瓦斯压力对煤与瓦斯突出强度影响研究

为研究瓦斯压力对煤与瓦斯突出强度的影响,改进一套煤与瓦斯突出模拟试验装置,增加气体压力传感器和温度传感器。研究煤与瓦斯突出过程中的瓦斯压力、温度变化,分析突出过程中各参数的演化规律。进行瓦斯压力分别为0.60、0.80、0.90、1.00 MPa的煤与瓦斯突出模拟试验。     

煤样粒径大小对煤与瓦斯突出强度影响研究

为研究煤样粒径对煤与瓦斯突出强度的影响,以不同粒径的煤样为研究对象,分别将煤样放入煤与瓦斯突出装置内,改进煤与瓦斯突出模拟试验装置,进行不同粒径条件下的煤与瓦斯突出模拟试验,研究煤样粒径对煤与瓦斯突出强度的影响规律。试验结果表明:随着煤样粒径的减小,突出煤体质量增加,突出强度增大,煤与瓦斯突出的粉碎效果呈减弱趋势。     

煤与瓦斯突出强度模拟实验

利用自主研制的煤与瓦斯突出模拟装置对不同初始瓦斯压力、不同突出口厚度和不同突出口径的煤样进行三维加载模拟煤与瓦斯突出。研究结果表明:在煤层瓦斯压力较小的情况下,若外部载荷较大、揭煤厚度较小、巷道断面较大的情况下也会发生煤与瓦斯突出;煤与瓦斯的突出存在一个突出口厚度的临界值,通过改变该值可以改变煤与瓦斯的突出及突出强度;巷道断面大小对煤与瓦斯突出有一定影响,通过减小断面可有效防止煤与瓦斯突出,减小突出强度;随着突出强度的增加,突出煤粉量和抛射距离也增加,大多数煤与瓦斯突出是发生在突出强度最大的时刻。     

含水率对煤与瓦斯突出强度影响的试验研究

为了获得含水率对煤与瓦斯突出强度的影响规律,利用自主研发的大型煤岩瓦斯动力灾害模拟试验系统,在恒定瓦斯压力、轴向应力及煤样成型压力等条件下,进行了不同含水率煤体的煤与瓦斯突出模拟试验;同时提出了包含突出煤量和最远突出距离二元信息的数学方程,用于表示煤与瓦斯突出的相对突出强度。试验结果表明:自主研发的大型煤岩瓦斯动力灾害模拟试验系统的试验结果和现场煤与瓦斯突出实际状况相吻合;在轴压8 MPa、瓦斯压力0.8 MPa试验条件下,得出了含水率和相对突出强度呈二次曲线关系;煤体的含水率愈大,则相对突出强度愈小,发生煤与瓦斯突出的可能性也越小。     

煤与瓦斯突出预测新指标及其装备的研究

以煤与瓦斯突出机理的综合假说为基础,通过对煤层发生突出最小瓦斯压力值及瓦斯解吸指标与瓦斯压力间关系的实验研究,提出了将瓦斯解吸指标和煤体强度相结合的新的突出预测指标;并研制了利用钻屑快速测定煤体普氏系数f值的装置,契现了该指标在井下的直接测定。     

平山矿煤与瓦斯突出相似模拟实验研究

以平山矿3#煤层400 m处煤层深度为研究对象,以煤与瓦斯突出机理和煤体孔径、渗透率与煤体吸附规律对突出的影响为基础,采用煤与瓦斯突出模拟实验装置,在不同瓦斯压力条件下,进行煤与瓦斯突出相似模拟实验。实验验证了煤与瓦斯在矿井下发生突出动力灾害现象的临界瓦斯压力为0.5~0.75 MPa,同时说明瓦斯气体对煤样在突出时有破坏和粉碎作用。     

