基于负压影响因子观点的抽采负压优化

为研究负压在瓦斯抽采过程中的影响,提出了负压影响因子的观点,对其进行了赋值分析,并在赋存条件相同,抽采时间不同的煤层巷道建立若干试验观测点钻孔,通过周期性调整钻孔的负压大小记录其抽采钻孔的瓦斯浓度、流量等值,进行数据分析。研究结果表明,钻孔抽采初期,负压影响系数β较低,高负压抽采对提高抽采浓度和抽采流量意义不大,抽采后期,在煤层透气性系数显著提高时,β值增大,适当提高抽采负压,可大幅度提高钻孔瓦斯流量,提高钻孔抽采的瓦斯浓度,缩短抽采周期。     

管道型红外甲烷传感器在负压抽采管路中的检测技术研究

为解决煤矿井下瓦斯抽采过程中负压抽采管路中的瓦斯气体自然扩散到气室难度大,且需要有效滤水滤尘,同时抽采管路的负压变化也会对红外甲烷传感器测量数据产生影响问题,研究新型专用气路装置将传感器气室与抽采管路连接,同时在气室中内置红外探测敏感元件和压力采集元件,对瓦斯浓度和压力数据进行采集并建立压力补偿算法模型,进行瓦斯浓度测量值修正。结果表明:传感器气路装置可实现负压抽采管路中的瓦斯气体自然扩散到气室,压力补偿算法模型可消除抽采管路中负压对瓦斯浓度测量数值造成的影响。     

抽采钻孔瓦斯浓度影响因素实验研究

为了研究抽采负压、瓦斯压力及透气性系数对瓦斯抽采浓度的影响。通过自主研发物理模拟井下瓦斯抽采影响实验平台,通过控制变量法,研究瓦斯抽采浓度随不同抽采负压、不同瓦斯压力及不同透气性系数变化规律。结果表明：当漏气量小于CO2进气流量与CO2纯量时,CO2抽采浓度比较高,因此最佳抽采负压应该在30KPa-40KPa之间;CO2进气流量随煤层初始压力提高而提高,CO2纯量随煤层初始压力提高同样呈增长趋势;透气性系数增大时,提高抽采负压可以提高抽采浓度。     

光干涉式甲烷测定器在抽采瓦斯管路负压侧的应用

在抽采瓦斯管路的负压侧,用光干涉式甲烷测定器测量甲烷混合气体浓度存在很大难度,文章介绍了利用自动取气装置把抽采瓦斯管路中负压侧的混合气体送到光干涉式甲烷测定器内,根据光干涉式甲烷测定器的测量原理,观察光干涉条纹显示的读数位置,测量出混合气体的瓦斯浓度,该技术操作简便、实用,有很好的推广价值。     

伏岩煤业3~#煤层瓦斯抽采合理孔口负压研究

通过对伏岩煤业3#煤层二采区走向鉴定副巷与北胶带大巷瓦斯抽采参数(负压、流量、浓度)的现场实测,研究了瓦斯抽采负压与纯流量之间的关系。结果表明,二者之间的关系可用3次幂函数表示,即q=Ap3+Bp2+Cp+D,并提出了最优的孔口负压为40⁴5 kPa。     

孔口负压对抽采效果的影响规律研究

为了研究抽采钻孔孔口负压与抽采效果的相关性,从煤层瓦斯流动特性出发,采用Comsol软件模拟和现场验证相结合的方法进行研究。研究结果表明:当抽采时间一定时,随着抽采负压增高,起初瓦斯抽采效果增加显著,但随后抽采负压作用逐渐减缓,抽采效果增加幅度越来越小。最终确定九里山矿合理孔口负压为30~34 k Pa。     

瓦斯抽采钻孔负压沿孔长动态变化特性研究

通过分析孔口负压、瓦斯流量等参数对钻孔孔内负压分布影响的基础上,得出了抽采钻孔负压沿孔长的动态分布规律,抽采负压沿钻孔长度方向逐渐减少。通过对不同瓦斯流量、不同孔口负压对孔内负压分布的影响研究,得到抽采钻孔负压分布与钻孔长度服从负指数关系;随着钻孔流量的增加,孔内负压损失逐渐升高,两者符合幂指数关系。     

