瓦斯放散特性与井下瓦斯自然解吸量的相关性研究

瓦斯放散初速度是衡量煤层瓦斯初始释放瓦斯的能力,也是煤与瓦斯突出的主要评价指标之一。为解决由于实验室测定瓦斯放散初速度值的延迟性而导致瓦斯灾害评估及瓦斯治理措施制定的滞后性,通过研究探索日常井下瓦斯含量测定时,井下30 min瓦斯自然解吸量与瓦斯放散初速度之间的相互关系,为日常快速预测掘进工作面前方煤体瓦斯放散特性提供依据及方法借鉴,从而确保掘进工作面的安全高效掘进。     

突出煤层卸压前后钻孔瓦斯涌出初速度的变化规律

突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度进行工作面预测和效果检验时经常超过突出临界值,造成开采保护层后煤层突出危险性更大的现象.通过建立钻孔瓦斯涌出初速度的数学模型,利用数值计算得出突出煤层卸压前后钻孔瓦斯涌出初速度的变化规律,研究钻孔瓦斯涌出初速度的主要影响因素,从理论上解释突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度预测和效果检验超标的原因.结合淮南潘一矿突出煤层卸压前后煤巷掘进测定钻孔瓦斯涌出初速度,研究其变化规律.研究结果表明,在突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度预测和效果检验超标是由于煤层透气性增大,卸压瓦斯未得到充分抽采而产生的现象,此时工作面已无突出危险性.     

高瓦斯矿井快速掘进工作面动态瓦斯涌出规律研究

为降低新疆硫磺沟煤矿(45)06掘进工作面瓦斯涌出,采用灰色理论通过MATLAB计算软件进行关联度分析,选取时间、日进尺、日产量等关键影响参数对掘进工作面动态瓦斯涌出规律进行探究。研究结果表明,(45)06轨道巷掘进工作面瓦斯涌出量为1.3850~1.8005 m3/min。断层是影响瓦斯涌出量的主控因素,瓦斯涌出量受日进尺和配风量的影响较大,而受围岩岩性、褶皱、累计进尺和累计天数的影响较小。以此为依据,对(45)06掘进工作面采取了瓦斯实时监测、有效通风技术的应用措施,保证了工作面安全推进,提高了矿井安全生产质量。     

掘进工作面瓦斯动态涌出影响因素分析

为了准确预测掘进工作面瓦斯涌出量,确定合理通风设计和制定瓦斯防治措施,通过现场实测及统计瓦斯涌出资料,考察掘进工作面的瓦斯动态涌出的主要影响因素,研究瓦斯涌出与掘进工艺、构造、煤层厚度、掘进速度及暴露时间等因素的关系。研究认为,地质构造对瓦斯动态涌出影响最大,其瓦斯涌出量可达正常区域的数倍;其次为掘进工艺对瓦斯动态涌出的影响;掘进速度、煤层厚度及暴露时间等对瓦斯动态涌出的影响相对较小。     

高瓦斯长距离掘进工作面瓦斯涌出规律研究

由于开采深度的增加,长治某矿3号煤层瓦斯含量逐渐增加,掘进工作面瓦斯涌出量较大,给局部通风带来了较大的困难。为了解瓦斯涌出规律,以3101掘进工作面为研究背景,采用现场测试、室内试验和数据分析相结合的方法,对3101掘进工作面的瓦斯涌出量进行了研究。研究结果认为:3101掘进工作面瓦斯主要来源于煤壁涌出的瓦斯和落煤涌出的瓦斯;煤壁的瓦斯涌出强度与煤壁的暴露时间呈现出双曲线的关系;掘进工作面长度对瓦斯涌出量有很大的影响,基本上呈线性趋势。     

掘进工作面动态瓦斯压力分布及涌出规律

利用有限差分法对移动掘进工作面巷道周围瓦斯压力分布以及瓦斯涌出规律进行了数值模拟.结果表明：当工作面以一定的速度向前掘进时，巷道周围瓦斯压力分布呈子弹头形状向前移动，掘进巷道周边煤层瓦斯压力随煤壁暴露时间的增长逐渐降低,工作面瓦斯涌出量呈锯齿状周期增加.当掘进工作面以一定速度向前掘进时，每一循环内瓦斯涌出变化量基本相同，每一循环内从工作面迎头煤层内涌出的瓦斯量基本相同.     

