义安矿14010工作面封闭注水试验研究

针对义安矿14010仰采工作面煤层注水困难、注水效果不理想问题,通过调整注水工艺参数和注水方法对三软煤层注水各环节进行了优化,并对注水效果进行了分析。结果表明:选用麻花钻杆辅以压风的排渣方式能够有效改善钻孔成型,使用工作面封闭注水、中压渗透注水和低压渐进注水等一系列工艺使得煤体水分增加率在3%~5%,工作面降尘率在47.5%~54.6%,固化了煤体,减少了片帮现象的发生,工作面瓦斯浓度降低0.12%,瓦斯涌出量平均减少0.6 m3/min,工作面温度降低1.1℃,改善了井下作业环境。     

煤层注水渗流特征实验研究

采用实验方法,研究水在煤体中的渗流特征,包括有效覆压、注水压力、孔隙压力等因素对水渗透能力的影响。研究表明,煤层试样的渗透率受覆压影响很大;渗流开始时随着入口水压的增大,渗透率逐渐变大;回压逐渐升高时,渗透率呈现出先减小后增大的变化趋势。     

综采工作面动压煤层注水降尘试验研究

成庄矿在综采工作面实施动压煤层注水降尘试验,使开采过程中的产尘率降低50~60%。通过高压注水泵给防尘用水增压,一定程度上能够提高注水效果。动压水可充分渗透到煤体的孔隙中将煤体湿润,有效减少采煤过程中粉尘的产生,大大降低了回采过程中的产尘率。     

围压循环加卸载作用下含瓦斯煤样渗透特性试验研究

煤与瓦斯突出综合假说明确了地应力、瓦斯及煤的物理力学性质对突出发生所起的主体作用。对比研究采动影响下型煤煤样和原煤煤样的渗透率响应特征,对于揭示两种煤样微细观结构损伤演化规律的异同、明确型煤煤样能否代替原煤煤样开展相关试验研究具有重要意义。以原煤煤样和型煤煤样为研究对象,采用自主研发的三轴煤岩渗透率试验系统,进行围压等幅循环加卸载渗流试验,研究渗透率对应力的响应特征。结果表明,两种煤样渗透率对应力的响应特征总体相似,但存在细节差异。①对于2种煤样,渗透率随围压的增大而减小,随围压的减小而增大,且任一次加载过程的渗透率均大于该次卸载过程的渗透率。②原煤煤样的渗透率在低围压阶段变化程度大,在高围压阶段变化程度小,而型煤煤样的渗透率在整个加卸载过程中几乎呈均等变化。③原煤煤样和型煤煤样的渗透率损害率D_k均随加卸载循环次数的增加和瓦斯压力的增加逐渐减小。④原煤煤样和型煤煤样的裂隙压缩系数c_f整体上随加卸载次数的增加而减小,随瓦斯压力的增加而增大。⑤原煤煤样的渗透率随瓦斯压力的增加而增大,型煤煤样的渗透率随瓦斯压力的增加而减小。用型煤煤样来代替原煤煤样...     

兖州及济东煤田煤层注水试验研究

针对兖州、济东煤田七对矿井煤层不同地质赋存条件和各矿不同注水工艺,采用实验室测定煤样孔隙率、孔隙分布、化学组分和煤层注水的现场试验相结合的方法,科学、系统地对兖矿集团所辖矿井进行了煤层注水试验并对注水效果进行了详实的比较,得到了具有普遍指导意义的总结性结论,为进一步改善和提高兖州、济东煤田的煤层注水工作提供了科学依据。     

突出煤样声发射特性及发射源试验研究

运用MTS 815岩石力学试验系统和PCI-2全数字声发射监测系统对具有突出倾向煤体制备的型煤试件单轴压缩和循环加载过程中的AE特征进行了试验研究,利用扫描电镜和数值模拟软件分析了声发射事件的来源.结果表明:单轴压缩过程中,随着煤样变形的增加,AE各参数呈上升趋势,在屈服阶段的后期出现最大振幅和最密集AE事件区,预示试件将发生破坏;AE事件累计曲线和振幅变化曲线与单轴压缩应力应变曲线相似,可在现场用以判定煤体失稳与破坏;随循环载荷作用次数的增加,AE事件及其能量呈现递减趋势;在卸载阶段无AE事件出现.四种微结构变化是煤样产生声发射事件的源.     

煤层注水渗透率模型及水力耦合影响因素数值模拟研究

为有效防治矿山动力灾害,优选煤层注水技术合理参数,以东于煤矿03303工作面为实验背景,基于多孔介质渗流理论,通过高压水侵渗流实验系统获取不同覆压条件下渗透率演化拟合曲线.结合流固耦合渗流模型、渗透率拟合曲线和比奥模量等多种参数,构建动态渗透率计算模型,对煤层注水卸压增透过程及其影响因素进行数值模拟,根据模拟结果优选注水工艺参数开展现场实验,对比分析数值模拟结果和现场实测数据.研究结果表明:煤层注水可有效卸载地应力,提高低渗煤层渗透性,随着注水时间的增加,增透区域以注水钻孔为中心向径向方向均匀扩展,注水钻孔间会产生水力复合影响区域,降低注水增透效果,注水压力、钻孔孔径和钻孔间距均不同程度影响水力耦合区域;在相同注水时间下,选用0.2 m孔径及5 m钻孔间距,在8 MPa水压下煤层注水卸压增透效果较好.     

