新安煤矿14151工作面瓦斯抽放效果考察

本文阐述了瓦斯抽放技术对治理矿井瓦斯问题的重要性,研究了在高瓦斯和突出煤层,瓦斯涌出量大和有瓦斯涌出超限的情况下,利用瓦斯抽放技术顶抽煤层瓦斯,使煤体发生收缩变形,加大煤体的原有裂隙,产生新的煤体裂隙,增加燃层的透气性,提高瓦斯抽放效果,降低和消除煤层瓦斯突出危险性.同时对新安煤矿14151工作面的瓦斯抽放效果进行了考察.     

浅谈基本建设矿井瓦斯抽采必要性、可行性和抽采方法分析

煤层瓦斯主要为甲烷,煤层开采或掘进过程中涌出的瓦斯不仅对矿井安全生产产生威胁,而且破坏地球大气的臭氧层,污染大气环境,目前国家大力提倡节能减排,节约能源,因此建立地面瓦斯抽放系统进行瓦斯利用,响应国家政策,可以取得显著的经济效益和社会效益。     

瓦斯利用工程归口管理十年小结

矿井瓦斯历来是煤矿的重点灾害因素,多少次重大瓦斯爆炸,造成了矿毁人亡的惨痛事件.建设井下抽放系统,在开采前把游离和吸附于煤层中的甲烷予先抽放出来,是治理井下瓦斯最有效的手段之一.由于国家对煤矿安全的高度重视,投入了大量“安技措”资金,在绝大多数高瓦斯、突出矿井建设了瓦斯抽放系统,至七十年代末,年抽放能力已经超过3亿立方米.极大地改善了高突矿井的安全生产条件.这么大量的甲烷,如果用通风方式从管道排放,需耗电5.5亿千瓦时.瓦斯予抽可节电80%以上,矿井安全和经济效益等方面都获益很大.     

矿井气民用工程的几个问题

矿井气是煤矿的共生能源。它由被煤层吸附的甲烷与抽吸过程中混入的空气等气体组成,一般甲烷含量40—60％,是一种良好的民用煤气气源。甲烷在矿井里习惯上称作瓦斯。我国煤矿瓦斯的贮量相当丰富,但以往极大部分未被利用,造成了能源浪费。自六十年代起,我国开始利用矿井气,现已积     

汾西矿业宜兴矿2号煤层瓦斯赋存条件研究

立足宜兴煤矿开采实际情况,对矿井内2号煤层瓦斯的赋存条件及特征进行分析,对瓦斯的涌出量进行了预测,为瓦斯的合理开发与利用建言献策,同时也为该矿安全生产提供科学依据。     

煤层瓦斯含量直接测定法在永红矿的应用

本文详细介绍了煤层瓦斯含量井下直接测定方法在永红矿的应用过程;通过与间接含量测定法对比试验,验证了煤层瓦斯含量直接测定法的准确性和快速性;形成了一套适于永红矿煤层特点的快速测定煤层瓦斯含量的方法及工艺,为高产、高效、突出矿井测定煤层瓦斯含量提供了一种新的技术途径。     

开发煤层气 发展新能源

阳泉煤业集团(原阳泉矿务局)是中国最大的无烟煤生产基地,矿区总面积11.05亿m~2,年生产能力为1600万t,是国家确定的特大型工业企业。阳泉矿区的煤层气含量极为丰富,全矿区煤层气资源总面积26.68亿m~2,煤层气资源量64.48亿m~3。阳泉矿区6个矿13对矿井中除1对为瓦斯突出矿井外,其余全部为超级瓦斯矿井,在现开采的生产矿井中,煤层最大含气量为21.7m~3/t,平均17.2m~3/t。在煤炭生产过程中,涌出大量煤层气(以甲烷为主的矿井瓦斯),每分钟涌出量最高达781.36m~3。每年煤层气排放量(换算成纯甲烷)达到了4.05亿m~3,是全国煤层气(矿井瓦斯)排放量最大的矿区。     