动态回采工作面煤壁瓦斯涌出数值计算及现场应用

为了准确预测计算动态推采期间回采工作面煤壁瓦斯涌出量,以超化煤矿22051综采工作面为研究对象,建立煤层多组分瓦斯含量-压力赋存模型,考虑了工作面推进速度、采动影响下煤层渗透率变化,通过引入移动坐标系和采动作用下工作面前方煤层渗透率分布模型,构建了动态推采期间工作面煤壁多组分瓦斯涌出数值计算模型,采用有限差分法编制相应的解算程序,模拟计算回采工作面煤壁瓦斯涌出量。以瓦斯平衡方程、风量平衡方程为基础构建工作面瓦斯涌出量分源测算数学模型,结合工作面现场风量瓦斯分段测定法,实测了工作面煤壁瓦斯涌出量。对比分析了22051工作面煤壁瓦斯涌出量数值模拟结果与实测结果,研究表明:该工作面煤壁瓦斯涌出数值计算模型中工作面平均日推进速度参数应该由该工作面25～35 d的实际推进度计算得到,工作面回采进尺状况对工作面煤壁前方煤层瓦斯渗流运移具有重要影响作用,该工作面在当前开采条件和煤层瓦斯赋存渗流条件下,工作面煤壁瓦斯涌出量取决于25～35 d的工作面回采进尺状况,工作面煤壁瓦斯涌出存在明显的时间累加与延迟效应。     

瓦斯参数变化对钻孔瓦斯涌出初速度的影响

煤巷掘进工作预测煤与瓦斯突出时常常将钻孔瓦斯涌出初速度作为其中一项主要的参数,它与煤层的瓦斯压力、瓦斯含量的大小有关,钻孔长度和直径以及钻孔的位置,导气管的阻力也会对钻孔瓦斯涌出初速度有相当大的影响。本文在钻孔内变化的压力边界条件下解算钻孔附近瓦斯流动时利用有限差分方法、得到钻孔瓦斯涌出量以及速度随时间的变化规律。分析了瓦斯参数对钻孔瓦斯流量的影响。结果表明:煤层透气性系数及煤层瓦斯压力的大小对钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯涌出的时间有较大的影响。     

瓦斯赋存不稳定回采工作面瓦斯治理技术

郑煤集团米村煤矿开采的二1煤层属典型的"三软"煤层,瓦斯赋存极不稳定,同一水平、同一采区或同一回采工作面的不同区域,煤层瓦斯含量都有明显变化,回采工作面瓦斯涌出量或大或小给瓦斯治理工作带来了很大困难,根据回采工作面上下顺槽掘进时瓦斯涌出量计算瓦斯涌出系数,绘制工作面瓦斯预测曲线图预测工作面回采期间的瓦斯涌出量,提前决策瓦斯治理方法,能够保证矿井正常的生产秩序.     

立体抽采瓦斯技术的研究与应用

随着煤炭开采深度的增加,煤层瓦斯含量越大,瓦斯含量大严重制约了采掘工作面的生产,瓦斯成为当今制约工作面掘进的一大难题,传统的瓦斯治理手段单一,瓦斯抽采浓度及抽采量小,很难满足瓦斯治理的需要,笔者通过多种瓦斯治理手段,提高瓦斯抽采浓度及瓦斯抽采量,缩短抽采时间,使工作面消突时间缩短,同时将掘进进尺由20 m/月提高到60 m/月,最高掘进进尺达到85 m/月,缓解了采掘接续.     

