潞安矿区煤储层特征及瓦斯含量分布规律研究

为了掌握潞安矿区3号煤层储层特征及瓦斯赋存规律,从煤层埋深、煤变质程度、煤层渗透性、煤的吸附特性、煤体结构等方面系统分析了煤储层特征,在此基础上着重对煤层瓦斯含量与煤层埋深、煤变质程度、煤层水分和灰分的定量关系进行分析,建立了煤层瓦斯含量模型,得到了煤层瓦斯含量的分布规律。结果表明:潞安矿区3号煤层厚度大,赋存稳定,埋藏深度大,变质程度高,Langmuir体积较大,Langmuir压力较小,有利于瓦斯在煤层中富集成藏;矿区内多发育碎裂煤和碎粒煤,局部存在糜棱煤,煤体结构破碎,煤层渗透性较差,瓦斯抽采利用难度大;各区块在相同煤层埋深条件下,南部长治区块瓦斯含量最大,北部襄垣区块瓦斯含量次之,中部潞安区块瓦斯含量最小。     

垮落带破碎煤岩样循环加卸载渗流特征实验研究

在煤层群开采过程中,前期开采煤层形成的采空区垮落带将会受到后期开采煤层的重复扰动,垮落带内的破碎煤岩体将会进一步破碎,进而影响瓦斯在采空区中的运移情况。本文简要总结了国内外针对采空区垮落带内应力、孔隙率、渗透率等参数随着工作面推进的变化关系的研究成果,给出了采空区压实过程中应力及渗透率的预测方法,并在此基础上进行了不同煤岩比例的破碎煤岩样重复加卸载的渗流实验。实验结果表明:颗粒的再次破碎及结构调整,是破碎煤岩样孔隙空间大幅度减小、渗透率损失的主要原因;破碎样(煤岩样)的强度决定渗透率的应力敏感性,组合煤岩样中煤的比例越大,渗透率的应力敏感性越高,渗透率越小;随着加卸载次数的增加,应力敏感性逐渐减弱。最后,根据实验结果给出了不同加卸载阶段破碎煤岩样的应力-渗透率计算模型。     

发生煤与瓦斯突出时瓦斯涌出量的计算

<正> 确定突出时瓦斯涌出量的课题是相当复杂的,因为沼气放散速度受到煤层瓦斯的原生分布、突出空洞的体积和形状、煤的破碎速度和破坏深度,即形成新表面的大小、巷道中破碎煤的堆积量以及从碎煤中向巷道涌出瓦斯的衰减时间等因素的制约。对发生在顿巴斯各个典型突出危险煤层     

不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性影响研究

为探究不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性的影响,利用自主研发的"一种恒压式煤岩体瓦斯渗流装置"对不同大小和位置形态的不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性的影响进行了系统研究,并对其影响机理进行了深入分析,最后提出了含夹矸煤层瓦斯运移的等效表征。研究表明:全煤试样、含夹矸试样的渗透因子随瓦斯吸附平衡压力的增加呈现"V"字形变化规律,存在一个渗透因子最低时的临界瓦斯压力点;随夹矸层面积的增加,煤层内有效渗流面积不断减小,导致其渗透系数呈负函数降低;夹矸层的位置直接影响着煤层内瓦斯压力分布规律,根据瓦斯压力分布特征可大致分为膨胀影响区、稳定渗流区和上下有效渗流区4个影响区域,且夹矸层越靠近瓦斯源位置,膨胀影响区越小,对瓦斯运移的抑制作用越大。     

突出矿井立井揭煤安全技术研究

针对东大矿回风立井3号煤层赋存条件及瓦斯地质条件,详细分析了煤与瓦斯突出影响因素,提出了行之有效的井筒揭煤突出防治对策。按两个"四位一体"的区域和局部综合防突措施,顺利消除煤与瓦斯突出危险;注浆加固消突后的破碎煤体,可有效形成应力承载结构,并有效阻挡周围游离瓦斯的运移;经消突验证抽采达标,在距煤层顶板法距2 m处,采取安全防护措施下远距离爆破揭穿煤层。     