矿井煤层真实瓦斯渗流方程的研究

利用渗流力学理论和热力学理论,本文提出了矿井煤层真实瓦斯气体的渗流方程,并对该方程进行了讨论。同时,为应用上的方便,还对这些方程作了简化处理。其结果对于煤层瓦斯抽放的研究,以及矿井煤与瓦斯突出的预防等问题都有一定的参考价值。     

煤矿地质与煤矿瓦斯赋存规律研究

此篇对煤矿深部区域的瓦斯涌出量进行了分析预测,为矿并瓦斯治理提供参考.基于作者总结了云南矿并的相关瓦斯参数以及煤矿的地质构造资科,并在此基础上分析了地质构造的联系与瓦斯赋存及涌出、岩浆侵入对瓦斯赋存及涌出的影响,发现了煤层瓦斯涌出主控因素.     

综放开采围岩活动影响下瓦斯运移规律及其控制

 博士学位论文摘要　将综放开采矿山压力新理论、覆岩结构及其活动特征与瓦斯运移聚集规律有机结合, 通过现场矿压观测、适时瓦斯监测、相似材料模拟、电液伺服试验、理论分析及有限元解算等方法, 对含瓦斯厚煤层实施综放工艺时顶煤顶板活动规律及其内瓦斯运移聚集形态进行了系统深入的定性定量分析。从分析含瓦斯煤岩体微观结构特征入手, 探讨了矿压作用下煤岩与瓦斯的宏观运动形态, 从而得出综放开采富含瓦斯煤层的安全控制理论与实践技术。论文视含瓦斯煤岩体为不连续的多相介质材料, 并深入到材料的微观机制抽象出其微结构模型, 分析了其结构形态在煤岩体变形和瓦斯运移过程中的变化形式; 定量分析了煤岩体内孔隙裂隙分布及破碎后的块度变化的分形维数值, 认为采动后支承压力等因素使煤岩体破坏, 从而影响其分维值, 煤岩的极限粒度越小,瓦斯放散解析速度越快, 瓦斯运移潜能越大, 表征其吸附特性的V an derW aals 力下降越多; 综放开采使煤岩力学介质变化显著, 支承压力作用下煤体经历初期压缩、强烈压缩、滑移与离散、流动放出4 个过程, 顶煤介质状态可由宏观连续介质转化为碎裂介质和块裂介质。基于魏家地矿和阳泉五矿的综放面及巷道矿压观测、瓦斯监测和采空区束管监测, 认为本煤层开采时支承压力使煤体孔隙率、渗透系数和瓦斯压力发生很大变化, 且支承压力变化状态与瓦斯运移变化在时间和空间上有一致性; 首次将综放面前方煤体划分为无压瓦斯自由放散区、卸压瓦斯涌出活跃区、降压瓦斯涌出变化区、升压瓦斯涌出变化区及稳压瓦斯正常涌出区; 周期来压时, 瓦斯绝对涌出量和相对涌出量分别比来压前增加了44% 和54%; 统计国内11 个矿井生产面, 覆岩关键层初次来压时, 采场瓦斯绝对涌出量是来压前的1. 21～ 3. 44 倍, 相对涌出量是初垮前的1. 21～ 6. 75 倍; 关键层失稳经历不同, 使综放采空区后方垮矸碎胀系数具有明显的分区性, 据计算碎胀系数和瓦斯浓度、氧浓度变化可将其划分为自然堆积区、载荷影响区和压实稳定区, 自然堆积区和载荷影响区是分析瓦斯流态的关键区, 其内瓦斯的紊流和过渡流态可用非线性渗流方程表示。关键层初次破断失稳的动态冲击力, 一方面克服了风流压力和漏风阻力将富集于支架上方断裂煤壁及架后采空区瓦斯压向采场, 另一方面在碰撞作用点附近使采空区垮矸空隙率降低形成模拟墙, 从而使墙体前方瓦斯迅速挤向采场; 顶板来压前工作面支承压力达到最大, 使直接顶、顶煤体剪切破坏, 煤体屈服, 卸压范围扩大, 支承压力与瓦斯压力梯度联合作用使煤体瓦斯解析并向采场涌出; 关键层作为板的破断呈“O 2X”型特征, 在其交点处首先形成导气通道, 顶板来压期间关键层及其覆岩因变形特性不同而不协调垮落, 便将离层裂隙聚集的瓦斯通过“O 2X”破断裂隙挤入采场, 因此得出结论: 综放面瓦斯大量快速涌出是矿山压力的一种显现。综放开采使垮落带和规则移动带高度增加, 为瓦斯运移聚集提供了较大活动范围。