分层开采掘进工作面瓦斯涌出规律及预测

以瓦斯地质理论为基础,根据相似原理,用多元统计分析的方法研究了豫西新安煤矿分层开采掘进工作面瓦斯涌出规律,并对瓦斯涌出量进行了预测。研究结果表明,煤层巷道标高是影响瓦斯涌出量的主要因素,其次是瓦斯含量、煤层厚度、煤层顶板泥岩厚度;井田中部瓦斯涌出量较小,浅部、深部和井田的东西翼部涌出量大。预测结果可以作为掘进工作面瓦斯治理的依据。     

连采巷道瓦斯涌出规律研究及应用

针对寺河煤矿东井区23071巷和33112巷连采机掘进工作面的瓦斯涌出规律,采用分源法进行了研究。结果表明,掘进面瓦斯涌出量随着掘进进尺的增加而增大,煤壁瓦斯涌出所占工作面瓦斯涌出的比例也是逐渐增加的。从统计数据可知,连采机掘进工作面的瓦斯涌出总量中,落煤瓦斯涌出占16.2%~34.5%,煤壁瓦斯涌出占65.5%~83.8%,为西井区和东井区接替盘区巷道掘进时的瓦斯治理提供了理论依据。     

回采期间下邻近层向工作面涌出瓦斯数值模拟分析

为定量预测回采期间下邻近层向工作面的瓦斯涌出量,以寺河二号井9~#煤层的94313综采工作面为研究对象,构建了工作面回采期间下邻近13~#煤层瓦斯向工作面涌出物理模型,引入移动坐标系建立工作面动态回采期间采空区底板岩层瓦斯渗流数学模型,编写有限体积法解算程序模拟求解下邻近层向采空区放散瓦斯过程。研究表明下邻近层向采空区内放散瓦斯速率沿工作面回采反方向呈现先增大后减小的变化趋势;拟合得到以下邻近层瓦斯压力、回采速度为自变量的下邻近层向采空区放散瓦斯量函数关系式;作为采空区瓦斯涌出源,建立采空区瓦斯涌出CFD模型;模拟求解采空区向工作面涌出瓦斯过程,拟合得到下邻近层向工作面涌出瓦斯量的函数关系式,并构建了下邻近层向工作面涌出瓦斯量与下邻近层向采空区涌出瓦斯量比值的函数关系式。研究表明下邻近层向工作面涌出瓦斯量占下邻近层向采空区涌出瓦斯量的30%以内,涌出的绝大部分瓦斯被封存在采空区内,通过改变工作面回采速度和预抽下邻近层瓦斯能够有效控制下邻近层瓦斯涌出量。     

高瓦斯煤巷掘进工作面瓦斯治理技术

余吾煤业S5206胶带巷具有埋深大、瓦斯含量高等特点,掘进过程中瓦斯浓度较高,瓦斯涌出量大,导致巷道掘进进尺低、瓦斯预警事故概率高,严重影响工作面安全生产。通过现场测定S5206胶带巷瓦斯涌出情况,得出采取优化释放孔倾角、增加配风量、降低煤壁瓦斯涌出量等措施,能够降低工作面瓦斯浓度。通过采取上述措施后,瓦斯涌出量、风流瓦斯浓度、回风流瓦斯浓度均出现下降,工作面日进尺得到了提升,有效保障了工作面安全高效生产。     

透气夹矸层对煤层瓦斯放散特性影响研究

利用自行研制开发的煤层瓦斯放散试验装置,以含透气夹矸层型煤试样为研究对象,以试样内瓦斯放散速度和累积放散量为研究参数,系统研究了透气夹矸层对煤层瓦斯放散特性的影响,并对瓦斯在含透气夹矸层煤层中的放散机理进行了分析探讨.结果表明:含透气夹矸试样与全煤试样瓦斯放散速度均随时间呈幂函数单调衰减,瓦斯累积放散量均随时间呈有上限的单调递增;瓦斯吸附平衡压力越大,瓦斯放散初速度越大,且相同时间段内瓦斯累积放散量越大;在相同吸附平衡压力下,含透气夹矸试样的瓦斯放散速度在初始10min内明显大于全煤试样,在30～90min之间两放散速度曲线出现交叉,而含透气夹矸试样的瓦斯累积放散量在前120min均大于全煤试样.透气夹矸层的存在增大了煤层的渗透率,为煤层中瓦斯放散提供了运移通道,创造了瓦斯放散的有利条件,使煤层的瓦斯放散效率得到提高.     

