水力掏槽期间突出能量及冲击波压力差分析

从诱发煤与瓦斯突出的根源入手,分析了水力掏槽槽硐中突出能量、突出后巷道中冲击波压力差的影响因素及作用,通过突出能量、冲击波压力差作用关系,定量分析突出后吨煤能量在巷道中产生的冲击波压力差,以供参考。     

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2006-02-25 湖南邵阳市隆回县大园煤矿3352机巷掘进，在中班实施防突措施打切槽时发生煤与瓦斯突出。当时井下共有24人作业，6人获救。已找到14名遇难者，还有4人下落不明。     

青东煤矿突出危险区煤巷掘进高压水力强化冲煤卸压防突技术

针对青东煤矿无保护层开采条件的突出煤层突出危险区,以该矿824里机巷煤巷掘进为工程背景,分析了影响煤巷掘进的难点及原因,在采用底板密集网格穿层钻孔消除煤巷掘进突出危险的基础上,利用高压泵结合水力强化冲煤卸压措施,冲出大量煤量卸载地应力,通过预抽煤体瓦斯进一步释放瓦斯压力。在824里机巷煤巷掘进前通过在专用抽排巷施工穿层钻孔结合高压水力强化冲煤卸压措施,有效解决了该矿无保护层开采条件的突出危险区煤巷掘进防突问题。     

复杂地质构造条件下多煤层区域联合揭煤防突施工技术

为有效降低复杂地质构造条件下突出煤层的瓦斯含量,减小突出煤层揭煤施工的危险性,解决复杂地质构造条件下区域防突施工带来的工期影响,以重庆铁路枢纽东环线鹞子岩隧道为背景,对多煤层区域联合揭煤防突施工技术进行研究。在该项目中,由平导工作面向平导及正洞前方施作超前长钻孔,探测平导及正洞前方的构造情况、煤层分部情况及煤层瓦斯相关参数。根据煤层分布位置,利用平导超前正洞施工的条件,在平导洞内向正洞方向开设抽采硐室,采用多煤层平导与正洞区域联合揭煤防突施工技术。通过现场应用,并对平导与正洞区域联合揭煤防突实施效果进行了检验。实施结果表明:该技术措施的实施能够缩短工期,且为复杂地质构造条件下突出煤层段的安全施工提供了技术保障。     

肥田煤矿回风斜井揭煤防突措施实践

肥田煤矿13#煤层是煤与瓦斯突出煤层,回风斜井在穿过13#煤层的过程中,按照《防治煤与瓦斯突出规定》的要求,必须采取区域综合防突措施并达到要求。为防止该突出危险的发生,在回风斜井揭开煤层前通过设计的超前排放孔排放瓦斯。在排放工作完成后,根据煤层残余瓦斯含量的大小检验消突措施是否有效。本文结合煤矿的实际做法,深入研究揭煤前的区域综合防突技术,为同类实际煤矿防突措施提供参考。     

青东煤矿近煤层岩石巷道掘进防突技术

本文针对青东煤矿煤层瓦斯赋存特征,以该矿外水仓近煤层岩巷掘进为工程背景,分析了近煤层岩石巷道掘进的难点和突出原因,在分析现有的近煤层岩石巷道掘进防突方法的基础上,提出了利用邻近巷道进行消突的方法,在青东外水仓近煤层岩巷掘进过程中通过在中水仓施工穿层钻孔掩护外水仓巷道掘进,有效解决了该矿近煤层岩石巷道防突掘进问题。     

隧道揭煤水力割缝卸压增透技术数值模拟研究及应用

隧道穿越突出煤层相较于煤矿井工开采,具有开挖断面大、施工作业人员密集、工期压力大等特点,发生煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧甚至爆炸的危害程度也更高。本文采用理论分析结合数值模拟的方法对隧道穿越突出煤层过程中应力-渗流演化规律进行了研究,同时对比采用水力割缝措施和未采用防突措施情况下煤体抽采效果,并在四川攀大高速宝鼎2号隧道开展现场试验。数值模拟和现场试验结果表明,采用水力割缝技术措施后,割缝钻孔的单孔有效抽采距离是普通钻孔的4.75倍,割缝钻孔瓦斯抽采纯流量是普通钻孔的4倍;煤层的瓦斯含量W值和钻屑解吸指标K_1值均降低至临界值以下,有效地起到防治煤与瓦斯突出的作用。     

防治煤与瓦斯突出的综合治理技术在高突煤层石门揭煤中的应用

本文阐述了金佳矿在1745石门后延石门揭煤中采取的防治煤与瓦斯突出的综合技术措施,根据现场实施的情况,采用综合防突治理技术后,1745石门后延安全快速的通过了17号煤层,防突效果显著,为高瓦斯低透气性煤层石门揭煤提供了值得借鉴的经验.     