负压对瓦斯抽采效果的影响机制研究

为深入研究负压与抽采效果的作用机制,以便确定合理抽采负压区间,实现瓦斯抽采低耗高产的目标;通过搭建实验平台模拟不同孔长和不同孔口负压条件下的抽采过程,测试不同孔深位置相关抽采参数变化规律;研究结果表明:管内负压和流量随孔长均逐渐降低,呈负指数关系;对于同一个测试位置,随着孔口负压的升高,负压和管内流量也随着升高,但升高的幅度逐渐减小。经在某矿3号煤层试验考察,随抽采负压升高,抽采浓度和抽采纯量均呈先升高后降低趋势,2个参数与抽采负压分别构成典型的二次函数关系;而抽采混量随抽采负压升高呈直线上升趋势,两者表现为线性函数关系;采用求导取极值方法,确定3号煤层最佳瓦斯抽采负压区间为30.78～34.50 kPa。     

基于大数据统计分析确定煤层瓦斯抽采合理负压

针对有瓦斯抽采历史矿井如何调整抽采负压的问题,采用大数据分析方法对此进行了研究。总结了我国瓦斯抽采现状及存在的问题,研究了负压对煤层瓦斯抽采效果的影响机理,分析了矿井瓦斯抽采历史统计数据,发现负压为影响钻孔瓦斯抽采效果的主要因素,直接影响着瓦斯抽采量和抽采浓度。研究表明,钻孔瓦斯抽采纯量、抽采浓度与抽采负压呈现明显的二次函数关系,并通过极值法确定最佳抽采负压为30.78～34.50 kPa,据此调节后矿井瓦斯抽采效果良好、稳定。     

负压动态调控下矿井瓦斯抽采工况参数变化对比与分析

为研究矿井瓦斯抽采负压动态调控机理及动态调控作用下矿井瓦斯抽采工况参数变化情况,以底板岩层钻孔、采空区为研究对象,开展了不同抽采状态负压调控前后瓦斯抽采负压与抽采瓦斯浓度、抽采量、输送管道内气体流速对应关系的现场试验。试验结果表明：瓦斯抽采系统从混源瓦斯抽采到同源瓦斯抽采,孔口负压从1.20 kPa提高到11.14 kPa,增大了8.28倍;钻场抽采负压从3.02 kPa提高到43.00 kPa,增大了13.24倍。当抽采负压提高至有富余能力将部分空气抽入瓦斯抽采系统时,底板岩层钻孔出现抽采负压增大、抽采瓦斯浓度降低的现象,钻场抽采瓦斯浓度由46%下降到36%;抽采瓦斯浓度虽有一定降低,但平均抽采混合量由试验前的0.82 m³/min增大到2.72 m³/min,增大了2.32倍;平均抽采瓦斯纯量由试验前的0.31 m³/min增大到0.98 m³/min,增大了2.16倍;管道内气体流速由1.82 m/s增大到6.01 m/s,增大了2.30倍。可为矿井瓦斯抽采负压动态调控及合理抽采负压的选取提供一定的理论依据。     

矿用红外线甲烷传感器压力补偿方法

利用红外线检测煤矿井下气体中甲烷的含量,其检测精度受到井下环境压力因素的影响。为提高其检测精度,以甲烷气体为例,研究压力补偿数学模型;在硬件电路上通过大气压力传感器与单片机相结合实现压力的采集、分析及数值计算。     

基于压力补偿的煤矿用激光甲烷传感器

提出了基于最小二乘法曲线拟合压力补偿算法模型,主要解决煤矿复杂环境下,激光甲烷传感器测量准确性受管道压力的影响误差较大的问题,通过最小二乘法对其测量结果进行修正及补偿,最大程度的消除压力对激光甲烷传感器在气体浓度测量过程中产生的误差,提高传感器系统运行的稳定性。     