瓦斯矿井掘进工作面瓦斯富集区治理技术

对赵固一矿12051回风巷和运输巷掘进工作面瓦斯涌出来源进行了分析研究,提出了进行本煤层条带预抽煤层瓦斯和巷帮抽采煤层瓦斯的治理方法,并对抽放钻孔进行了设计和实施。采取措施后,掘进工作面风排瓦斯量明显减少,保证了工作面的安全生产。     

永固煤矿高瓦斯区掘进面的瓦斯涌出规律及涌出量预测

根据中央采区深部煤层瓦斯含量和煤巷瓦斯涌出量的实测结果确定了3煤煤层的瓦斯风化带深度和瓦斯含量梯度 ,分析了掘进工作面的瓦斯涌出规律 ,提出了中央采区高瓦斯区煤巷掘进工作面瓦斯涌出量的预测公式。     

双巷掘进工作面中间煤柱瓦斯流动理论分析

为了加强双巷掘进工作面的通风管理,分析了双巷掘进工作面中间煤柱瓦斯流动特点并建立了有限流场瓦斯流动的理论方程,根据边界条件和初始条件并运用数学物理方法求出理论方程的解析解,得出了描述中间煤柱瓦斯压力分布的计算公式,推导出计算中间煤柱煤壁单位面积瓦斯涌出量的公式,并利用端氏煤矿实测数据对公式进行了计算.结果表明:煤壁瓦斯涌出量的大小取决于煤层原始瓦斯压力、煤层透气性系数、煤层瓦斯含量系数和煤壁暴露时间;采用瓦斯涌出量计算公式算出的中间煤柱煤壁瓦斯涌出量符合现场的瓦斯涌出特征,其计算值与现场实测值的相对误差小于10%.     

瓦斯抽放技术在煤矿掘进工作面的应用

平煤集团十一矿己16-17-22141掘进工作面施工时因瓦斯涌出量大,造成工作中经常出现断电故障,严重影响进尺。先后采用了本煤层抽放、迎头煤壁预抽放、挂耳抽放技术,较好地解决了该工作面因瓦斯大量涌出而制约生产的问题。     

基于固气耦合模型的煤巷掘进煤壁瓦斯动态涌出规律

为掌握煤巷掘进煤壁瓦斯涌出量的动态变化规律,在传统二维煤巷瓦斯涌出量计算方法中引入固气耦合模型,提出基于固气耦合及巷道断面瓦斯涌出量时间积分的煤壁瓦斯涌出计算方法,并通过现场实测瓦斯涌出量验证了计算结果的准确性。研究结果表明:煤巷掘进速度恒定,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离逐渐增大,增幅不断减小,符合指数衰减多项式的变化规律;间断式掘进循环的煤壁瓦斯涌出量呈锯齿状增加,总体涌出趋势与恒速掘进相同;随时间增加,不同掘进循环瓦斯涌出总量差异趋于稳定,长时间掘进,掘进循环内瓦斯涌出量波动对瓦斯涌出总量的影响可忽略;瓦斯压力对煤巷煤壁瓦斯涌出具有较大影响,瓦斯压力越大,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离的增幅越大,且存在瓦斯压力临界值,当巷道煤层瓦斯压力超过该值后,巷道瓦斯浓度可能超限。根据项目背景的工程条件,计算得到该煤巷掘进的临界瓦斯压力。