煤与瓦斯防突预测技术在白杨林隧道的应用

高瓦斯隧道在修建过程中经常遇到瓦斯穿越煤层的情况,为保证隧道施工安全,隧道在穿越煤层前需要对煤层进行防突预测,以明确掌子面前方煤层中的瓦斯赋含量,从而制定相应的防突措施。文章结合成贵客运专线白杨林高瓦斯隧道的施工,主要介绍了瓦斯压力法与钻屑指标法在高瓦斯隧道防突预测中的应用,对煤层是否可能发生突出危险做出准确判断,对于高瓦斯隧道的揭煤施工具有一定的参考意义。     

含油气砂岩突出的宏微观预测

随着煤炭开采深度的增加，岩石与瓦斯突出日益严重，其危害不亚于煤和瓦斯突出。突出危险性的准确预测是防突措施优劣成败的关键和首要环节。１９９５年３月９日，海石湾矿井发生了特大型砂岩和瓦斯突出。作者综合运用多种现场观测和室内试验方法，对该井筒接下去的含气岩层的突出危险性进行了宏微观综合评价。工程实践证明预测是准确的。     

考虑有效应力的钻屑量理论分析及试验研究

考虑深部开采条件下水平地应力作用不能忽略,引入有效应力,推导得到新钻屑量公式,分析给出了有效应力与钻屑量间关系,提出了通过有效应力判断钻屑量方法。在此基础上以典型阜新孙家湾矿突出危险煤层为例,利用自主研制的三维应力煤体钻屑量检测试验装置,改变轴压模拟垂直地应力、围压模拟水平地应力、孔隙压模拟瓦斯压力作用,进行了实验室尺度下钻屑法模拟试验,研究了有效应力、煤层深度、瓦斯压力对钻屑量影响规律。研究结果表明:钻屑量与有效应力呈线性递增关系,试验值略大于理论值,平均误差为7.9%,与前人结论一致,验证了新钻屑量公式有效性及三维应力煤体钻屑量检测试验装置可靠性;随着煤层埋藏深度增大,钻屑量越大,钻屑量与煤层深度呈线性递增规律,且钻屑量随钻孔深度增加呈先减小、后递增、最后缓慢递减规律,在钻孔深度12.5 cm处钻屑量最大,表明此处为应力集中区;钻屑量随瓦斯压力增加,呈指数函数递增规律,瓦斯压力越大,孔壁裂纹扩展越明显,说明瓦斯对煤体软化作用越显著。上述研究结论对该矿深部煤与瓦斯突出预测和防治具有重要参考价值。     

高瓦斯低透气性煤层不同瓦斯抽采方式的研究

煤层的瓦斯抽采是避免煤矿瓦斯灾害发生的根本防治措施。根据瓦斯解吸理论,提出通过水力割缝及水力冲孔技术,在煤体中人为再造裂隙,增大煤体在空气中的暴露面积,同时形成瓦斯流动通道,达到加快瓦斯解吸,提高瓦斯抽放效果的目的。本文以水力割缝及水力冲孔进行机理分析为基础,根据在阳泉矿区某煤矿回风巷中进行现场实验,对普通钻孔抽放瓦斯、水力冲孔抽放瓦斯以及高压水力割缝抽放瓦斯三种方案进行比较。实验结果表明,相对于高瓦斯矿井中通常采用的普通钻孔抽放瓦斯,水力割缝技术瓦斯抽放量提高了4.11-4.34倍,水力冲孔技术瓦斯抽放量提高了0.46-0.56倍。水力冲孔对提高瓦斯抽放速度作用不明显。     

沿层钻孔瓦斯抽放的电模拟实验研究

根据渗流理论,本文对沿层抽放钻孔周围的瓦斯渗流问题进行了电模拟实验研究。同时,获得了沿层抽放钻孔周围的瓦斯压力分布规律以及不同透气性系数对瓦斯渗流的影响情况等结果。这对于研究矿井煤层瓦斯抽放和预防煤与瓦斯突出等问题具有一定的参考价值。     

基于能量平衡模型的煤与瓦斯突出影响因素的灵敏度分析

 针对煤与瓦斯突出机制尚不明确、影响因素复杂的问题,在对煤与瓦斯突出的阶段特征和能量耗散规律分析的基础上,考虑到煤岩体应力场分布和突出孔洞特征,建立煤与瓦斯突出三维结构模型,并基于该模型引入围岩弹性潜能,并根据突出后煤体的堆积状态和断裂表面能,计算得出移动功和破碎功,从而构建突出能量条件模型和突出强度预测模型,并结合突出案例进行验证。同时在突出能量条件模型基础上,采用Morris筛选法对突出影响因素的灵敏度进行分析。研究结果表明：瓦斯内能是瓦斯突出的最主要能量来源,在突出过程中起主导作用,突出能量条件模型和强度预测模型的分析结果与实际突出案例偏差较小,可作为突出灾害的预测和分析依据;中梁山矿和化处矿的突出案例中,对于突出强度、瓦斯涌出量和突出能量,吨煤瓦斯含量为主导因素,灵敏度最大,其次是瓦斯扩散系数、瓦斯压力和孔隙率,而岩石的相关参数的灵敏度接近0。     

