不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯 燃烧特性研究

为了解决我国煤矿瓦斯抽采中大量低浓度瓦斯无法直接利用的问题,通过搭建多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧试验系统,探究了5种不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧温度分布及污染物排放规律。研究结果表明:多孔介质燃烧器孔密度对低浓度瓦斯燃烧温度的影响并非线性函数关系,在孔密度由10孔增加到20孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度成上升趋势;在孔密度由20孔增加到40孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度出现先降低后升高的趋势。孔密度为20孔的多孔介质内整体换热效果较好。相同流速燃烧工况下,不同孔密度多孔介质内的CO排放浓度均随当量比的增加而降低,NO的排放浓度随当量比的增加而升高。孔密度为20孔的多孔介质对应的CO排放浓度在所测当量比范围内普遍偏低,NO的排放浓度相对较高;孔密度为10孔的多孔介质对应的CO排放浓度偏高,NO的排放浓度偏低。     

割缝排放低透气性煤层瓦斯过程的数值试验

运用岩石破裂分析系统(RFPA2D-Flow)模拟了割缝排放低透气性煤层内瓦斯的过程,验证了割缝排放煤层内瓦斯是降低低透气性煤层煤与瓦斯突出危险的有效方式。同时,数值试验对难以准确监测的煤层内瓦斯压力和瓦斯渗流场的变化规律进行了较好的模拟,为进一步理解瓦斯排放、煤与瓦斯突出机理等提供理论基础和科学依据。     

灰色理论在煤层瓦斯含量预测中的应用

应用灰色系统理论，建立了预测煤层瓦斯含量的灰色系统GM（1，1）模型，并用残差模型对预测模型进行了修正。在测定煤层瓦斯含量的基础上进行了实际应用。结果表明，该模型的计算精度符合工程精度要求，可用于矿井煤层瓦斯含量的预测。研究结果为采取针对性的瓦斯防治措施提供了技术依据，同时也为煤层瓦斯含量预测探讨了新的方法。     

影响煤层瓦斯抽放的因素及其分析

煤层瓦斯抽放是解决高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井中瓦斯含量高的最有效的方法之一。但是,目前我国煤矿中的多数矿井瓦斯抽放效果不够理想,因此,深入研究煤层瓦斯抽放的影响因素将有助于解决目前我国矿井瓦斯抽放中所存在的问题。本文探讨了煤层的渗透率、钻孔直径、钻孔间距以及抽放负压对矿井瓦斯抽放的影响。认为煤层的渗透率是影响矿井瓦斯抽放的主要因素,钻孔间距和抽放时间也是影响煤层瓦斯抽放的重要因素。并在实验的基础上深入研究了煤层透气性的影响因素。认为煤层透气性的大小主要取决于煤体所受的应力,并得出了煤体渗透率 K 和围压力σ的关系式。     

回采工作面瓦斯涌出分布规律

回采工作面瓦斯超限现象经常发生,给煤矿安全生产带来重大隐患。为了掌握回采工作面瓦斯涌出的状况及随时空的变化规律,寻找瓦斯富集地点,确保工作面安全生产。采用单元法原理对新峰四矿12160工作面的瓦斯来源及构成进行了研究分析,得出了回采工作面瓦斯涌出的分布规律,为工作面防止瓦斯积聚及改变瓦斯运移通道等瓦斯治理提供必要的技术指导。     

高压磨料射流在防治煤与瓦斯突出方面的研究与应用

针对郑煤集团大平矿发生特大煤与瓦斯突出事故,研究了高压磨料射流割缝装置及高压磨料射流割缝防突机理,并且在大平矿高突工作面进行了工业性试验。试验结果表明,高压磨料射流割缝技术能避免高突工作面的突出事故,提高了掘进速度,缓解了高突掘进面的采掘接替紧张问题,具有较好的经济效益和社会效益。     

煤巷卸压槽及其防突作用机理的初步研究

本文应用弹塑性力学、相似理论、岩体力学等知识，探讨了煤巷卸压槽的防突作用机理；并进行了实验室的模拟试验，得出了煤巷卸压槽开挖后煤体周围应力分布状态。研究表明：煤巷卸压槽能够防止煤和瓦斯突出的必要条件在于卸压槽开掘后应能形成较大范围的卸压区。     

割缝预抽后煤瓦斯吸附特性的变化特征

为了研究割缝预抽后煤瓦斯吸附特性的变化特征,以杨柳煤矿10煤层7个煤样为研究对象,采用甲烷等温吸附实验测定煤样的Langmuir方程吸附常数a和b,通过压汞实验和低温液氮吸附实验的有机结合,表征煤样孔径分布和比表面积的变化.结果表明:(1)随着煤样与割缝孔距离的增大,吸附常数α呈逐渐增大的趋势,而吸附常数b的变化趋势则相反,但与甲烷等温吸附曲线的曲率变化趋势一致.(2)随着煤样与割缝孔距离的增大,煤样孔径分布发生显著的变化,吸附孔孔容比从33.27％增大到55.38％,比表面积从7.254 m2/g增大到9.856 m2/g.(3)割缝预抽后,煤样参数曲线(Langmuir方程吸附常数、吸附孔孔容比和比表面积)的变化幅度均呈现出平缓→急剧→平缓的趋势,具有有界性和非线性的特征,符合Boltzmann方程.割缝预抽后煤瓦斯吸附特性的变化存在明显的分区特征:变化显著区(小于1.8 m)、变化过渡区(1.8～4.5 m)和变化不显著区(大于4.5 m).(4)割缝预抽后煤体瓦斯压力下降,有效应力增大,进而控制煤体的吸附特性.研究结果可以为煤层水力割缝增透实践提供可靠的基础理论支撑.     

射流辅助钻进技术研究及应用

钻孔预抽是目前抽采煤层瓦斯的主要方式,钻孔深度是影响煤层瓦斯抽采效果的重要因素。普通钻进过程中钻具前方会形成高围压区,限制了钻孔的深度。提出了1种新的射流辅助钻进理念,通过射流超前切割来消除钻具前方的围压,降低钻进难度,提高钻进深度。在上述基础上,研究了围压对煤体力学性质的影响,分析了射流辅助钻进过程中的破围压理论,并开发了新式射流钻头,同时进行了现场工业性应用。研究表明,高围压会显著提高煤体的极限破坏强度,增加钻进难度;利用射流能够有效的破除围压区,降低钻进阻力;射流钻孔深度明显高于普通钻孔,平均深度提高了25%,有利于瓦斯抽采。     

低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内过焓燃烧的实验研究

为了解决我国煤炭开采过程中大量低浓度抽放瓦斯在现有技术条件下无法直接利用的问题,设计搭建了低浓度瓦斯燃烧实验系统,对低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内过焓燃烧贫燃极限扩展方法与特性开展了研究,得到了煤矿低浓度瓦斯过焓燃烧的贫燃极限、火焰传播速度范围、污染排放特性。研究表明：低浓度矿井瓦斯在甲烷浓度小于5%时仍然可以在泡沫陶瓷内稳定燃烧,具有较高的燃烧效率和低污染排放特性;贫燃极限可以进一步扩展到4%以下。