江西皇化二井井田B4煤层突出危险性评价

根据皇化二井建井期间石门揭煤、采掘工作面瓦斯涌出情况，通过实测煤层瓦斯参数，重新评价了ＣＢ４煤层的突出危险性，认为ＣＢ４煤层为非突出煤层，皇化二井为非突出矿井。并用瓦斯地质单元法分析了评价结果的代表性。     

煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系及应用

提出了高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效共采的概念：在煤层群开采条件下，首先开采瓦斯含量低、无突出危险的首采煤层，利用其采动影响使处在其上部和下部的煤层卸压，煤层透气性成百倍地增加，从而形成高效的瓦斯抽采条件．同时进行的卸压瓦斯高效抽采既解决了由卸压煤层向首采煤层涌出瓦斯问题，保障首采煤层实现安全高效开采，又大幅度地降低了卸压煤层的瓦斯含量，消除了煤与瓦斯突出危险性，为在卸压煤层内实施快速掘进与高效采煤方法提供了安全保障，从而实现了瓦斯与煤炭两种资源的安全高效共采．文中介绍了针对不同卸压瓦斯流动特点的近程、中程和远程卸压瓦斯抽采方法及工程应用实践，最后对高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系的应用前景进行了分析．     

软煤应变强度硬化冲击灾变

煤与瓦斯突出软煤层不具冲击倾向性,但在深部开采中却发生了软煤层冲击灾变动力现象.为探索软煤冲击灾变的成因,通过文献研究和工程案例实证分析,证明了软煤层冲击灾变现象的客观存在;通过煤样无侧限单轴压缩试验和冲击倾向性测定,得知试验煤样无冲击倾向性,极限载荷后单调应变强度软化;模拟工程背景现场与掘进工作面和采煤工作面中部相同的边界约束和加载条件,开展单自由度边界承压试验,考察灾变全程应力、应变、声发射特征,研究软煤冲击灾变机理.结果表明:单自由度边界条件下加载,3个煤样均出现应变强度软化-硬化-灾变过程,甚至反复软化-硬化;经应变强度硬化,灾变前煤样抗压强度均超过冲击倾向性的阈值条件;定义了应变强度软化、应变强度硬化系数,灾变前应变强度硬化系数分别为1. 26,1. 53,2. 25,应变强度硬化程度比较显著;软煤在单自由度约束条件下承压,应变硬化达到煤样冲击破坏强度条件时,可发生类似硬煤的冲击灾变,合理解释了现场软煤层冲击灾变的成因.深部高应力条件下,煤与瓦斯突出软煤掘进和开采,要对应变强度硬化导致煤层冲击灾变引起重视;工程上,这种冲击灾变的强度一般不高,但其可诱导煤与瓦斯突出或瓦斯异常涌出,危害性很高.     

安林煤矿煤与瓦斯突出区域危险性分布的探讨

通过分析安林煤矿煤与瓦斯突出特点及瓦斯赋存状况,研究和探讨了地质构造和岩浆岩侵入对煤质和瓦斯赋存的影响,测定了突出预测指标在煤层中的变化及其分布规律,对开采煤层进行了突出危险性区划.     

Review of current method to determine outburst threshold limits in Australian underground coal mines

Desorption rate index (DRI) was presented to the Australian underground coal industry in 1995 as a means for determining outburst threshold limits for Australian coal seams. DRI is a measure of the gas volume released from a coal sample in the first 30 s of crushing during the Q3 stage of gas content testing, multiplied by the ratio between measured Q3 and QM. Relationships were identified between QM and DRI for both CO₂ and CH₄ rich coal samples collected from the Bulli Seam at West Cliff Colliery and that identified relationship was referred to as the Bulli Seam Benchmark. The outburst mining gas content threshold limit values specified for the Bulli Seam at that time, when applied to the QM-DRI Bulli Seam benchmark, was shown to closely align with a DRI value of 900 (DRI900), for both CO₂ and CH₄ rich seam gas conditions. The Australian coal industry adopted the DRI900 as the basis for determining outburst gas content TLV for Australian coal seams. Outburst mining experience in Australia has shown that gas content is not the only significant factor that impacts outburst risk, as all significant outburst events have been associated with abnormal geological conditions, such as faults and dykes. Therefore, assessing the potential application of additional outburst risk factors, to accurately define outburst risk zones, set safe mining threshold levels, and determine appropriate mining controls, warrants further investigation. Several Australian coal mines have implemented mining procedures enabling mining to continue in areas with gas content greater than the TLV determined using the DRI900 approach, without inducing an outburst. There is a broad lack of understanding among Australian coal mine operators as to the procedure and calculations used to determine DRI. Also, there has been growing concern regarding the accuracy and validity of the DRI900 method for determining outburst TLV. A comprehensive set of gas data has been collected from Australian coal seams, including the Bulli Seam, and this data has been used to investigate the DRI, Bulli Seam Benchmark, and the applicability of using DRI900 as the basis for assessing outburst risk and determining gas content TLV. The results are presented and discussed.     