关键层与其上覆或下伏岩层间不协调变形将形成覆岩离层裂隙和破断裂隙; 在煤层采厚2. 6～ 3. 4 倍高度以下破断裂隙较发育, 其上以离层裂隙为主, 随综放开采两类裂隙的时空发展有明显的三阶段特征, 即切眼和回采面附近覆岩采动裂隙发育, 采空区中部裂隙则被重新压实; 覆岩垮落及离层高度受关键层及其结构的影响而呈动态变化, 随顶板初次来压和周期来压, 离层高度呈跳跃性变化, 从而为裂隙带内瓦斯运移聚集的剧变提供了时空条件。综放开采前期是瓦斯运移及控制的关键时期, 覆岩采动裂隙带是经破断与离层裂隙贯通后在空间形成关键层下似椭圆抛物面内外边界所包围的椭抛带(EPZ) 分布, 椭抛带层面的切割为椭圆形裂隙发育区; 关键层破断后, 裂隙带宽在初采边界处相当于初次来压步距, 在综放面上方则变化在1～ 2 倍周期来压步距之间; 采动裂隙带的发生、发展基本受制于覆岩关键层层位及其所形成砌体梁结构的变形、破断和失稳形态; 当主关键层切割椭抛带时, 采动裂隙呈椭球台状, 层面展布的椭圆形裂隙区仍将存在。表征覆岩离层特征的位移曲线主要取决于关键层断裂块度的大小, 由此可计算出关键层初次失稳前后离层裂隙的当量面积及其空隙率和渗透系数。综放开采时瓦斯涌出特点决定了其在覆岩采动裂隙带内具有升浮和扩散两种运移方式。不均衡性瓦斯涌出带, 与周围环境气体存在密度差而升浮, 在浮力作用下沿破断裂隙上升过程中不断渗入周围气体, 使涌出源瓦斯与环境气体的密度差渐减至零, 瓦斯则会漂浮在离层裂隙发育区, 瓦斯升浮高度与本煤层及邻近层瓦斯含量及涌出强度成正比; 混入矿井空气中的瓦斯(CH4) 在其浓度梯度作用下会引起气体分子的普通扩散和压强扩散, 瓦斯扩散流方向与重力压强梯度反向, 即瓦斯具有向上扩散的趋势。从理论上解释了裂隙带是瓦斯运移及聚集带, 为覆岩裂隙带内钻孔抽放、巷道排放瓦斯技术提供了科学依据。首次提出煤样全应力应变过程中渗透系数是体积应变的双值函数, 体积缩小时为2 次多项式, 体积膨胀时为5 次多项式; 渗透系数在弹塑性段急增, 峰值后仍增大, 但梯度渐缓, 最大值发生在软化段或塑性流动段, 且与最小值相差上百倍; 主应力差增大时, 渗透系数变化范围增大, 反之则小。渗透系数是影响煤层瓦斯运移的最重要指标, 而支承压力则是影响渗透系数的主导因素; 支承压力作用下综放面前方不同部位煤体渗透系数变化范围相当大, 支架上方顶煤煤体及煤壁前方5m 内渗透系数最高, 塑性变形区内, 煤层渗透系数急剧降低, 到弹性变形区则接近原始值, 两极值相差可达数10 倍甚至数百倍。认为不论原始渗透系数怎样低的煤层, 采动影响下煤层卸压后, 其内瓦斯渗流速度大增, 瓦斯涌出量也随之剧增, 为瓦斯抽排提供便利条件, 由此提出“煤层与瓦斯共采”的新概念。有限元计算表明: 均衡推进的综放面, 采用短距离循环推进则可降低煤体中因渗流场结构变化而引起的瓦斯压力较大的波动, 一定程度上可减弱综放面前方煤体中瓦斯挤压和抛出煤体(动力异常) 的危险程度。提出以采场矿压监测为主的连续危险源非接触式法预测采场瓦斯大量涌出或涌出异常, 并成功预测了打通一矿工作面突出; 魏家地矿的应用实践表明, 三巷型布置较适宜富含瓦斯倾斜厚煤层的综放开采, 高抽巷应开掘在采动裂隙带内; 预采顶分层或开采解放层即可预释放大量瓦斯又可减缓综放开采的矿压显现程度;代替采空区井的采动区井(孔) 底处于裂隙带内能够充分抽排瓦斯, 淮北局的应用充分证明了该论点; 充分监测综放面顶板来压, 可有效防止综放采空区瓦斯爆炸; 充分利用矿压显现特点且有利于综放开采防治瓦斯、煤层自燃和煤尘等的煤体注水技术在魏家地矿取得了成功。     