浅谈有关瓦斯压力测定的一点认识

我国大多数煤矿属于瓦斯矿井,其中高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井约占47%,瓦斯事故是矿井生产中最严重的自然灾害之一。准确高效地测定煤层瓦斯压力对预测预报瓦斯突出的危险性具有重要的意义。对目前仪器进行有必要的改进能够更好地适应煤矿复杂多变的环境、更快更精确地测定原始煤层瓦斯压力。通过对阜新矿务局清河门矿四组五六层煤瓦斯压力测定中,取得了比较好的效果。     

煤层瓦斯压力的测定及其分析

煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一,准确测定煤层瓦斯压力具有重要意义。测压过程主要包括：选择测定地点和测定方法、开掘钻孔、封孔以及压力的观测确实。压力分析是指采用适当的封孔材料经过特定的工艺以及计算,最终来防止瓦斯涌出。     

光干涉甲烷传感器标校与非线性补偿研究

光干涉式甲烷传感器具有精度高、测量范围广、稳定性好,可靠性高与标校周期长等诸多优点。研究了光干涉式甲烷传感器有关影响气体折射率的因素,如温度和压强等;阐述了利用压力法对传感器标校的原理,通过试验找出传感器的特性曲线;设计了适用于光干涉甲烷传感器的特性非线性补偿算法,获得良好的实验效果。     

采煤工作面瓦斯浓度的LMD-SVM预测

为了实现对回采工作面瓦斯浓度的准确预测,提出了基于LMD(Local Mode Decom-position)方法与支持向量机的采煤工作面瓦斯浓度预测模型。利用瓦斯浓度的历史数据,通过LMD分解得到生产函数(PF分量),分别对每个PF分量进行SVM建模预测,再把PF分量的预测值进行累加,得到瓦斯浓度的理论预测值。通过实例分析可以发现,与常规SVM方法相比,自适应的LMD方法的引入极大地提高了瓦斯浓度的预测精度,与给出的实际监测数据具有良好的一致性。     

矿井低浓度瓦斯在多孔介质内预热增压燃烧特性研究

对低浓度煤矿瓦斯在泡沫陶瓷内的预混燃烧特性展开了数值模拟研究,探究预热和增压条件下对可燃气体温度分布、燃烧速度和贫燃极限等特性参数。模拟结果表明:随着预热温度和压力的升高和增大,气体温度分布更均匀,化学反应速率更迅速,贫燃极限主要受预热温度的影响较大,压力对多孔介质内可燃气体的贫燃极限几乎没有影响。     

光谱吸收式甲烷气体浓度检测理论与方法

基于甲烷气体的近红外吸收光谱,研究了光谱吸收式甲烷气体浓度检测方法。通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定和变化所引起的检测误差,并建立了谐波检测的数学模型,给出了甲烷气体谐波检测方案。     

不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤的渗透特性试验研究

为探讨瓦斯压力对含瓦斯煤渗透特性的影响,通过含瓦斯煤的三轴剪切试验,获得试件在进行三轴渗流试验时始终处于稳定应力状态的轴向应力和围压的合理取值,在此基础上,以贵州松河煤矿8号煤为剖析对象,利用自主研制的出口压力可调的三轴渗透仪进行了有效应力和温度恒定、不同瓦斯压力条件下的三轴渗流试验。结果表明:当瓦斯压力恒定时,含瓦斯煤试件的抗剪强度随着围压的增加而增加;当有效应力、温度和试件两端压差恒定时,渗透率以指数关系随着间隙气压的增加而下降;当有效应力、温度和间隙气压恒定时,渗透率随着两端压差的增大而减少。试验结果为地面煤层气开发和井下瓦斯抽采提供了有力的技术支撑。     

高煤阶煤层气储层毛管压力数学模型适应性评价

梳理出5种经典的毛管压力数学模型,并相应提出了更为简便的适用性评价方法,然后基于沁水盆地南部高煤阶煤样高压压汞实验数据,评价了5种模型对高煤阶煤岩的适用性。结果表明,高煤阶煤岩毛管压力曲线不符合Corey模型和Brooks-Corey模型;Thomeer模型只适用于孔、渗条件适中的Ⅱ类储层,贺承祖模型只适用于孔渗条件较好的Ⅰ类储层,而Li模型适用于全部高煤阶储层;利用式(12)和式(13)能够更加简便地得到Li模型的主要参数b和λ,且能够很好地拟合实验数据。