构造煤瓦斯解吸初期特征实验研究

利用自制的煤样瓦斯解吸试验装置,在恒温30 ℃、不同压力、不同粒度条件下,研究平顶山和鹤壁的原生结构煤和构造煤的瓦斯解吸初期速度和解吸量,分析构造煤瓦斯解吸初期的影响因素,建立构造煤瓦斯初期解吸数学模型。实验结果表明：与原生结构煤相比,构造煤瓦斯解吸初期速度更大,其初始解吸速度为1.23~4.20 mL/(g·min),是相同实验条件下原生结构煤的1.36~2.84倍,尤其在前1 min内差别较大;构造煤瓦斯解吸量是一条单调递增的幂函数曲线,0~10 min的瓦斯解吸规律具有分段性,可分为快速解吸段、缓慢解吸段和平稳解吸段,构造煤前10 min瓦斯解吸量可达1 h内解吸总量的60%。分析认为构造煤中大孔和过渡孔的发育程度决定了构造煤瓦斯初期特征;构造煤瓦斯解吸初速度随粒度的减小而增加,但是在极限粒度以下煤粒度对瓦斯初期解吸速度影响较小;瓦斯解吸初速度与吸附平衡压力呈幂指数关系;构造煤瓦斯解吸初期曲线符合文特式。     

构造煤与原生结构煤孔隙结构及瓦斯解吸特征对比研究

为了研究构造煤的孔隙结构对瓦斯解吸特征的影响,选取了发耳煤矿和青龙煤矿的煤样,进行了压汞试验和瓦斯解吸试验,对构造煤和原生结构煤的孔隙结构及解吸特征进行了对比分析,结果表明:原生结构煤中的大孔和中孔的孔容含量约占总孔容的12.81%～12.19%,构造煤中的大孔和中孔的孔容含量约占总孔容的69.85%～82.15%,原生结构煤和构造煤的孔比表面积占比较高的都是微孔和小孔,表明构造煤结构变化主要体现在大孔和中孔的孔容占比增加;构造煤的初期瓦斯解吸速度和瓦斯解吸量明显大于原生结构煤,主要原因是构造煤的大孔和中孔的孔容含量增加,使瓦斯有了更多的渗流通道和储存空间,增加了瓦斯解吸速度。     

构造煤的瓦斯放散特征及孔隙结构微观解释

采用恒温煤粒瓦斯放散试验方法,研究了构造煤和原生煤瓦斯放散过程的差异性,结果表明构造煤在瓦斯放散初始1 min的瓦斯解吸量是原生煤的2.15~4.06倍,构造煤趋近极限瓦斯解吸量所需时间不足原生煤所需时间的25%,原生煤的极限瓦斯解吸量略高于构造煤,构造煤与原生煤对典型瓦斯放散数学表达式的适用性存在很大不同。为解释试验结果,采用压汞法和低温氮吸附法对煤的孔隙结构进行测试,分析得到中孔及大孔分布是导致构造煤和原生煤瓦斯放散特征差异的主要因素,大分子结构等其他因素对瓦斯放散特征的影响有待于进一步研究。     

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。     

构造煤瓦斯解吸规律研究

通过建立实验系统,并模拟测试构造煤的瓦斯解吸过程,研究不同破坏程度构造软煤的瓦斯解吸规律,确定构造软煤在不同压力条件下的瓦斯解吸特性,为煤与瓦斯突出预测、煤层瓦斯压力和含量的预测以及估算采动落煤的瓦斯涌出提供了一定的理论依据。     

注水对煤的瓦斯扩散特性影响

为研究注水后煤的瓦斯扩散特征及动力学参数变化,在自制的高压注水搅拌解吸装置上对不同注水量煤样在0.5 MPa吸附平衡压力下的瓦斯放散过程进行了测试,测试结果表明：不同注水量煤样瓦斯解吸量与时间的关系曲线形状均与 Langmuir 吸附等温线相似,不同注水量煤样均存在极限解吸量,极限解吸量随水分增加呈现指数函数式变化,当煤样水分由0.05%增加到12.04%时,极限解吸量由7.3383 mL/g降至2.7749 mL/g。相同吸附平衡压力下,注水量越大,煤样第1 min瓦斯解吸速度(V1)越小,解吸速度V1随水分增加呈现对数函数式变化;注水后,煤样传质毕欧准数增大,扩散系数和传质傅立叶准数减小,注水改变煤的扩散动力学参数。     