伟峰煤矿6~#煤层瓦斯抽采技术研究

依据矿井在达产时瓦斯最大涌出量的预测,伟峰煤矿开采6#煤层时属于高瓦斯矿井。为了有效防范瓦斯事故并合理利用瓦斯资源,文章通过采用对本煤层预抽及边采边抽、邻近层高位钻孔抽采裂隙带、现采空区插管抽采和老采空区全密闭抽采的方法,从而达到煤与瓦斯安全高效共采的目的。     

煤层气井的完井方法

1 煤的特性煤层中可回收的大量矿井气存储在储集层中.浅部1500m以下钻孔费用较低.对于煤层气井的开发是合适的.首先要对煤的特性进行了解,这样才能对煤层气井的完并做出正确方法的选择.首先关注的是注水注入压力要高,井孔与煤层节理系统的联接要有效,产气前先脱水.井底压力最高时,瓦斯的解析最有效.煤层通常很薄,且有很大的垂直间隙,杨氏模量很低,水力压裂裂缝复杂.煤层储集层和砂岩储集层之间的最大不同是瓦斯存储和产生之间的结构方式.砂岩储集层中,瓦斯通常存     

连续脉冲冲击震动作用下煤层钻孔瓦斯抽采的试验研究

连续脉冲冲击震动可改变煤体中瓦斯的赋存状态,改善煤层的渗透性,提高瓦斯抽采效率。通过实验室模拟含瓦斯煤体,气体释放速度在连续脉冲冲击震动影响时间内提升30%以上。设计了一种适用于煤矿井下操作,瞬时能量可达60 k J能量的连续脉冲冲击震动装置,在已布置了6个"下向"辐射状穿层负压瓦斯抽采试验孔的煤层中进行试验,结果表明:监测的钻孔气体流量及浓度均有提高,实际瓦斯抽采效率提高了约56%,有效影响衰减时间约54 min。     

对矿井防灭火与其防治措施的分析

对矿井火灾的预防是矿井安全生产过程中非常重要的环节,本文主要探究开采煤层过程中矿井自然措施的防治、井下防灭火措施及井下其他原因导致火灾的防治。     

瓦斯等级鉴定的混沌相空间重构预测技术研究

矿井瓦斯等级鉴定是确定煤矿属于低瓦斯矿井、高瓦斯矿井还是煤与瓦斯突出矿井以及预防煤矿瓦斯爆炸危险和矿井自然发火危险等的一个重要手段.论文针对柏林煤矿1989-2004年共16年矿井瓦斯等级鉴定的结果,采用了混沌相空间重构技术,提出了瓦斯等级鉴定结果预测的一种新方法,并成功预测了2005年瓦斯等级鉴定结果.证明了这种基于混沌相空间重构技术的新方法处理已有的瓦斯等级鉴定结果,预测来年的绝对和相对瓦斯涌出量是可行、可靠的.     