煤岩固—气耦合的流变力学分析

为分析煤与瓦斯延迟突出机理,讨论了煤层瓦斯流动特性,认为游离瓦斯和吸附瓦斯、突出空洞内的瓦斯和突出空洞附近煤体中的瓦斯均在煤与瓦斯突出过程中起重要作用,因而提出原煤吸附瓦斯贡献系数k并建立了煤层瓦斯流动的质量守恒方程;基于煤岩流变力学实验,提出了讨论煤岩流变力学性质的广义弹粘塑性组合模型。最后,建立了可以用来研究煤与瓦斯延迟突出机理的含瓦斯煤固－气耦合分析的数学模型。     

电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理

研究了瓦斯对电磁辐射（ＥＭＥ）的影响规律及影响机制,对电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理进行了探讨,研究结果表明：煤体变形破裂时,电磁辐射与煤岩体的载荷及变形破裂过程密切相关,煤体中的瓦斯能使电磁辐射增强,瓦斯在煤体中的流动及冲击能产生电磁辐射;电磁辐射强度和脉冲数两项指标综合反映了工作面丧方煤体的突出危险程度,用电磁辐射法预测预报煤与瓦斯突出是可行的,煤岩电磁辐射技术在预测煤与瓦斯突出和冲击地压等方     

近距离突出煤层群瓦斯治理技术优化的研究

近距离突出煤层群工作面受上下邻近煤层卸压瓦斯的影响,致使回采工作面瓦斯涌出量大、工作面回风隅角及回风巷中的甲烷传感器频繁报警,瓦斯治理消耗大量的人力、物力和时间,严重制约了矿井的安全生产。通过对几种瓦斯治理方案进行分析论证,得出将整个煤层群作为一个治理单元,统筹考虑,将煤层厚度、瓦斯含量相对较小的弱突出煤层作为关键保护层,配合打钻进行立体式抽采,实现上下递进保护,最大限度地抽采邻近煤层的卸压瓦斯的方案。现场实践结果表明,保护层工作面在回采期间瓦斯抽采率高达90%以上,回风隅角瓦斯浓度降至0.6%以下,回风巷风流中瓦斯浓度降至0.2%以下,工作面月平均回采长度由原来的120 m提高至200 m。同时,从根本上解决了被保护层工作面回采期间瓦斯带来的安全威胁。     

竖井工作面接近煤层时的应力分布及预防煤和瓦斯突出的方法

本文分析了竖井工作面接近煤层时的应力分布,提出了适合竖井应力分布特点的预防竖井煤和瓦斯突出的方法,本法经现场实际应用证明是可行的和有效的。     

煤层瓦斯含量预测方法研究

利用矿井采掘区煤层瓦斯含量实测值，在瓦斯地质定性分析基础上，通过丰富翔实的钻孔资料建立井田未采掘区合用的煤层瓦斯含量预测公式，从而达到对井田煤层瓦斯含量预测的目的。为大型矿井煤层瓦斯含量预测提供了思路和方法。     

含煤岩系层序地层分析的新认识--兼论河北南部晚古生代层序地层格架

讨论了煤系层序地层学研究方法及有关问题．认为聚煤作用实际上是海（湖）平面幕式、快速抬升过程中发生的,一些大面积或盆地范围分布的厚煤层多是在一次沉积幕期间的最大海（湖）泛期的沉积．同时还讨论了河北南部晚古生代含煤岩系层序地层特征．     

潘三矿立井揭煤瓦斯抽采模拟研究

瓦斯抽采对于立井揭突出煤层起到重要的作用,准确的确定钻孔瓦斯有效抽采半径和合理的在待抽煤层中布置抽采钻场对煤层消突具有关键性作用。基于多孔介质中流体流动达西定律理论,采用COMSOL Multiphysics软件对该煤层瓦斯抽采进行了模拟。模拟结果表明,此煤层的瓦斯有效抽采半径为3 m,随着抽采时间的增加,煤层瓦斯压力逐渐的降低,但降低的速率会逐渐的减小。瓦斯抽采30天后,其残余的瓦斯压力为0．18 MPa ,这与现场实测的最大残余瓦斯压力0．2 MPa相接近,这说明了模型的可信性,其模拟结果可为瓦斯抽采设计提供参考。     

矿井水铬污染的实验研究——以徐州-大屯矿区为例

煤矿矿井水中的重金属元素Cr对人体和环境具有危害。以徐州-大屯矿区为研究对象,采用淋滤模拟实验等方法,对煤层及其顶底板岩石中Cr的溶出行为及矿井水Cr污染潜势进行了研究.结果表明,煤层顶板渗透水中Cr的质量分数远高于煤浸泡水中其质量分数,表明顶底板岩石具有更高的Cr污染潜势;矿井水中Cr主要来源于煤层顶底板中伊利石向高岭石的转化;环境pH值对矿井水中Cr的含量起到控制作用,pH值、Eh值及温度对Cr的溶出行为产生影响.Cr的溶出量在中性条件下较小,在酸性或碱性条件下比中性条件下高出一个数量级以上。较高的环境Eh值和环境温度将加速Cr的溶出.     

