地球物理场中的煤层瓦斯渗流方程

根据煤层瓦斯在地应力场、地温场和地电场中的渗流特性，确定了在地球物理场中的煤层瓦斯渗透率κ（σ，T，E)；该渗透率与有效应力σ成负指数关系、与温度T成幂函数关系、与电场强度E成正比关系。在此 基础上，通过建立煤层瓦斯运动方程、连续性方程、气体状态方程和含量方程，推导得到了地球物理场中煤层瓦斯渗流方程。该煤层瓦斯渗流方程反映了地应力场、地温场和地电场对煤层瓦斯渗流的共同影响；作为一种新理论，在一定条件下，该渗流方程将是地球物理场作用下煤层瓦斯运移规律分析的理论基础。     

煤层瓦斯渗流非线性运动规律实验研究

以焦作矿区赵固二矿采集加工的原煤煤样为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热–流–固–力耦合实验装置,在考虑吸附变形量、孔隙气体压缩量和温度膨胀变化量的基础上,对煤样渗透率与有效应力之间的变化关系以及煤样中瓦斯运动规律进行实验研究,建立受载煤体渗透率与有效应力关系方程及描述煤层瓦斯非线性渗流规律的运动方程。研究结果表明:(1)渗透率随有效应力增大而呈非线性递减关系,具有负指数变化规律;(2)在围压和轴压固定情况下,研究不同孔隙压力梯度下瓦斯渗流规律,得到瓦斯渗流速度在煤体变形作用下呈现非线性特征,同时将所建方程与实验数据进行拟合,由相关度可知,实验结果与拟合结果相一致,表明所建立的运动方程与研究方法是合理的。     

考虑吸附作用的煤层瓦斯非线性渗流数学模型

 基于以往试验成果,得到煤体渗透率与其吸附气含量之间的函数关系,建立考虑吸附作用影响的煤层瓦斯非线性渗流数学模型,该模型表征的渗流阻力更清晰,物理意义更明确。达西定律是该模型的特例。在此基础上,采用数学物理方法推导考虑吸附作用的煤层瓦斯渗流方程分析解,更真实地反映了瓦斯在煤层中的运移特征。考虑吸附作用的数学模型的计算结果与试验结果吻合很好,应用该模型可为矿井瓦斯灾害的治理和煤层气资源的开发提供基础理论和依据。     

煤层瓦斯渗流与煤体变形的 耦合数学模型及数值解法

根据固流耦合作用的基本理论，考虑瓦斯渗流对煤体本构关系的影响，提出了煤和瓦斯耦合作用的数学模型，给出了用有限元求其数值解的方法及程序。在此基础上，对采动影响下考虑煤层变形影响时瓦斯在采空区的流动规律进行了数值模拟分析，为采空区瓦斯抽放提供了理论基础和科学依据     

瓦斯压力对突出煤瓦斯渗流影响试验研究

 以典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿7#突出煤层制备的型煤试件为研究对象,利用自行研制的三轴渗透仪,进行固定轴压和围压情况下的变瓦斯压力突出煤瓦斯渗透试验。试验结果表明：在轴压和围压固定的情况下,突出煤样的瓦斯渗透速度随着瓦斯压力的增大而增大。突出煤样瓦斯渗透速度随着瓦斯压力的增加,呈幂函数规律变化。随着瓦斯压力的增加,突出煤样两端的瓦斯压力梯度增大率会逐渐减小,最终趋近于零。而突出煤样的瓦斯渗透速度增加率则随着瓦斯压力的增大而减小,最终趋近于一恒定值附近。研究成果对提高突出矿井瓦斯抽采率有重要意义。     

矿井瓦斯配套产品简介

本刊所编入的厂家,在为全国矿井瓦斯利用方面提供了优质的配套设备.这些厂家生产的产品质量优异、价格低廉、有可靠的信誉以及优质的售后服务.为矿井瓦斯气配套使用的燃气灶,国内生产厂家有洛阳九龙室具工艺厂、广州华南煤气用具公司、天津煤气总公司用具厂、安徽省肥东县煤气用具厂.其中广州华南煤气用具公司生产的郁JZR_2—A型全不锈钢瓦斯气灶,热负荷为3.37kW,热效率≥58%,CO_(a-1)≤0.012%;天津市煤气总公司用具厂生产的ZD—80型及ZS—82型瓦斯气灶,热负荷为3.29kW,烟气     