三软厚煤层瓦斯抽放技术的研究

为了解决工作面的瓦斯问题,探讨了如何在“三软”厚煤层综采工作面实现矿井生产的高产高效,并对超化矿在21071综采工作面采用“高抽巷”瓦斯抽放技术做了介绍,指出“高抽巷”抽放采空区瓦斯是解决治理“三软”厚煤层高瓦斯综采放顶煤工作面采空区瓦斯问题的有效手段。     

石门揭煤突出过程的数值模拟研究

运用岩石破裂过程分析RFAP^2D系统，对急倾斜含瓦斯煤层中的石门揭煤突出过程进行了数值模拟研究，模拟结果再现了含瓦斯岩中裂纹的萌生、扩展，贯通直至煤岩抛出的突出全过程，并通过含瓦斯煤岩变形，破裂过程中的应力场演化说明了地应力、瓦斯压力以及煤体力学性质对诱发突出的综合作用。     

煤样中初始释放瓦斯膨胀能的测定

介绍了测定煤样中初始释放瓦斯膨胀能的原理和测定方法，设计了一套初始释放瓦斯膨胀能的测定装置。通过对突出与非突出煤样的测定表明，煤样中初始释放出来的瓦斯膨胀能要比后期涌出的瓦期膨胀能大得多，并且随着煤样初始释放瓦斯膨胀能的增大，揭煤时的动力现象也增大。     

基于声发射能量分析的煤与瓦斯突出前兆特征试验研究

煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最严重的动力灾害,其突出机制不清制约了灾害预警的可靠性和有效性.采用声发射监测技术,以阜新孙家湾突出煤层为研究对象,利用自主研发的真三轴煤与瓦斯突出模拟试验装置,结合DS5系列全信息声发射信号分析测试系统,开展深部矿井不同埋深下煤与瓦斯突出相似模拟试验,分析煤与瓦斯突出能量演化过程,建立声发...     

水分对煤体瓦斯吸附及径向渗流影响试验研究

 为了解水力化钻孔周围煤体瓦斯径向渗流特性,利用自行研制的径向瓦斯渗流试验系统,对青东煤矿突出煤层试样,进行干燥煤样、液态水润湿煤样、吸附瓦斯后高压注水煤样的等温解吸及径向稳态渗流试验。结果表明：(1) 相同平衡压力下,高压注水煤样等温吸附量高于干燥煤样,均显著高于液态水润湿煤样的吸附量。(2) 随含水率增加液态水润湿煤样等温吸附量逐渐降低,呈对数函数关系,得出各系数随吸附压力变化的拟合函数。(3) 相同覆压下,高压注水煤样瓦斯渗透率显著高于干燥煤样渗透率,液态水润湿煤样渗透率略低于干燥煤样渗透率;且液态水润湿煤渗透率随含水率增加而降低,在低瓦斯压力阶段尤为显著。根据试验结果分析水分对径向瓦斯渗流特性的影响机制,并指出水力化钻孔径向瓦斯流动经过原始解吸渗流区、压力水抑制解吸渗流区、液态水自然润湿解吸渗流区3个区域。     

多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统研制与应用

 自主研制了多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统,其结构主要包括主体承载支架、试件箱体、快速推拉密封门、伺服加载系统、数据采集系统和其它附属设备等。该系统主要功能包括煤与瓦斯突出灾害模拟和煤矿开采过程中煤岩层应力变化动态模拟,其主要优势体现在：(1) 箱体尺寸大,模拟相似度高,且密封能力强,可完成6.0 MPa气体压力密封;(2) 地应力加载方式复杂,可实现“三向四级”加载,更加接近地下采动影响下的应力分布状态;(3) 最高64路传感器同时监测煤岩体内部参数,可同时采集煤岩体内不同空间位置的温度、应力和气体压力,实现对煤矿动力灾害过程中参数时空变化规律的研究。利用该装置进行一次成功的煤与瓦斯突出模拟试验,分析结果发现突出过程中煤层中温度和瓦斯压力变化都存在时间和空间上的差异性,具体表现为动力效应明显区域瓦斯压力降低快、温度降低量大,所以通过对物理场变化规律的分析可以了解突出时煤层动力效应的时空变化状态,成果对进一步认识煤与瓦斯突出发生的机制有着十分重要的意义。