煤与瓦斯突出对矿井通风系统的影响研究现状及展望

为研究煤与瓦斯突出灾变时期矿井通风系统灾变机理以及瓦斯爆炸二次灾害的防控机制,从冲击波对通风系统的影响、突出瓦斯对通风系统的影响以及突出煤体对通风系统的影响3个方面综述了煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究现状:首先,分析了冲击波破坏通风设备设施的影响因素以及冲击波在巷道中的传播规律;其次,分析了突出瓦斯在巷道中的运移过程及其诱导井下风流灾变规律;最后,分析了突出煤体在巷道堆积的影响因素。结果表明:冲击波的破坏效应与冲击波超压等因素有关,冲击波在巷道中的传播受巷道截面面积等的影响;突出瓦斯在巷道运移过程中产生的瓦斯风压能导致井下风流灾变;突出煤体在巷道的堆积主要与煤层深度和煤与瓦斯突出强度有关。根据煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究现状,结合当前煤与瓦斯突出模拟试验条件,分析了煤与瓦斯突出对通风系统的影响研究成果存在的不足及其原因,并针对当前研究成果存在的不足提出了改进煤与瓦斯突出对通风系统影响规律研究的方向。煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究成果可以应用于煤与瓦斯突出影响范围的快速研判,以提高煤与瓦斯突出灾变时期的辅助应急决策能力。     

煤与瓦斯突出强度预测研究现状分析

阐述了国内煤与瓦斯突出强度预测研究方法与发展过程,并分析了这些成果的不足之处,提出了突出强度衡量指标及预测指标的概念含义。探讨了不同突出强度预测指标存在的问题及不足。确认初始释放瓦斯膨胀能指标能从突出机理方面综合地反映出突出强度的实质,它是突出强度预测的理想指标。根据初始释放瓦斯膨胀能可以把突出强度归类为无突出、弱突出、强突出、极强突出4个等级,并把预测数值结果分级转化为常见的爆炸物当量。     

煤与瓦斯突出强度能量评价模型

从煤与瓦斯突出过程中能量耗散类型与岩石爆破机理的相似性出发,利用新表面学说和热力学定律分别计算了突出煤体的破碎功和突出瓦斯的膨胀内能,建立了煤与瓦斯突出强度能量评价模型。利用该模型对1960-2010年间38起煤与瓦斯突出强度评价分析表明,一半左右突出的瓦斯膨胀能比破碎功大1~2个数量级,仅用抛出煤体的质量来评价煤与瓦斯突出的强度是不合理的;煤与瓦斯突出强度能量评价模型综合考虑了突出过程中煤体的破碎功与瓦斯膨胀能,将煤与瓦斯突出释放的总能量折合成TNT当量,依据不同数量级TNT当量标准,将煤与瓦斯突出强度类型划分为C类突出（小于1 t的TNT当量值）,B类突出（1~10 t的TNT当量值）和A类突出（大于10 t 的TNT当量值）3类更具合理性。     

宋楼矿煤与瓦斯突出危险性评价

以宋楼矿为例,分析了宋楼矿的地质构造特征,研究了该矿动力现象发生情况,找出了邻近矿井发生突出的控制因素,现场实测了大量的瓦斯基础参数,查明了该矿的瓦斯赋存规律,在此基础上评价了宋楼矿的突出危险性,该成果对于提高防突措施的有效性和针对性具有一定的参考价值和指导意义.     

煤与瓦斯突出过程中瓦斯作用的研究

为了对煤与瓦斯突出事故进行有效的预防与控制，分别从孕育和突出两个阶段阐述了瓦斯在煤与瓦斯突出中所起的作用，指出了煤层吸附瓦斯和裂隙瓦斯对煤的物理力学性质的影响；由于空隙瓦斯的存在, 加剧了煤体失稳破坏的过程；特别指出突出的主要能源来自于瓦斯的膨胀能；并根据这一结论提出了相应的防突措施.     