含瓦斯煤层力学特性的实验研究

本文通过对山西沁水永红煤矿无烟煤合高瓦斯的渗透、变形和强度试验,得出了轴压、侧压、瓦斯压对含瓦斯煤层特性的影响规律。文章指出:含瓦斯煤的透气性随轴压和侧压的增大而按指数规律衰减;在临界瓦斯压力条件下,煤体的透气性最差;瓦斯的存在降低了煤的强度,增强了煤的塑性软化特性,使煤更易于变形失稳破坏。     

低渗透突出煤的瓦斯渗流规律研究

 为了解低渗透突出煤体的瓦斯渗流规律,利用自行研制的煤岩体三轴渗透仪,在不同轴压和围压条件下,对以南桐矿区矿井低渗透突出煤层的原煤而制备的试样采用稳态渗流法进行瓦斯渗流试验;比较传统的渗透率计算方法与考虑瓦斯渗流的Klinkenberg效应的渗透率拟合方法在低渗透煤体渗流试验数据处理中的差异。研究结果表明：(1) 低渗透煤体中的瓦斯渗流具有显著的Klinkenberg效应;(2) 对于低渗透煤体,Klinkenberg系数b值与煤体的绝对渗透率呈显著的幂函数关系,而煤体的绝对渗透率与体积应力呈显著的二次多项式函数关系;(3) Klinkenberg系数b值随着煤体绝对渗透率的降低而逐渐增大,煤体的绝对渗透率随着煤体体积应力的增大而逐渐降低;(4) 采用考虑瓦斯渗流的Klinkenberg效应的渗透率拟合方法处理试验数据所得到的结果更为合理;(5) 试验得到的煤体渗透率表达式反映了瓦斯压力和应力对瓦斯渗流的共同作用,能很好地模拟低渗透煤层的瓦斯渗流。     

应力-损伤-渗流耦合模型及在深部煤层瓦斯卸压实践中的应用

根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,引入煤体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合作用模型。应用该模型模拟分析了深部采动影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律,认清了开采卸压瓦斯瞬态渗流的力学机制。模拟结果表明,采动影响使得处于其上部67m的煤层卸压,透气系数增大了2000多倍,卸压范围70m左右,同现场实际观测结果比较吻合。这对于进一步深入理解开采过程远程卸压瓦斯渗透性的演化、瓦斯抽放渗流的机制具有重要的理论和实践意义。     

应力–损伤–渗流耦合模型及在深部煤层瓦斯卸压实践中的应用

根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论，引入煤体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程，建立了含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合作用模型。应用该模型模拟分析了深部采动影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律，认清了开采卸压瓦斯瞬态渗流的力学机制。模拟结果表明，采动影响使得处于其上部67 m的煤层卸压，透气系数增大了2 000多倍，卸压范围70 m左右，同现场实际观测结果比较吻合。这对于进一步深入理解开采过程远程卸压瓦斯渗透性的演化、瓦斯抽放渗流的机制具有重要的理论和实践意义。     

煤层瓦斯隧道施工技术

随着目前国内高速公路建设的快速发展,隧道在高速公路中的应用日益增多,在煤系地层地段进行隧道施工尚无成熟的施工安全控制措施。本文详细介绍某煤层隧道成功的施工控制技术,对今后类似工程的施工有一定的借鉴作用。     

含瓦斯煤岩围压卸荷瓦斯渗流及电荷感应试验研究

 煤岩卸荷过程物理信息监测对煤与瓦斯突出等动力灾害预测研究具有重要意义。应用自主研发的电荷采集装置,进行了含瓦斯煤岩围压卸荷瓦斯渗流及电荷感应试验。研究结果表明：含瓦斯煤岩围压卸荷过程中,瓦斯渗流特性及电荷感应规律与煤岩的变形损伤过程具有十分密切的关系。随着围压卸荷速率的提高,煤岩内部大量微观裂纹扩展,促进了煤岩变形损伤,增大了煤岩内部裂纹间局部束缚电荷突变为自由电荷的概率,使得煤岩主破裂过程产生的感应电荷大幅增多;围压卸荷减弱了煤岩环向所受的限制作用,增加了煤岩内部新的导气通道,煤岩渗透率增大。气体携带煤粉颗粒与煤岩孔道固壁间的摩擦作用形成冲流电流,冲流电流对煤岩电荷信号贡献了附加量,使电荷信号增强。     