U+L型通风系统采空区瓦斯运移规律数值模拟

文章采用FLUENT软件对高瓦斯煤层"U+L"型通风系统采空区气体渗流进行数值模拟,得出采空区瓦斯浓度分布状况及其运移规律。对于高瓦斯矿井"U+L"型通风系统瓦斯综合治理与利用具有显著的实践指导意义。     

煤体双重孔隙瓦斯双渗流模型及无因次解算

 考虑瓦斯在煤层中的解吸、放散与渗流,利用达西定律分别描述煤基质与裂隙内的瓦斯运移,以煤基质与裂隙之间的传质通量为桥梁,发展煤体双重孔隙瓦斯双渗流模型,推导无因次模型,并运用有限差分法进行编程解算。结果表明：瓦斯压力、含量在裂隙内的下降速度要远大于煤基质;基质空间内瓦斯压力及含量的分布具有非均匀性及非稳态性;增大裂隙渗透性或煤层瓦斯压力,或减小煤壁表面瓦斯压力,均能导致瓦斯涌出速度的增大;煤体游离瓦斯含量对瓦斯涌出速度影响较小。结合潘一矿煤层瓦斯参数,对比模拟结果和实测数据,验证了煤体双重孔隙瓦斯双渗流模型的正确性。     

矿井气抽放设备的选择

一、矿井气(以下简称“瓦斯”)的抽放 多年来我国的瓦斯抽放工作取得了很大的成绩。为了发展煤矿的生产和建设,对瓦斯涌出量较大的矿井,瓦斯的抽放工作已成为煤矿生产过程中必不可少的一个工艺流程。所抽放出的瓦斯既是一种化工原料,又是优质燃料,为此应予以高度的重视。根据我国的实际情况,当瓦斯抽放量能够长期保持稳定在4～5m~3/min时,就可以考虑抽放和利用。以瓦斯为气源,可以实现矿区的     

瓦斯抽采过程中的煤层透气性动态演化规律与数值模拟

 为了研究煤层瓦斯抽采过程中的煤体渗透性变化规律,基于Kozeny-Carman方程,利用表面物理化学与含瓦斯煤的有效应力理论,建立考虑有效应力变化、瓦斯解吸和煤基质收缩效应的煤层渗透率动态变化模型,并结合数值模拟分析煤层瓦斯抽采过程中煤体透气性动态演化规律。研究结果表明：(1) 所建立的煤层渗透率动态演化模型能较好地描述煤层瓦斯抽采过程中的煤体透气性动态演化规律。(2) 煤体渗透率与煤体孔隙压力之间呈现出“V”字型变化趋势,低瓦斯压力阶段煤基质收缩效应占主导地位,煤层渗透率随瓦斯压力降低而增大;高瓦斯压力阶段有效应力作用占主导地位,煤层渗透率随瓦斯压力降低而减小。(3) 从煤层内部逐渐接近抽采钻孔过程中,煤层瓦斯压力较高时,煤体渗透率先减小后增加;煤层瓦斯压力较低时,煤体渗透率不断增大。研究结果可以为我国煤矿瓦斯治理和煤层瓦斯抽采提供理论支撑,具有指导性意义。     

地应力场中含瓦斯煤岩变形破坏过程中瓦斯渗透特性的试验研究

 利用典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿突出煤层原煤制备型煤试件,应用自行研制的含瓦斯煤样三轴瓦斯渗流试验装置,进行含瓦斯型煤试件的全应力–应变过程瓦斯渗透特性变化规律的试验研究。研究结果表明：恒定瓦斯压力时,在某一围压下,峰前渗流速度随轴向应力先减小后缓慢增大,到达峰值应力后,随轴向应力的减小而增大。全应力–应变过程曲线与渗流速度–轴向应变曲线具有较好的对应关系。煤样的峰值渗流速度随围压的增加而减小,呈现较明显的线性关系。对比试验表明,在一定的围压和瓦斯压力范围内,保持瓦斯压力不变增加围压可减小煤样渗透率,保持围压不变增加瓦斯压力可增大煤样渗透率。研究结果对于利用地应力场抽采瓦斯、通过瓦斯涌出量预测煤岩的变形破坏具有现实指导意义。