破坏煤分类及宏观和微观特征

本文在南桐矿区井下煤壁、手标本和煤岩光片观测的基础上，对煤的宏观和微观坏特征以及破坏类型划分进行了研究。采用煤层某一分层的平均破碎程度级别将煤体宏观破坏类型分为两类四型七种。参照构造岩的分类将煤体显微破坏类型分为６类，划分出８种显微结构，描述了各类破坏煤特征并指出了宏观和显微破坏类型之间的关系。     

煤力学特征的对比试验分析及其在煤与瓦斯突出研究中的应用

运用一种新的构造煤采样与加工方法，通过大量的试验测定，对比分析了原生结构煤和构造煤的力学特征；定量讨论了主要力学参数间的相关关系，给出了描述煤体破坏状态的颁上函数式，并且模拟构成煤与瓦斯突出４个主要能量体之间的相互作用，建立了简化力学模型；从理论上证明了构造煤厚度是煤与瓦斯突出的一个启动因素，讨论了计算其临界值的可能性。     

对煤体结构形态及成因分类的改进和完善

为便于理论研究和矿井生产中煤与瓦斯突出预测时的应用、资料积累和对比,参照构造岩的分类方法,依据煤体结构的宏观特征和不同煤体结构类型煤的物性参数的测定结果,在对原煤体结构四类分法做了较大补充的基础上,根据非接触性探测煤体结构类型的需要,提出了硬煤和构造软煤的煤体结构二类分法,其中硬煤与原生结构煤、碎裂煤相对应;构造软煤与碎粒煤、糜棱煤相对应,从而改进和完善了煤体结构的形态及成因分类.     

对煤体结构形态及成因分类的改进和完善

为便于理论研究和矿井生产中煤与瓦斯突出预测时的应用、资料积累和对比,参照构造岩的分类方法,依据煤体结构的宏观特征和不同煤体结构类型煤的物性参数的测定结果,在对原煤体结构四类分法做了较大补充的基础上,根据非接触性探测煤体结构类型的需要,提出了硬煤和构造软煤的煤体结构二类分法,其中硬煤与原生结构煤、碎裂煤相对应;构造软煤与碎粒煤、糜棱煤相对应,从而改进和完善了煤体结构的形态及成因分类.     

不同煤体结构煤的f值分布特征

以淮南煤田C13-1煤层不同煤体结构类型煤的118个坚固性系数(f值)测定资料为基础,分析了不同煤体结构煤的f值分布特征和统计规律,说明了煤体破坏与f值的相互关系,并提出将f值作为硬煤和构造软煤的分类指标.     

不同煤体结构煤的f值分布特征

以淮南煤田C13-1煤层不同煤体结构类型煤的118个坚固性系数(f值)测定资料为基础,分析了不同煤体结构煤的f值分布特征和统计规律,说明了煤体破坏与f值的相互关系,并提出将f值作为硬煤和构造软煤的分类指标.     

煤岩层断裂破坏区与煤和瓦斯突出孔洞关系研究

应用Ansys有限元程序Mechanical模块模拟了重庆某矿2124机巷掘进头附近的断裂破坏区,并与实际突出孔洞进行了对比.研究表明:煤体中形成的断裂破坏区可用煤体断裂破坏强度理论通过数值计算的方法划分出来;煤和瓦斯突出孔洞由煤体中的断裂破坏区演化、发展而来.分析了重庆某矿30多年的突出台帐,得出重庆某矿远离地质构造的煤和瓦斯突出孔洞具有以下特征:孔洞多位于巷道上方,具有"口袋"形状,并向煤层的走向和倾向方向上展布;孔洞的长轴一般为5～15m,在走向的延伸小于5m;该矿产生的突出孔洞是由压性水平构造应力为主的地应力场导致的断裂破坏区演化而来.     

