煤层预注阻化液防治煤自然发火的实验研究

为研究预注阻化液防治煤自然发火的可行性,以南屯煤矿3上煤层煤样为研究对象,通过阻化实验,初选出4种阻化剂,并利用自制的加压预注装置进行了阻化液预注实验,通过测试煤样的水分增量对比了4种阻化液的预注效果;利用煤自燃特性综合测试系统对预注阻化液前后煤样的实验最短自然发火期进行了测试,并对预注阻化液前后的煤质进行了分析。研究结果表明:阻化液的预注效果受阻化剂种类、阻化液浓度等的影响;预注阻化液能有效延长煤的实验最短自然发火期,4种阻化剂分别使煤的实验最短自然发火期延长了12. 6%、10. 7%、9. 3%和8. 1%;预注阻化液对煤质的影响在可接受的范围内。     

注CO2与煤中矿物反应渗透率变化规律

以晋城矿区寺河井田为研究对象,借助扫描电镜和X射线衍射仪得出煤中矿物成分和充填方式;基于煤储层几何模型结合渗流理论,构建了煤体原始渗透率和矿物溶解后渗透率变化的数学模型;在对寺河矿孔径分布、不同矿物溶解度测试基础上,探讨了注CO2后与煤中不同矿物反应渗透率的变化规律。研究结果表明：煤中矿物主要为黏土和碳酸盐矿物;煤中矿物主要以薄膜状附着和完全或半充填于煤层裂隙2种充填方式存在;不同矿物溶解、沉淀时间差异性导致注CO2后煤储层渗透率呈现先增加后减小趋势;在矿物含量相同条件下,在大孔径孔裂隙中附着或充填的矿物含量越高,矿物溶解后煤储层渗透率增加越多。煤层注CO2后煤层渗透率变化实验测试一定程度上验证了数学模型的可靠性。     

超前阻化煤层可注性及阻化液注入效果研究

为研究超前阻化煤层可注性及阻化液的注入效果,以南屯矿3上煤层为例,在试验分析该煤层满足可注性的基础上,进行了原煤煤样在9种阻化液中的加压吸水试验,结合孔隙分布推导了煤允许不同阻化液注入的最小孔隙孔径,并计算了吨煤阻化剂注入量。研究表明:阻化剂的种类、浓度都会对注入效果产生影响,浓度为25%的MgCl_2阻化液的注入效果最好,其被允许注入煤体的最小孔隙孔径为0.08μm,吨煤阻化剂注入量为3.80 kg。该煤层可优选浓度为25%的MgCl_2进行超前阻化。     

论易突出煤层对防突固化材料的要求

通过对易突出煤层有关性质的研究，总结出了易突出煤层对防突固化材料的要求，从而为压注固化液防治煤与瓦斯突出技术的固化液选优和配方提供了基本资料。     

双马煤矿含硫煤层硫化氢治理研究分析

为研究矿井煤层中硫化氢治理的有效措施,针对双马煤矿采用煤层预注吸收及采动喷吸硫化氢的方法进行研究,采用单双巷煤孔和高压喷洒吸收液的方式进行硫化氢处理,预注碱性吸收处理液浓度2.1%,可使硫化氢降低效率可达到65%以上,喷洒吸收液配比浓度为0.8%时,硫化氢降低效率能够达到70%以上,对煤矿硫化氢吸收处理,保障煤矿安全生产有着重大意义。     

注液冻结法在石门揭煤中防突作用的可行性研究

根据人工冻结工程实践和注液冻结法的防突原理,通过冻结成型煤样力学实验,获取冻结煤层抗压强度等力学参数,定量分析了突出煤层注液冻结后力学性能和卸压区安全宽度的变化。根据煤层瓦斯含量公式,计算出不同冻结温度下煤层瓦斯压力。从降低煤层瓦斯压力、提高煤层力学性能、增大卸压区强度及减小瓦斯突出危险系数等方面论证了注液冻结法作为石门揭煤防突方法的可行性。     