煤与瓦斯突出预测的一个新指标

煤与瓦斯突出是煤矿主要瓦斯灾害事故类型之一。目前,国内煤与瓦斯突出预测主要是根据瓦斯动力现象特征和基于煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、坚固性系数与瓦斯放散初速度的四参数法。四参数法规定,4个参数均超过各自的临界值才能定为突出煤层;瓦斯压力的临界值为0.74 MPa。但实践表明,瓦斯压力小于0.74 MPa 也曾多次发生突出。本文用可压缩流体力学的观点分析了突出机理;采用多相连续介质力学中的应力分析法建立了煤与瓦斯突出预测的一个新指标 F,并给出了有关参数的计算方法;案例分析表明,所得结果符合实际。     

基于气体驱动煤与瓦斯突出试验系统的研制与应用

为进一步研究气体驱动对构造带发生煤与瓦斯突出的影响规律及其孕灾机理,自主研发了“基于气体驱动的多场煤与瓦斯突出试验系统”,其主要由加载系统、三轴压力室、快速泄压系统、温控系统、数据采集系统、声发射监测系统、辅助系统等组成。该试验系统主要功能:① 可进行不同温度、不同瓦斯压力下标准型煤和原煤试样的煤与瓦斯突出试验;② 能进行不同尺寸煤样的突出试验,并能采用不同尺寸的突出口,控制突出强度;③ 将声发射探头安装在三轴室的压头内,使探头与试验系统一体化;④ 可通过次压力室的透明结构观察突出全过程;⑤ 试验系统含有多级压力室,改变突出口外部的气体压力,诱发延时突出。试验结果表明:气体压力对煤样有较明显的粉化作用,原煤煤样的突出现象更接近现场实际,突出后不仅存在粉化的煤粉,还有大量的大颗粒煤粉和小煤块,从而出现封堵突出口、抑制突出的现象。     

煤与瓦斯突出强度和瓦斯量的计量方法

针对我国瓦斯突出特征参数确定中存在的主要问题,通过实测和分析,阐述了瓦斯突出强度的计量原则,提出突出煤岩量的计算方法,介绍了突出发生后的瓦斯涌出规律,提出瓦斯涌出量的计算方法.为统一和规范煤与瓦斯突出特征参数提供了技术途径,为煤矿突出后的现场勘查、资料记录与分析和突出矿井的鉴定提供了参考.     

煤与瓦斯突出冲击波阵面传播规律的研究

通过空气动力学理论建立了突出冲击波超压传播的数学模型，得出超压与煤层瓦斯压力存在非线性关系、与突出强度存在线性关系等结论。     

富润煤矿煤与瓦斯突出危险性预测

通过对煤层煤样的各项单项指标的测定,包括相对瓦斯压力,煤的破坏类型,煤的坚固性系数,煤样的瓦斯放散初速度,最后结合煤的初始释放瓦斯膨胀能指标对煤层的突出危险性进行综合性预测。     

瓦斯涌出异常预报煤与瓦斯突出

通过对掘进工作面突出前夕煤壁瓦斯浓度变化规律的研究,提出了利用瓦斯浓度变化预报煤与瓦斯突出的方法,并建立了突出预报数学模型.研究表明：对瓦斯浓度序列的移动平均线、振幅、频次和方差等几个方面的综合评判,可预报掘进工作面突出的发生,并以潘一矿突出实例进行验证,表明在突出前2.5 h瓦斯浓度变化出现异常,根据这一异常可实现突出预报.     

煤与瓦斯突出热动力过程的研究

利用自行设计加工的煤与瓦斯突出模拟装置,通过实验室实验和理论分析相结合的方法研究了煤与瓦斯突出过程中煤体温度的变化规律,研究结果表明,煤与瓦斯突出不是大多数学者认为的绝热过程,而是一个偏向于等温过程的多变过程,多变指数可以通过实验测定的煤体温度来计算,吸附瓦斯和游离瓦斯的膨胀功可以利用多变指数计算。