煤层注水对煤体力学特性影响的试验

为了研究注水对煤体的力学特性的改变规律,采用MZS-300型煤岩注水试验台进行了煤体的注水试验。试验结果表明:煤体的单轴抗压强度随着注水含水率的增加而减小,煤体的弹性模量随着注水压力的增加而减小,而且均可以用线性通式进行描述。此外,还得出了注水对煤体抗剪强度有降低的影响,且从机理上得出注水煤块较干煤块抗剪强度降低的综合表达式。运用预注水方法处理硬或中硬煤层,可以达到弱化煤体的目的,为综放开采顶煤进行预注水提供了理论基础。     

煤层注水试验及效果分析

针对试验煤层的具体条件进行不同封孔及注水对比试验,以现场考察结果作为依据进行分析。试验研究及分析结果对修正和确定注水参数,合理选择注水工艺技术及装备具有一定的指导意义。     

基于改进渗透剂提升煤层注水效果分析及试验研究

为进一步增强煤层注水预润湿效果,在临矿集团田庄煤矿3701综采工作面实施煤层注水预润湿试验研究.根据测试煤层的生产工艺特点及不同配比表面活性剂润湿煤体特点确定注水试验方案.试验实测数据表明:改进渗透剂的注水方案润湿半径更大,可以进一步提升煤层预润湿范围,降低注水成本,应用效果较好.     

煤与瓦斯突出矿井低透气性极软煤层深孔注水技术研究

通过对义安煤矿低透气性煤层深孔注水技术的实践和研究,逐渐摸索出适合该矿的煤层注水技术和措施,从而达到了在地质条件复杂、瓦斯涌出量大、煤质极为松软等条件下降尘固帮、消减瓦斯、安全回采和掘进的目的,为职工的身心健康和矿井安全生产打下坚实基础。     

煤体渗透性试验研究

针对水压力对煤体渗透性的影响问题,采用相对渗透系数Kr作为主要参照量,运用实验方法,研究了煤体在不同水压力下的渗透系数Kr,以及轴向应力σ与水压力H的关系。实验结果表明:在静水压低压注水过程中,试验各煤样的渗透系数Kr均较小,煤层注水压力H对煤注水渗透性Kr有显著影响;在注水压力H从低压到高压的连续加载过程中,各组煤样的渗透系数Kr随之呈现连续增加的趋势,煤样轴向压力σ在减小,并且存在临界注水压力H临界;煤体破坏时,临界水压力H临界大于轴向围压,试件出现拉伸破坏,发生裂隙扩展导通泄水现象;以水压力H为基本变量的指数函数σ=a2H+b2和多项式函数Kr对渗透系数σ及轴向应力的变化有较好的拟合性。     

综放工作面煤层注水试验研究

针对成庄煤矿4308综放工作面的地质概况和开采条件,对该工作面进行煤层静压注水试验研究。通过合理的煤层钻孔设计和施工工艺,优化了煤层注水参数,降低了工作面回采时产生的粉尘量和瓦斯涌出量,对于防治煤尘事故的产生和瓦斯治理意义重大。     

低透气性高瓦斯薄煤层高压注水治理瓦斯

低透气性高瓦斯薄煤层回采时,利用煤层高压注水压裂,增加煤层透气性,使煤体中的瓦斯得到充分释放;并配以充足的风量,解决采煤工作面上隅角及回风瓦斯超限问题,以保证采煤工作面的安全回采。     

机械振动作用下含瓦斯煤岩渗透率演化规律研究

为研究机械振动对含瓦斯煤岩渗透率演化规律的影响,从应力平衡角度出发,考虑煤岩体受机械振动应力衰减的特殊性,建立振动作用下含瓦斯煤岩渗透率变化方程,求出不同振动时间、孔隙压力和振动频率下含瓦斯煤岩的渗透率。试验发现：机械振动产生的应力波能够加快煤岩体内部裂隙的发育;煤岩渗透率随孔隙压力的变化规律符合Klinkenberg效应。应用渗透率变化方程计算得出的理论值能够较好地反映试验所获得的渗透率演化规律。     

煤层注水研究与应用

治理采煤工作面瓦斯涌出和降低煤尘是保证煤矿安全生产的重要因素之一,通过对大兴矿N2-703采煤工作面进行煤层注水后全尘以及瓦斯涌出特征进行的综合分析研究,阐述应用煤层注水这一措施处理煤尘和瓦斯的效果。     

注热条件下含瓦斯煤体吸附及渗透率模型分析

为了分析煤层注热对煤体瓦斯产出的影响效应,需要对注热条件下煤体瓦斯吸附、解吸规律和煤体渗透率变化规律进行研究。基于Langmuir吸附模型和Warren-Root几何模型等假设条件,结合弹性力学和渗流力学理论,建立了煤体瓦斯吸附及渗透模型并对其进行了分析,最终得出在注热条件下,温度和水分对煤体瓦斯吸附和渗透率的影响规律,为煤层注热多场耦合模型的分析求解奠定了基础。     

不同加载速率下原煤与型煤的力学渗流特性对比研究

以原煤、型煤煤样为研究对象,在三轴压缩变形过程中进行渗流试验,研究了不同加载速率下煤样的力学渗流特性。研究结果表明：加载速率对原煤的弹性模量影响较大,而型煤的弹性模量变化较小,且随着加载速率的增大,原煤、型煤的峰值应力均呈现先增大后减小的趋势;在破坏阶段,型煤的破坏呈现延性特征,而原煤的破坏是突发性的,更接近于现场煤与瓦斯突出的破坏过程;同一加载速率下,型煤和原煤的渗透率虽然都随着应力的增大先减小后增大,但前期型煤的渗透率降低幅度远远大于原煤,且型煤为剪切滑移破坏形式,峰后渗透率低于初始渗透率,而原煤为剪张破坏形式,峰后渗透率激增;随着加载速率的增大,煤样渗透率呈现更明显的“V”字形走势。