三轴压缩下含瓦斯煤体电阻率响应的实验研究

目的 受载含瓦斯煤体变形破裂过程中电阻率的变化规律是电阻率法预测预报煤与瓦斯突出发生的理论基础。因此,研究三轴压缩条件下含瓦斯煤体破裂过程中电阻率的变化规律十分必要。方法 自主研发一套测试低频条件下受载含瓦斯煤体变形破坏过程中电阻率的实验系统,测试三轴压缩条件下含瓦斯煤体电阻率的变化规律,对实验结果进行分析和解释。结果 结果表明：（1）受载含瓦斯煤体的电阻率变化与所受应力存在显著的对应关系,型煤的电阻率变化规律与应力的对应关系要优于原煤的,对应力降低比较敏感;（2）受载型煤的电阻率变化规律为先上升后下降型和下降型,受载原煤的电阻率变化规律仅有下降型;（3）从原煤和型煤的物理力学以及受载过程中的变形破坏类型、受载含瓦斯煤体变形破坏过程中的煤体结构变化情况、煤的孔隙结构以及导电类型3方面分析解释受载含瓦斯煤体的电阻率变化情况;（4）对受载含瓦斯型煤电阻率变化曲线出现的2种类型进行科学合理的解释。结论 研究成果可为电阻率法预测预报煤与瓦斯突出的发生提供技术支撑。     

放顶煤工作面顶煤冒落形态

对含节理裂隙煤体的强度与破坏特征进行了分析，导出裂隙倾角对煤体强度的影响范围。在此基础上论证了放顶煤工作面顶煤冒落形态可分为倒台阶、柱形、散体三种基本形态。     

以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出简化力学模型

从能量的角度分析计算了煤与瓦斯突出中作用于煤体的动力和煤体本身的阻力，建立了以煤体结构为基础的煤与瓦斯突出简化力学模型，定量讨论了煤与瓦斯突出的力学过程，并给出了其构造煤临界厚度判据     

掘进工作面前方电磁辐射分布规律研究

为了研究煤矿掘进工作面前方煤体内不同深度的煤岩电磁辐射分布规律，利用KBD5电磁辐射监测仪对工作面前方煤体电磁辐射进行了现场测试，基于煤岩电磁辐射力电耦合规律，对煤岩变形破裂过程与电磁辐射强度的相关性进行了理论分析．结果表明：电磁辐射变化与煤体应力状态有较好的对应关系，工作面煤体内部具有多种应力状态和变形破裂状态．文中给出了比较典型的4种电磁辐射分布类型：煤体长期暴露的电磁辐射分布、防突措施后电磁辐射分布、新揭露煤体电磁辐射分布、有构造煤层的电磁辐射分布．     

冲击倾向煤破坏断口微观特征及其机理研究

运用扫描电镜观测了冲击倾向煤破坏断口的微观形貌,分析了煤体受载破坏断面的裂纹、孔隙等缺陷特征及裂纹扩展特征,探讨了煤样破坏裂纹扩展途径及其微观断裂机理.结果表明,冲击倾向煤内部含有大量的孔隙裂隙,在其受栽破坏过程中,这些孔隙裂隙均充当了Griffith缺陷,促使大量新裂纹生成和煤样发生破坏.煤样中大量的尖锐孔隙及张性裂隙的微观断面特征表现出冲击倾向煤的脆性特征.由于煤的非均质性及煤样内部应力分布的非均衡性,其裂纹扩展也是不均匀、间歇式的,且裂纹的扩展路线也是曲折的,扩展过程中往往产生分岔、拐折等现象.孔隙、裂纹在应力作用下分岔、扩展、汇合贯通是导致煤体宏观断裂的直接原因.     

电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理

研究了瓦斯对电磁辐射（ＥＭＥ）的影响规律及影响机制,对电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理进行了探讨,研究结果表明：煤体变形破裂时,电磁辐射与煤岩体的载荷及变形破裂过程密切相关,煤体中的瓦斯能使电磁辐射增强,瓦斯在煤体中的流动及冲击能产生电磁辐射;电磁辐射强度和脉冲数两项指标综合反映了工作面丧方煤体的突出危险程度,用电磁辐射法预测预报煤与瓦斯突出是可行的,煤岩电磁辐射技术在预测煤与瓦斯突出和冲击地压等方     

煤体结构差异的孔隙响应及其控制机理

为了研究不同煤体结构煤的孔隙差异及作用机理,以焦作、济源、鹤壁、大峪沟、平顶山等矿区采取的煤样为研究对象,并通过压汞法、低温液氮法和扫描电镜(SEM)对煤体破坏汽后煤的孔隙性进行了测试.结果表明,煤体破坏不仅使得煤的变质程度增加,煤体强度降低,而且还使得尺度较大的粒间孔含量增加,并且新形成的粒间孔很少被矿物质充填,同时也破坏了孔隙的定向性和完整性;相比于原生结构煤,煤体破坏后煤中的微米、纳米级孔隙含量显著增大,煤的孔隙形态和连通性发生改变;另外,煤体破坏对煤孔径的大小、不同孔径段孔隙的分布、流体在煤体内的运移都有影响.     