瓦斯含量在突出过程中的作用分析

为了研究瓦斯含量在煤与瓦斯突出过程中的作用,采用能量法分析煤与瓦斯突出过程中的能量关系、掘进进尺为L时煤体的应力条件与弹性变形潜能和煤层瓦斯积聚内能的释放功,研究了煤与瓦斯突出时的抛出功、破碎功和瓦斯突出的动能,得到了煤与瓦斯突出的能量条件。并以贵州化处煤矿二采区突出为例,对煤与瓦斯突出的能量条件进行分析。研究结果表明:煤与瓦斯突出的能量来源为瓦斯内能,瓦斯内能做功比弹性潜能做功大。煤层的地应力越大,坚固性系数越小,发生突出时所需煤层的瓦斯含量越小;在地应力一定的情况下,进尺越大突出时临界瓦斯含量越小;煤层的厚度对突出时的临界瓦斯含量的影响不明显。     

煤和瓦斯突出的预测及防治

<正>煤和瓦斯突出就是煤和瓦斯从工作面煤体内迅速喷出.它是由煤层中高压瓦斯和上覆地层重力产生的构造应力的共同作用引起的.突出通常发生在煤层顶板或顶板附近,在工作面前方或一侧形成巨大的孔洞.煤和瓦斯突出时,煤体破碎成粉末,伴随大量的瓦斯(主要是CH_4和/或CO_2)喷出,与此同时,瓦斯涌出速度急剧下降.突出强度有大有小,突出的煤从几吨至     

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.     

皖北前岭煤矿瓦斯动力现象的基本特征

总结分析了皖北前岭煤矿煤与瓦斯突出现象及基本特征,确定了同一井田在煤层瓦斯含量等相近的条件下,煤体结构的破碎是影响煤与瓦斯突出的主要因素,同时提出了在煤层滑褶构造区,滑褶构造体的前端因局部残余构造应力集中和煤层增厚而成为煤与瓦斯强突出区的观点。     

新义煤矿瓦斯综合治理实践

新义煤矿可栗煤层为二1煤,该煤层松软破碎、透气性差,属全层构造软煤,具有突出危险性.煤与瓦斯突出和瓦斯超限问题严重制约着矿井安全生产.瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出的主要方法,新义煤矿根据先区域后局部的原则,采取了水力冲孔、水力压裂等一系列瓦斯综合治理措施,保证了矿井安全生产.     

煤的孔隙结构与煤层瓦斯动力特性的关系

本文根据苏联、英国关于煤及共生岩层的孔隙结构、吸附能力、吸附动力特性的物理化学研究的最新观点对煤及共生岩层甲烷涌出过程进行了解释。通过实验室及现场研究对煤层的地质环境特别是地质构造破坏程度、成灰物质分布对煤及共生岩层的瓦斯动力特性的影响进行了考察。同时,对伴随瓦斯涌出而产生的温度效应也进行了讨论。实验结果表明:试样中的灰分含量决定试样的吸附能力,甲烷涌出速度取决于试样中单位体积大孔隙数量及其分布。证实了用未配对电子浓度(顺磁中心)表示的煤分子破坏程度与煤的吸附动力特性存在密切的关系。同时表明:试样的这些特征与深孔甲烷涌出速度、煤层钻孔孔壁温降等现象有关。当煤层垂直方向、水平方向的地质构造变化时,在短距离内煤层的上述特性会出现较大变化,因而,它们可以用来确定破坏区内煤层突出危险性及瓦斯涌出量大小。     

煤层瓦斯渗透性的研究——粉煤成型煤样的渗透率

<正> 一、前言赋存在煤层内的瓦斯,一但卸压后就会涌出。为了弄清开采煤层或掘进巷道周围破碎带瓦斯涌出的现象,以及明确瓦斯吸附、解吸的特性,因此,知道裂隙内瓦斯流动机理极其重要。本文作者将粒度一致的粉煤压缩成圆柱型煤样,进行瓦斯渗透试验。测定了成型煤样孔隙率及渗透率随着载荷和煤粒大小的不同     

由残存瓦斯量确定煤层瓦斯压力及含量的方法

系统研究了突出煤样的破碎粒度、瓦斯压力对突出煤层残存瓦斯含量的影响.实验结果表明,煤的破碎粒度对残存瓦斯含量有显著影响,粒径越大,残存瓦斯量越大,当煤样粒径较大或较小时,煤样的残存瓦斯含量均趋于恒定.利用相同暴露时间下同一粒径煤样得出残存瓦斯含量与煤层瓦斯压力和瓦斯含量均存在幂函数关系.依据此规律,可在测定煤层的残存瓦...     