地应力对突出煤瓦斯渗流影响试验研究

 以典型煤与瓦斯突出矿井松藻矿务局打通一矿原煤制备的试样为研究对象,利用自行研制的自压式三轴渗透仪及MTS815型力学试验机,进行固定瓦斯压力及不同围压情况下突出煤试样试验研究。结果表明：在相同围压下,突出煤试样渗流速度随着轴压的增加,表现为先下降后升高,达到应力峰值后,先下降然后趋于稳定;试样在峰后的渗流速度随着围压增大而降低,当围压达到4 MPa以后,渗流速度下降缓慢,几乎保持定值。建立渗流速度–轴压的全过程方程,推导出反映出瓦斯梯度变化的渗流速度–轴向应变关系曲线。     

考虑吸附膨胀应力影响的煤层瓦斯流-固耦合渗流数学模型及数值模拟

已有研究表明,煤吸附瓦斯后要发生相应的膨胀变形,而当这种膨胀变形受到一定的限制时,将会产生膨胀应力。为此,在考虑煤吸附瓦斯产生膨胀应力的前提下,根据煤体受力平衡条件建立考虑吸附膨胀应力的煤体有效应力表达式,并根据流–固耦合渗流理论的基本思想,建立煤层瓦斯流–固耦合数学物理模型。采用有限元和有限差分相结合的方法对模型进行离散化处理,并对其进行模拟求解。和未考虑吸附膨胀应力的流–固耦合模型的模拟结果进行比较分析,研究成果表明,未考虑吸附膨胀应力的流–固耦合模型计算的压力下降较该模型要小,两种模型的模拟结果存在一定的差别,从而表明在煤层瓦斯流–固耦合数学模型中应考虑吸附膨胀应力的影响。     

穿层钻孔径向流场瓦斯流量推算煤层瓦斯压力方法研究

为了提高煤层瓦斯压力测试工作的效率,基于质量守恒定律和达西定律,建立穿层钻孔径向流场瓦斯流动偏微分方程,采用拉普拉斯变换法解出瓦斯压力分布函数,得出瓦斯排放有效半径和抽放有效半径;再结合径向流场瓦斯的渗流方式,给出穿层钻孔瓦斯流量的衰减函数和衰减曲线,提出瓦斯流量推算瓦斯压力法及反映穿层钻孔瓦斯排放难易程度的指标?。通过高源煤矿现场试验的10个测试钻孔表明:在瓦斯压力不小于0.28 MPa的情况下,瓦斯流量推算瓦斯压力的误差在9%以内,因此在不需要精确测定瓦斯压力的工作中,只要选取一定的安全系数,流量推算法测得的瓦斯压力可以满足矿井生产需要。     

盾构机穿越煤层施工瓦斯控制技术

以新疆涝坝湾煤矿副平硐施工实践为例,施工过程中研究和控制盾构机穿越煤层中瓦斯控制技术,该项目盾构机穿越煤层为全国首例,总结了成功经验,为类似工程提供参考。     

矿井岩浆岩侵入煤层危害性分析

通过分析煤矿生产中岩浆侵入煤层的危害性,研究了岩浆侵入体的特点,并从岩浆侵入通道、岩浆侵入选层、岩浆侵入分区等方面探讨了岩浆侵入煤层的规律,对采取合理科学的防治措施具有重要意义。     

积极开发与利用矿井瓦斯

1 矿井瓦斯开发与利用的重要性能源是人类赖以生存的必要条件,由于技术的发展,现在人类可利用的能源越来越多.尽管如此,能源紧张状况始终是人们关注的问题.到下世纪,石油与天然气的紧张状况就是明显一例,据权威人士予测,下个世纪能源将转向使用煤炭、核能与太阳能,总之寻找一种或几种既经济又安全可靠的能源成为下世纪能源专家的重要课题.作为煤炭伴生气——矿井瓦斯,可能与煤炭同时成为下世纪开发的主要能源,也可能由于矿井瓦斯作为气体燃料的独特性能更受到人们的重视.煤炭储量丰富,而多数煤矿伴有瓦斯气,所以矿井瓦斯与煤炭一样,储量也是相     

矿井瓦斯管束系统监测装置

在英国煤矿中,除便携式瓦斯监测仪器之外.还使用两种辅助的瓦斯监测装置.一种是在井下固定地点安装一些仪表,由主电源供电,把仪表监测到的数据发送到地面;另一种是以管束系统为基础的监测装置.这是一种从井下某一地点连续采集气样送到地面进行分析的方法.最初,英国国家煤炭局用这种管束系统监测井下CO的临界点来进行自燃早期探测.实践证明了它在这个领域的应用价值.这种装置已发展到对抽出的瓦斯和密闭墙后面的各种气体进行监测.这种装置不需要井下电源,容易维护.在防止煤与瓦斯的突出、爆炸、发热和火灾等事故中,它有不可估量的价值.空气或者抽出瓦斯的试样由设在地面的