微观分析方法在研究煤层冲击倾向性中的应用

中给出了京西门头沟煤矿第八煤层各分层煤的弱结构面、煤岩显微组分、显微结构构造及显微硬度等的测定数据及与已发生冲击的煤的对比分析结果，根据这些资料并结合煤的工业分析与煤面料分析结果发现，有冲击危险的煤层具备煤质干燥、煤岩显微组分中镜煤含量高、含碳酸盐矿物杂质多等特征。由煤的显微硬度测定结果得出，该层煤具有各种民性及硬脆性破坏特征，综合分析煤层各项特征认为第八层煤的下分层煤具有更大的冲击倾向性。中给出了煤层遇水前、后电子显微镜微观结构构造变化与微孔测定分析结果，根据煤的注液压力与孔体积变化曲线提出了为消除冲击危险向煤层注水的合理压力值范围。     

不同矿化度水对煤储层吸附性能的影响

为了探究水分及其矿化度对煤样吸附甲烷能力的影响,以准噶尔盆地南缘玛纳斯矿区侏罗系西山窑组块状煤样为例,采用矿化度水配制—样品制备—样品大气压下水浸—高压下注水—等温吸附实验的实验步骤,开展煤样干燥、饱水及含不同矿化度水条件下煤的等温吸附实验,探讨不同矿化度水对煤储层吸附性能的影响。研究结果表明:干燥煤样的兰氏体积显著大于注蒸馏水煤样的兰氏体积,注蒸馏水煤样的兰氏体积大于注10 000 mg/L矿化度水煤样的兰氏体积,但后者与注20 000 mg/L矿化度水煤样的兰氏体积相差不大。其主要原因为注蒸馏水煤样中水分子比甲烷分子更容易占据煤基质内表面或微孔内表面的吸附位,从而使得兰氏体积降低,而含矿化度水使得煤基质表面的吸附位进一步减少,从而造成了煤样对甲烷的吸附能力降低,但这也存在着一个极限值,大于20 000 mg/L矿化度水已不能明显降低煤样的兰氏体积。因此可推断,在地下水径流区或弱径流区,煤层水的矿化度不断增大至10 000 mg/L时,煤层中处于动态平衡的游离气含量会增加,而吸附气含量会减少,当煤层水矿化度超过10 000 mg/L,煤层中吸附气与游离气的含量比例趋于稳定。实验从研究创新的角度出发,以低煤阶煤样为例,对比分析了含不同矿化度水条件下煤样对甲烷的吸附能力的差异,并且进行了相关的理论分析和机制解释,认为地下水矿化度影响煤储层对甲烷的吸附能力。     

高硫煤层自然发火防治技术综述

为解决高硫煤层自然发火频发问题,分析了井下多元硫化物产生原因以及对煤自然发火的影响,结合硫化物燃点和煤氧化升温进程,划分了含硫煤自燃的3个阶段,确定了不同硫化物煤层自燃综合防治技术。结果表明:高硫煤自燃主要是由硫化物自燃引起的,可靠的预测预报应以硫化物的燃点为基准;含FeS2煤层防灭火要尽量控制周围环境的干燥度或压注以石灰石、水玻璃为主料的阻化剂;含FeS煤层防灭火要及时回收金属制品,并加强井上、井下联合堵漏;含H2S煤层采用"稀释、喷、注"的方法。研究结果对高硫煤层防灭火具有重要指导意义。     

煤层固化防突的机理与实践

以煤层裂隙和孔隙为研究对，探讨了煤层压注固化液的防机理。通过实验室试验研究是出适合煤层固化防的较优固化液及配方，经现场压注试验，取得了满意的防突效果。     

煤层固化防突的机理与实践

以煤层裂隙和孔隙为研究对象，探讨了煤层压注固化液的防突机理。通过实验室试验研究得出适合煤层固化防突的较优固化液及配方，经现场压注试验。取得了满意约防突效果。     

基于等温吸附实验的温度对煤层气含量影响研究

本文通过不同煤阶煤样不同温度下的等温吸附试验及其结果分析,发现实验温度对煤吸附和解吸中气体量的大小具有比较大的影响。通过对不同煤阶煤样储层温度和0℃下气含量结果的分析比较,指出0℃温度下气含量数据并不能真实反映煤层实际情况。为更准确的评价煤层含气性,保证煤层气资源估算的准确性,并能为今后煤层气开发部署和瓦斯防治提供可靠依据,建议煤层气含量结果采用储层温度下数据。     