煤沼演化类型与侏罗系煤（系）成油田形成规律

在研究了西北侏罗系含煤盆地的层序地层、煤相类型组合和煤沼剖面上的演化特征的基础上,提出了煤沼沉积环境演化类型（简称演化类型）的概念．根据含煤建造（组）垂向上的变化特征、煤相类型及其组合特征,将其划分出三种演化类型．着重讨论了第三演化类型盆地的煤生油显微组分组成、泥岩厚度、水进和水退序列中有机岩生油特征、煤沼在剖面上的演化特征和煤（系）成油田的形成原因,在此基础上,得出了只有在第三演化类型中才能找到煤（系）成油田的结论．     

煤层中煤体破坏分布的定量计算

本文讨论了煤与瓦斯突出过程中煤体的破坏规律，分析了破坏机理、推导了煤层中被破坏煤体的数学分布函数，给出了分布函数中有关常数的求值方法，并对另布函数进行了试验验证．     

两软一硬煤层突出控制因素与发生规律

针对两软一硬煤层特殊的瓦斯地质条件,以云盖山井田一矿二1煤层为例,探寻了两软一硬煤层煤与瓦斯突出的控制因素,分析了掘进工作面掘进期间突出预测指标的分布特征,总结归纳了"两软一硬"煤层煤与瓦斯突出发生规律.研究结果表明,由于地质构造变动,云盖山一矿二1煤层产状变化较大,煤层倾角发生急剧变化的地带,地应力集中;受层间滑动构造的影响,煤层厚度变化较大,具有突然增厚、变薄以至尖灭、挤灭现象;二1煤层构造软煤呈连续层状发育.因此,在煤层薄、厚交接处(煤层急剧变化带),小断层附近,应力集中,瓦斯积聚,煤体破坏严重,易发生突出.此项研究,可为地质条件类似矿井开展瓦斯地质研究和瓦斯灾害防治工作提供方法借鉴和理论指导.     

平顶山十二矿煤与瓦斯突出的地质因素分析

对十二矿影响煤与瓦斯突出的井田地质构造、煤体结构、煤厚及其变化、煤层围岩等地质因素进行了分析。探讨了煤与瓦斯突出与上述地质因素之间的密切关系，为煤与瓦斯突出的预测、预报及其防治提供了依据。     

陆相盆地低煤级煤储层特征研究—以准噶尔、吐哈盆地为例

研究了准噶尔、吐哈盆地低煤级煤储层的特征,结果表明：该储层几何形态复杂,且受成煤环境的控制,表现出显著的规律性变化。煤体形态可归纳为与成煤环境对应的4种类型,其中形成于湖成三角洲的朵状、舌状煤体成藏规模最大,浅部煤储层以含气量低、甲烷浓度低、含气饱和度中等、含气强度大为特征;但在构造相对简单的盆缘斜坡深部具有很好的勘探开发潜力,煤储层孔容及比表面积都很大且变化范围也大;中值孔径、孔隙率的变化特征与孔容一致,预示了低煤级煤储层较高的基岩渗透率,兰氏体积和兰氏压力都显著低于中、高煤级煤储层,煤储层达到饱和的机率更大,更容易解吸。古构造应力场控制着煤储层割理裂隙系统的发育程度和分布规律,现代构造应力场特征影响煤储层割理裂隙系统的开合程度,盆缘斜坡多为高渗区。     

湖南涟邵煤田控煤构造样式研究

涟邵煤田位于湘中地区,大地构造位置属于加里东褶皱带西北缘。涟邵煤田主体属推覆、滑脱构造类型,沉积盖层构造变形强烈,煤系地层赋存与控煤构造样式关系紧密。本文根据煤系赋存特征、含煤沉积特征、断裂构造展布特点,以区域性大断裂为界,将涟邵煤田划分为三个含煤区,并根据各含煤区的几何形态和形成机制,将涟邵煤田控煤构造样式划分为三大类型、八大亚类。