危险程度的区带划分，从而得出建新矿各瓦斯地质单元突出危险性预测结果，更好地指导矿井的防治煤与瓦斯突出工作。为类似条件下煤矿分区分带治理煤与瓦斯突出提供了一种分析方法。     

防治煤与瓦斯突出原理及应用

煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中常发生的严重自然灾害之一。通过分析近距离保护层开采、水力掏槽法及边抽边掘技术防治煤与瓦斯突出原理及实践应用,从而有利于煤与瓦斯突出矿井选择合理有效的防突技术。     

Numerical analysis of coal-gas flow and pressure relief on the mining method of extreme short-range protective strata

The coal-gas existing condition was ameliorated in the coal seams prone to coal-gas outburst adopting the mining method of protective strata. The gas volume and the gas pressure were reduced synchronously in the protected coal seam, and the coal seam of high permeability prone to the coal-gas outburst was changed into that of low permeability with no proneness to the coal-gas outburst. The D₁₅ coal seam was treated as the protective strata, and the D_16–17 coal seam was treated as the protected strata in the Fifth coal mine in the Pingdingshan Coal Mining Group. The distance between the two coal seams was 5 m averagely, clarified into the extreme short-range protective strata. The numerical analysis was based on the theory of the porous media flow with the finite element method. The gas flow process and the change mechanism of the coal-gas pressure were analyzed in the process of mining the protective strata. Supported by the Grants of National Scientific Funds of Control Mechanism of Geologic Hazards Induced by Coal-gas(50534070)     

安林煤矿岩浆岩和煤与瓦斯突出关系

安林煤矿为煤与瓦斯突出矿井,该矿岩浆岩发育。依据矿井岩浆岩侵入状态及其与构造关系,结合矿井瓦斯地质资料,研究矿井岩浆岩对该矿煤与瓦斯突出的影响,发现该矿煤与瓦斯突出是矿井先期岩浆岩入侵与后期构造共同作用的结果,岩浆岩对安林煤矿煤与瓦斯突出具有重要的影响。上述结论对煤矿瓦斯突出区域预测及瓦斯突出防治具有重要意义。     

瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响研究

为研究瓦斯压力对煤与瓦斯突出冲击波传播的影响,自主研制了一套突出煤—瓦斯两相流模拟实验系统,开展了不同瓦斯压力条件下的煤—瓦斯两相流运移规律模拟实验,实现了对突出过程巷道内突出煤—瓦斯两相流运移的可视化监测。实验结果表明:煤与瓦斯突出是一个从突出口开始迅速向煤体内部发展的动力过程,期间瓦斯压力存在多次上下波动;突出过程中巷道内的冲击波超压呈现正压相与负压相交替变化的局面,同时冲击波超压特征值随初始瓦斯压力的增大而呈对数函数递增趋势;冲击波超压在巷道中传播是一个不断衰减的过程,前期衰减较慢,后期衰减加快。     

煤与瓦斯突出过程中煤－瓦斯两相流的运动状态

运用经典气体动力学理论,对突出孔洞内煤－瓦斯两相流的运动参数进行了一维讨论,推导了压力、密度、速度及流量等参数之间的数学函数关系,分析了突出过程中煤－瓦斯两相流流动的临界状态以及与其相关的两相流声速理论,并通过数值模拟和现场实例对临界流动理论进行了直观描述。在煤与瓦斯突出过程中,煤－瓦斯两相流的出口流动状态与孔洞形态、瓦斯压力、煤体破坏速度、瓦斯含量等因素密切相关。当两相流在孔口达到并超过临界状态时,由于突出孔洞口小腔大的形状限制了瓦斯流的完全膨胀,此时喷出的瓦斯流处于未完全膨胀状态。大量未完全膨胀状态的瓦斯流在巷道空间的瞬间膨胀可产生巨大的动力效应,从而严重破坏矿井生产设备和通风设施。临界运动状态是影响煤与瓦斯突出动力效应的关键因素之一,它对煤与瓦斯突出灾害的预警和防护都有重要意义。     

构造煤层位对煤与瓦斯突出的影响数值分析

构造煤是煤与瓦斯突出的必备条件。根据构造煤在煤层中的不同位置,建立了煤与瓦斯突出的构造煤层位数值实验模型。利用RFPA2D对数值模型进行了数值试验,从应力应变、破坏分布、瓦斯压力和瓦斯梯度变化等方面分析了顺煤层发育的构造煤分层在工作面掘进过程中诱发煤与瓦斯突出的作用。数值试验结果表明煤层中的构造煤层位影响着煤与瓦斯突出的始发条件,是煤与瓦斯突出的关键层。研究分析认为构造煤层位并不影响原始煤层瓦斯赋存分布规律,但是决定了诱发煤与瓦斯突出的主体和始突强度,诱发煤与瓦斯突出关键在于构造煤层内的高瓦斯压力梯度。     

煤与瓦斯突出危险等级预测

针对我国对煤与瓦斯突出进行统一定级,统一管理,煤与瓦斯突出的防治工作存在盲目性等现象,提出采用层次分析法和模糊综合评判法,预测神仙坡煤矿工作面的突出危险等级,将突出程度划分为三个等级,对煤与瓦斯突出矿井的管理具有一定的指导意义。     

基于失稳爆析的瓦斯突出机理研究

煤与瓦斯突出事故属于我国煤矿生产中的多发事故,但目前国内外对煤与瓦斯突出机理的认识尚不统一,通过对煤与瓦斯突出事故发生时现象及原因的统计分析,提出了“煤层失稳—瓦斯爆析”的煤与瓦斯突出机理,认为“外力扰动引起煤层单元体平衡应力骤增,突破煤层自身抵抗能力发生失稳而产生脆性变形,造成煤层单元体吸附瓦斯爆炸式解吸,爆析后有限空间产生的瓦斯压力导致煤储层压力（平衡应力）剧增,再次突破煤层本身抵抗能力发生失稳”,这一现象循环往复,最终导致煤与瓦斯突出。煤与瓦斯突出是在失稳指数、瓦斯爆析含量临界值“双指标”超标时,在外力诱导下而产生的瓦斯动力现象。煤与瓦斯突出防治应从降低煤层瓦斯爆析含量、增大煤层失稳指数和合理规避外力作用这3个方面进行,并提出了具体实施方法。