综合防灭火技术在磁窑沟煤矿的应用研究

为防止工作面煤层自燃,保证工作面的安全生产,根据磁窑沟矿11~#、13~#煤层的地质、开采及层间距分析可知:11~#煤层开采防灭火重点是防止冒落于采空区的10~#浮煤氧化自燃,10~#煤层与11~#煤层遗留的浮煤及13~#煤层采空区浮煤是13~#煤层回采时存在煤层自燃发火的主要原因。基于上述原因,11~#煤层回采工作面防灭火设计以注氮气防灭火为主,13~#煤层回采工作面防灭火设计采取注阻化剂、灌浆、注氮气综合防灭火措施,采用"进风-局部通风-风门组合",回风安装调节风门的方式实现均匀通风,保证工作面的安全回采。     

近距离煤层回采巷道布置方式数值模拟研究

以西曲矿8#煤和9#煤近距离煤层地质条件为工程背景,综合采用现场实测与数值模拟相结合的研究方法,对布置于北二盘区下部9#煤中的29205综采工作面回采巷道合理布置方式进行了研究。通过分析不同布置方案条件下29205综采工作面正巷所受垂直应力大小以及围岩塑性破坏范围,得出了该矿8#煤和9#煤近距离煤层地质条件下回采巷道的合理布置方式,数值模拟结果对于该矿8#煤和9#煤近距离煤层开采具有指导作用。     

表面活性剂溶液对突出煤层物理性质及其煤体状态的影响

通过对不同表面活性剂溶液吸水速度的测定,确定了表面活性剂能显著提高水对煤层的润湿性。研究确定了适应英岗岭煤层压注的最佳表面活性剂配方和最佳使用浓度。通过煤样强度—变形关系和瓦斯含量曲线的测定,得出表面活性剂能提高煤层吸附水分的结论。通过现场压注试验,证明采用表面活性剂溶液能提高单位压力下煤层的吸水速度、增加煤层的注水效果。在揭石门和煤层掘进中可采用压注表面活性剂溶液防治煤与瓦斯突出。     

煤体温度压力变化对瓦斯吸附性能影响的实验研究

从微观上分析研究了煤吸附瓦斯的本质,进而根据等温吸附实验结果研究了不同温度、不同瓦斯压力情况下煤的吸附性能变化规律,并讨论了Langmuir常数随温度的变化关系式,为研究瓦斯在煤层中赋存规律提供了理论基础。     

煤层注水有关参数的研究

煤层注水是煤矿防尘的有效办法,我国很多煤矿都在推广应用,但对煤层注水有关参数的研究却很不够。根据这一现状,我们对煤层注水防尘进行了下列试验研究:1.注水孔的深度;2.注水孔的孔距;3.注水压力;4.注水流量;5.吨煤注水量;6.合理水分增值;7.停止注水与回采的间隔时间;     

新型泡沫凝胶封堵煤层裂隙防灭火技术研究

为了防止煤层裂隙导致煤层自然发火,探究了一种注高效保水泡沫凝胶封堵裂隙防灭火技术。通过多个实验,研究分析了该泡沫凝胶的特性,证明其具有优秀的扩散性、堆积性、耐热性、隔氧吸热等特点,能够有效对付高位火源,克服一些传统注浆材料的不足,使得煤自燃区域能长期处于降温状态,降低了类似煤层煤自燃治理的难度。     

石门揭露突出煤层冻结温度场的实验研究

针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,设计了室内水泥槽模型煤体冻结实验,分析了注液冻结后水泥槽中煤体温度、物理力学性能与冻结时间的关系。实验表明：槽中煤体形成以冻结管中心为圆心、半径为R沿径向随时间扩展的冻煤圆柱。槽中煤、瓦斯和水三相体最终变成坚硬冻结体,极大提高了其抗压强度和弹性模量等力学性能。实验论证了注液冻结石门...     

煤层注H_2S吸收液的工艺参数研究

为了解决煤层注H2S吸收液的工艺及吸收液添加工艺中存在的问题,以新疆某煤矿+475 m西B1+2综放工作面为研究对象,开展了煤层注水工艺参数研究,并通过添加H2S复合吸收剂,重点考查了H2S吸收效率的影响因素及其规律。研究结果表明,适宜的煤层注水条件为注水压力6 MPa,添加的湿润剂质量分数0.3%,吸收液质量分数1.0%,在该条件下割煤时司机处和支架人行道的H2S吸收效率分别为65.1%和71.4%;放煤时放煤处的H2S吸收效率可达56.3%。试验结果可为煤矿现场的H2S治理及其工艺参数研究提供参考依据。