基于瓦斯解吸规律的掘进落煤瓦斯涌出量预测

为了准确预测掘进落煤瓦斯涌出量,搭建了大质量瓦斯解吸实验系统,进行了不同瓦斯压力条件下瓦斯解吸实验,研究了余吾煤业3#煤瓦斯解吸规律,建立了掘进落煤瓦斯涌出量预测模型,对不同瓦斯压力在不同掘进速度的落煤瓦斯涌出量进行了预测,查明了影响掘进落煤瓦斯涌出量的主要因素。研究结果表明:余吾煤业3#煤瓦斯解吸采用对数函数公式具有较高的拟合精度,拟合参数A和B受到煤层瓦斯压力或瓦斯含量的控制,影响掘进落煤瓦斯涌出量的主要因素为煤层原始瓦斯压力或瓦斯含量、割煤速度及落煤停留时间。     

西南地区构造煤吸附解吸特性研究

在系统采集西南地区典型矿井构造煤样的基础上,通过等温吸附解吸实验,探讨了不同变质变形条件下构造煤瓦斯特性。中高变质作用阶段,变质程度对瓦斯吸附的影响作用大于变形强度,无论变形强弱,低变质煤的吸附量均低于中高变质煤;在低阶煤阶段,影响甲烷吸附量的主控因素则为构造煤变形强度。解吸较好的样品主要为高变质或高变形构造煤,瓦斯解吸量和解吸应力敏感性符合文特式。瓦斯解吸初期应力敏感性强弱为:高变质弱变形煤中变质煤及高变质强变形煤低变质煤。     

瓦斯监控系统对煤与瓦斯突出的实时监测

为了对煤与瓦斯突出进行实时监测,在研究中采用了数据来源丰富的瓦斯监控数据.在对新安煤田煤的瓦斯解吸特征实验室研究的基础上,采用新安煤田始突瓦斯含量和瓦斯涌出的分源预测技术,研究了煤层瓦斯含量和瓦斯涌出量之间的关系.研究结果表明:新安煤田的煤具有在短时间内快速解吸的特点且瓦斯解吸速度衰减的快,结合新安煤田的采掘工艺,当掘进巷道的瓦斯涌出量达1.03 m3/min时,非突出煤层即升级为突出.按新安煤田掘进的通常配风量,掘进巷道的瓦斯监控系统中的瓦斯体积分数达0.34%时,掘进巷道需进行连续的区域验证.     

寺家庄煤与瓦斯突出机制分析

煤与瓦斯突出绝大多数发生在地质构造带,研究构造煤与原生煤的差异性对于探索煤与瓦斯突出机制意义重大。为探索阳煤集团寺家庄矿井煤与瓦斯突出事故频发的原因,对原生煤和构造煤煤样进行不同平衡压力条件下的恒温瓦斯放散试验,得到原生煤和构造煤在瓦斯放散特征方面存在显著差异,尤其在瓦斯放散初期,构造煤的瓦斯解吸速度明显高于原生煤,这一差异也体现于煤与瓦斯突出预测的现场测试结果,掘进过程中钻屑解吸指标K1值与构造煤厚度呈正相关关系,研究可知寺家庄煤矿15号煤层的煤与瓦斯突出受构造煤控制作用明显。     

刍议煤层气(煤矿瓦斯)及其抽采

随着国家对煤矿安全生产重视程度的加强以及对煤层气这种新能源需求的增加,瓦斯抽采和煤层气抽采更加受到重视,并在越来越多的煤矿得到了推广应用。但到目前为止,煤矿瓦斯及瓦斯抽采、煤层气及煤层气抽采没有统一的定义,容易出现混淆的现象,给实际工作带来负面影响。为改变这种状况,促进今后的修改和规范使用,对相关概念进行了梳理和归纳,并提出了改进和完善的建议。     

