立井井筒揭煤瓦斯排放钻孔布置参数的确定方法

针对立井揭煤瓦斯排放钻孔的环形布置方式,建立了钻孔设计参数的数学模型,并完成了排放钻孔相关参数的计算,提高了钻孔设计质量和实用性。     

煤层注水增湿区域防突试验与参数优化的渗流力学数值解

为增强煤体黏结力和塑性并抑制瓦斯放散强度,以达到稳定煤体区域防突的目的。以重庆天府三矿K4煤层为目标区,进行了低温液氮孔隙结构分析实验、煤体润湿性实验和湿润边角测定实验,分析了煤层注水可行性。实验表明:煤体孔隙多数为平板状开放孔,润湿边角<90°,吸水性强,具注水可行性。在重庆天府矿业公司850 m深井底板岩巷进行了煤体扩孔卸压后的高压注水试验,测定了卸压后煤体透水性系数。建立了煤层注水的径向渗流力学方程,以实测数据为基础,优化计算了合理的注水压力、时间、注水半径等动态时空参数。     

注气置换煤层甲烷技术机理的研究现状

为了深入研究注气置换煤层甲烷技术的机理,在对国内外注气置换煤层甲烷技术机理研究的基础上,得出了注气置换煤层甲烷技术的作用机理主要有5个方面,即注入气体置换作用机理、降低甲烷分压的作用机理、筛滤吸附置换作用机理、提高煤层甲烷扩散-渗流速度作用机理和压裂增透作用机理,并分析了在注气置换煤层甲烷技术机理研究方面存在的问题,探讨了该技术的研究方向。     

吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响

安全生产行业标准AQ 1080—2009《煤的瓦斯放散初速度指标(Δp)测定方法》中规定的煤样吸附时间为90 min,为了验证该标准在具体应用中的局限性,选用5个煤矿挥发分相差较大的煤样进行瓦斯放散初速度测定试验,分析了吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响,研究了不同变质程度煤样的吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响规律。试验结果表明:煤的挥发分越低,所需的吸附平衡时间越长,瓦斯放散初速度的测值越高;瓦斯放散初速度受吸附平衡时间的影响较大,吸附平衡时间超过90 min后,瓦斯放散初速度仍在不断增加,最终趋于稳定。最后通过试验分析了现用标准对不同煤种的适用性,说明《煤的瓦斯放散初速度指标(Δp)测定方法》规定的吸附时间具有一定局限性,尤其对于高变质程度的煤样,其测值达不到吸附饱和值的要求,应适当延长吸附平衡时间。     

基于低温氮吸附法和压汞法的煤样孔隙研究

为了研究无烟煤的孔隙结构特征,采用压汞法和低温氮吸附法对寺河矿煤样进行孔隙特征研究,结果表明该煤样的低温氮吸附等温线接近Ⅰ型,煤中的微孔尤其是小于2 nm的孔构成煤层瓦斯的吸附空间;压汞曲线没有滞后环,多分布圆柱形孔和Ⅴ形孔,大孔、可见孔和裂隙比较发育,构成煤的渗透容积,有利于瓦斯流动,从而有利于瓦斯抽采。低温氮吸附法测试煤的比表面积比较优越,而压汞法测试煤的孔体积分布比较准确,因此将2种方法结合使用,可以更全面地分析无烟煤的孔隙结构。     

寺家庄矿无烟煤对CH4和CO2的吸附特性研究

对寺家庄矿15号煤层的煤样进行了纯CO2和纯CH4气体的等温吸附试验,并用Langmuir模型、BET模型和吸附势理论模型(D-R,D-A)对煤样的吸附数据进行了拟合,检验了各模型的拟合程度.结果表明:煤样对CO2的吸附能力大于对CH4的吸附能力.随着压力的增加,CH4吸附量的增加幅度大于CO2吸附量的增加幅度.煤样对CH4的吸附以多分子吸附为主,用BET模型拟合其吸附行为的误差最小;煤样对CO2的吸附机理比较复杂,不能简单归纳为单分子吸附或多分子吸附,用Langmuir模型拟合其吸附行为的误差最小.综合比较表明,用BET模型描述煤对CH4的吸附特性和用Langmuir模型描述煤对CO2的吸附过程,其结果较优.     

变温过程瓦斯解吸量变化规律研究

为了实验模拟低温取心过程中瓦斯解吸特性,为低温取心技术提供理论参考,选用山西柳林兴无煤矿煤样,依托低温取心模拟装置,采用干冰为制冷剂,开展一定加热功率下的变温解吸。实验结果表明:伴随煤心温度变化,解吸量变化分为3个阶段:前期增加阶段、中期稳定阶段、后期增加阶段。一定加热功率下,随着吸附平衡压力的增大,前期增加阶段与后期增加阶段瓦斯解吸量增大,中期稳定阶段时间有缩短的趋势;某一温度点以下的瓦斯解吸量随着吸附平衡压力的增大而增大。     

干冰为冷源的含瓦斯型煤低温冷冻试验

为了探索干冰作为煤层井下低温冷冻取样方法制冷剂的可行性和掌握冷冻取样过程煤的温度变化规律,以型煤为研究对象,使用自主设计的模拟测试装置,分别开展了不同瓦斯压力条件下干冰直接冷冻、干冰加不同量乙醇助冷(干冰-乙醇)冷冻型煤的低温冷冻试验。试验结果表明：干冰可以用作冷冻取样方法的制冷剂,干冰直接冷冻和干冰-乙醇冷冻均对型煤有较好的冷冻效果,干冰-乙醇冷冻在初期降温阶段的冷冻效果略优;甲烷吸附平衡压力越大,煤芯冷冻降温速度越快、煤芯温度达到的最低温度越低,结果在某种程度上说明了煤层原始瓦斯压力越高,采用低温冷冻取样方法效果越好。研究结果可为煤层瓦斯含量测定低温冷冻取芯装置的开发提供参考。     

潘三矿C13-1煤层敏感指标临界值的确定

分析了敏感指标临界值涵义和目前临界值确定存在的不足,采用"三率"分析法和基于隶属函数的模糊统计法来确定突出预测指标的临界值。结合"三率"分析法和隶属函数的模糊统计分析法的考察结果,并从安全角度出发,最终确定潘三矿C13-1煤层敏感指标的临界值为SL=5.5 kg/m,qL=4.4 L/m in。     

潘三矿C13-1煤层突出预测指标敏感性分析

通过对潘三矿C13-1煤层突出特征和跟踪考察指标分析,在提出临界度的基础上,采用方差分析法分析了各预测指标的敏感性,并采用"三率"分析法加以验证,最终确定了潘三矿C13-1煤层的敏感指标为钻屑量S,其次为钻孔瓦斯涌出初速度q和瓦斯涌出波动率ε,钻屑瓦斯解吸指标Δh2、K1为不敏感指标。