构造煤层位对煤与瓦斯突出的影响数值分析

构造煤是煤与瓦斯突出的必备条件。根据构造煤在煤层中的不同位置,建立了煤与瓦斯突出的构造煤层位数值实验模型。利用RFPA2D对数值模型进行了数值试验,从应力应变、破坏分布、瓦斯压力和瓦斯梯度变化等方面分析了顺煤层发育的构造煤分层在工作面掘进过程中诱发煤与瓦斯突出的作用。数值试验结果表明煤层中的构造煤层位影响着煤与瓦斯突出的始发条件,是煤与瓦斯突出的关键层。研究分析认为构造煤层位并不影响原始煤层瓦斯赋存分布规律,但是决定了诱发煤与瓦斯突出的主体和始突强度,诱发煤与瓦斯突出关键在于构造煤层内的高瓦斯压力梯度。     

钻采法在开采崔庙煤矿二1煤极薄保护层的实践

为消除崔庙煤矿二1煤层开采过程中的突出危险性,利用钻采工艺对二1煤层下部的极薄煤层一9煤进行开采,实现二1煤层的卸压膨胀,达到二1煤层内瓦斯的有效解吸并增强瓦斯在煤层中的流动性.在此基础上,通过在二1煤层底板抽放巷内布置钻场对瓦斯进行抽采,使煤层中瓦斯含量、瓦斯压力明显降低,使二1煤层由高瓦斯突出煤层转变为低瓦斯无突出危险煤层,满足了被保护层工作面高产高效的生产要求.     

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨

在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿“10·20”特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。     

颗粒煤和原煤瓦斯解吸特性差异实验研究

利用自主研发的高压变温吸附解吸实验装置,进行了颗粒煤和原煤在不同吸附平衡压力下的瓦斯解吸实验,并对原煤和颗粒煤解吸特性差异进行对比分析。结果表明:在解吸的前60 min内,颗粒煤的瓦斯解吸量要比原煤的瓦斯解吸量大得多;颗粒煤瓦斯解吸速度始终大于同时段内原煤瓦斯解吸速度,但颗粒煤的瓦斯解吸速度衰减得更快,尤其是在解吸初期表现得更加明显。     

不同类型煤颗粒侧限压缩变形破碎特性试验研究

煤与瓦斯突出等动力灾害严重制约了矿井的安全生产,不同类型煤颗粒在加载破碎特征反应了煤体结构、力学特性以及能量存储行为对煤与瓦斯突出灾害研究具有重要的意义,但目前缺少煤颗粒的破碎特性研究.研究选取了原煤和构造煤颗粒,开展了不同粒径级配和应力条件下的侧限加载试验研究.结果表明,加载过程依次分为滑移阶段、破碎阶段和压固阶段....     

钱家营矿5煤瓦斯异常的地质控制因素

研究表明,钱家营矿5煤瓦斯异常,受煤厚、煤层结构、地应力及顶底板岩性的控制。煤层变异系数大、煤体结构破碎形成了煤层突出的基础;顶底板含泥率高,保存条件良好,导致瓦斯含量高;地应力诱导了瓦斯动力现象的发生。     

煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响

为了研究煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响,在常温、常压下,用四氢呋喃抽提了淮北矿区的青东8煤、许疃3煤和孙疃8煤中的有机质,对比分析了原煤和残煤的瓦斯吸附量,常压真空解吸量和放散初速度Δp的变化规律。结果表明：抽提后,青东8煤和许疃3煤瓦斯吸附量减少,抽提前后瓦斯吸附增量随压力增加先增大后减小,Δp减小;孙疃8煤瓦斯吸附量无明显变化,Δp增大;3种煤样的常压真空瓦斯解吸量均增大。分析认为：突出煤层中,瓦斯溶解于煤中可溶有机质,形成固溶体,增加了煤层瓦斯含量,提高了瓦斯放散速度,煤层突出危险性增大;非突出煤层中可溶有机质占据了部分孔隙,可减缓瓦斯释放,降低瓦斯释放速度。