浅谈煤层瓦斯的形成及瓦斯灾害的预防

通过分析煤层瓦斯的形成、瓦斯在煤层中的储集与运移及影响瓦斯储集与运移的因素,阐述了瓦斯灾害的预防措施。     

下峪口井田煤与瓦斯突出瓦斯地质分析

根据以往资料和实验测试结果,研究了下峪口井田煤与瓦斯突出的分布特征,采用定量的方法对煤与瓦斯突出的控制因素进行了分析,并确定了突出危险性预测指标及临界值。研究认为:本区突出点分布有明显的分区分带特点,影响煤与瓦斯突出的主要因素为褶皱构造、煤层埋深、煤体结构类型、瓦斯含量与瓦斯压力。瓦斯含量与瓦斯压力是突出产生的基础,褶皱构造、煤体结构类型与埋深是产生突出区域分布的主控因素。     

煤与瓦斯(CO_2)突出矿井揭煤技术

介绍了海石湾矿井借鉴煤与瓦斯防突技术,实现煤、气、油共生突出矿井上山安全揭煤的方法。     

利用煤钻屑瓦斯解吸指标法测定煤层瓦斯含量

煤层瓦斯含量是计算矿井瓦斯储量和预测瓦斯涌出量的基础,也是预测煤与瓦斯突出的重要参数之一。在实验基础上,提出了煤钻屑瓦斯解吸指标法测定煤层瓦斯含量法,并经过实际验证该方法合理可靠。     

煤与瓦斯突出在厚煤层掘进施工期间的瓦斯治理

在煤与瓦斯突出厚煤层巷道施工中,在掘进面动压区施工短钻孔,预抽动压区瓦斯,降低煤层瓦斯含量,消除煤层倾出或压出危险。     

不同煤体结构组合的煤与瓦斯突出临界瓦斯压力

基于能量理论,分析了瓦斯突出瞬间能量的变化,构建了包括煤岩弹性能、瓦斯膨胀能在内的煤与瓦斯突出的正效应数理模型及煤岩抵抗瓦斯突出能量的负效应模型。根据煤岩应力应变试验,拟合得出了煤岩不同变形阶段力与变形量之间的关系,结合正、负效应耦合模型,计算出了寺河矿不同煤体结构组合下煤与瓦斯突出发生的临界瓦斯压力值。结果表明：在其他条件相似的情况下,随着软煤比例的增加,临界瓦斯压力值呈指数减小,煤与瓦斯突出的可能性大幅增加。利用该方法可以对煤与瓦斯突出临界值进行快速判断,从而采取有效措施。     

贵州煤矿防治煤与瓦斯突出技术探讨

根据贵州省煤矿的矿井瓦斯特点,分析了其频发煤与瓦斯突出事故的原因,通过对煤与瓦斯突出规律的分析和探讨,介绍了部分防突技术措施,并提出了一些实际问题和改进建议。认为通过采取综合防突、立体消突等技术措施,能够有效的防治煤与瓦斯突出。加强对地应力以及突出预测技术的研究,是煤与瓦斯突出防治的重要方面。     

煤与瓦斯突出矿井瓦斯综合抽放技术应用

山西新元煤炭有限公司韩庄分区开采的3号煤层为煤与瓦斯突出煤层。文章针对韩庄分区3号煤层产量、瓦斯涌出规律和巷道布置的实际情况,结合该矿井一期瓦斯抽放经验,通过对回采面和邻近层采用高密度、大孔径顺层抽放钻孔和大孔径倾斜成对钻孔,掘进面和采空区通过区域性预抽和全封闭抽放的综合瓦斯抽放方法,取得了较好的瓦斯抽放效果,为保证煤与瓦斯突出矿井安全开采创造了有利条件。     

矿井采煤生产中煤与瓦斯突出的卸压措施

主要阐述了煤与瓦斯的突出、倾出、压出等特征和一般规律,提出了煤与瓦斯突出的防治卸压措施。采取震动爆破、松动爆破、超前排放钻孔、水力冲孔,以及钻孔水力割缝抽放瓦斯、边掘边抽与排放钻孔相结合、回采工作面预抽和边采边抽等措施。