孔隙气体在煤层中扩散的机理

分析了孔隙气体在煤体中的扩散模式和微观机理,得出在煤体中存在菲克型扩散、诺森扩散、过渡型扩散、表面扩散和晶体扩散几种扩散模式,并分析了抽放时瓦斯气体在煤层中的运移过程及其在煤微孔隙中的扩散过程,根据分子运动论,从微观上讨论了压强和温度对甲烷分子平衡自由程的影响规律,并解释了升高压强和温度增强甲烷气体在煤层微孔隙中扩散能力的机理,分析了前人测定的不同压力下瓦期在煤体中的扩散系数与分子平均自由程之间的关系,表明孔隙气体在煤微孔隙中扩散的宏观参数从根本上来看是由于分子微观参数的改变引起的。     

煤巷卸压带及其在煤和瓦斯突出危险性预测中的应用

本文应用岩体力学,弹塑性力学等有关知识,探讨了煤巷卸压带对煤和瓦斯突出的作用机理,建立了煤层界面的应力分布状态方程以及煤巷卸压带和地应力,瓦斯压力,煤强度之间的关系式,并分析了煤巷卸压带中煤体稳定性的条件。研究工作表明:煤巷卸压带中的瓦斯压力,煤体透气性值可以作为突出危险性预测指标和防突措施效果检验的敏感指标。最后,利用自行设计的泡沫封孔测压仪对现场进行了突出危险性预测和防突措施效果检验,得到了十分满意的结果。     

煤矿深部开采煤层气含量计算的解析法

针对矿井深部煤层中地温和地应力梯度对煤的孔隙率和煤层渗透率的影响以及煤的吸附特性参数受温度影响变化的特点 ,在矿井深部煤层气压力解析算法的基础上 ,提出了考虑地温和地应力梯度影响的煤层气含量计算的新方法 .现场实测煤层气压力和理论计算的煤层气压力及煤层气含量的对比分析表明 ,该计算方法能较准确地反映现场实测结果 ,从理论上进一步完善了矿井深部煤层煤层气含量的计算方法 ,并对其分布规律的预测具有重要理论价值 .     

论冀中地区O、C—P凝析气藏的形成条件

据凝析油轻烃组成、甲烷及其同系物碳同位素组成、天然气与源岩吸附气指纹对比、双环倍半萜组合特征及地质结构的综合分析,查明O、C—P大多数凝析气藏的油气主要来源于石炭——二叠系煤系腐植型有机质,混入了部分下第三系的油气。对石炭——二叠系成烃特点的分析表明,R_0=0.6％～1.3％,以成气为主,生油为辅,原始油气比一般大于1000m~3/t。成熟期的石炭——二叠系有机质的成烃特点和具备油气富集的良好地质条件是O、C—P凝析气藏形成的基本条件。     

矿井瓦斯浓度异常变化危险性预警的研究

利用矿井瓦斯浓度异常预警系统作为研究平台,结合当前矿井安全监控系统运行状况,对井下瓦斯采集数据进行深层次挖掘,并进行二次开发和利用,最终达到对瓦斯浓度异常增幅过程实时监控和提前预警的目的,对瓦斯超限预防、地质预测预报、安全监控误报预防等具有较大的意义。此项研究通过对采掘工作面的瓦斯涌出的微小变化进行预警,特别是采掘工作面临近煤层或岩巷掘进面接近构造带时,可以及时发现煤层和构造,不仅能有效预防瓦斯超限,而且对于防突工作具有重要价值和意义。     

黄岩汇煤矿瓦斯地质规律及区域预测

在收集整理黄岩汇煤矿地质资料和瓦斯资料的基础上,运用地质构造控制理论,展开井下实测和地质编录,以分析矿区和井田地质构造分布特征,研究地质构造、顶底板岩性、煤层埋藏深度等地质因素对瓦斯赋存的影响,得出了井田内15号煤层瓦斯含量分布规律和构造煤的分布规律;同时,对黄岩汇煤矿15号煤层突出危险性也进行了区域预测．研究表明,煤层埋藏深度是影响黄岩汇煤矿15号煤层瓦斯含量分布的主控因素,其他地质因素仅仅影响煤层瓦斯的局部变化;将埋深大于321m的15号煤层划分为突出危险区,其余的则为非突出危险区．     

Comparing potentials for gas outburst in a Chinese anthracite and an Australian bituminous coal mine

Gas outbursts in underground mining occur under conditions of high gas desorption rate and gas content, combined with high stress regime, low coal strength and high Young’s modulus. This combination of gas and stress factors occurs more often in deep mining. Hence, as the depth of mining increases, the potential for outburst increases. This study proposes a conceptual model to evaluate outburst potential in terms of an outburst indicator. The model was used to evaluate the potential for gas outburst in two mines, by comparing numerical simulations of gas flow behavior under typical stress regimes in an Australian gassy mine extracting a medium-volatile bituminous coal, and a Chinese gassy coal mine in Qinshui Basin (Shanxi province) extracting anthracite coal. We coupled the stress simulation program (FLAC3D) with the gas simulation program (SIMED II) to compute the stress and gas pressure and gas content distribution following development of a roadway into the targeted coal seams. The data from gas content and stress distribution were then used to quantify the intensity of energy release in the event of an outburst.