屯兰矿钻屑解吸指标敏感性研究

为了建立和完善屯兰矿防治煤与瓦斯突出技术体系,确定屯兰矿钻屑解吸指标K1和Δh2的相对敏感性,基于高压定容吸附解吸试验和钻屑解吸指标模拟测定,研究发现屯兰矿各煤层煤样的瓦斯吸附平衡压力与瓦斯解吸量呈幂函数关系,K1和Δh2呈线性关系;屯兰矿各煤层煤样第1 min的瓦斯解吸量比第4—5 min受吸附平衡压力的控制作用更明显;通过现场实测K1和Δh2指标,并结合最小均方差法分析认为屯兰矿各煤层K1比Δh2指标敏感。因此,屯兰矿各煤层进行突出危险性预测时,应选用钻屑解吸指标K1作为主要指标(敏感指标),以Δh2作为辅助指标。     

高突煤层突出预测敏感指标临界值及可靠性分析

以山西某矿4#煤层为背景,通过实验室测定瓦斯解吸量和钻屑瓦斯解吸指标K1和△h2,并进行了实测验证。结果表明,在初始时刻瓦斯解吸速度较快,并且衰减较快,且吸附平衡压力越大,瓦斯解吸速度越快,瓦斯解吸总量越大。随着瓦斯吸附平衡压力的增大,钻屑瓦斯解吸指标K1和△h2也逐渐增大,且K1和△h2的变化趋势具有较好的一致性,确定K1和△h2的临界值分别为0.22 mL/(g·min0.5)、170 Pa。实验室和现场实测数据均认为△h2比K1更敏感可靠。     

高突煤层突出预测敏感指标临界值及可靠性分析

以山西某矿4#煤层为背景,通过实验室测定瓦斯解吸量和钻屑瓦斯解吸指标K1和△h2,并进行了实测验证。结果表明,在初始时刻瓦斯解吸速度较快,并且衰减较快,且吸附平衡压力越大,瓦斯解吸速度越快,瓦斯解吸总量越大。随着瓦斯吸附平衡压力的增大,钻屑瓦斯解吸指标K1和△h2也逐渐增大,且K1和△h2的变化趋势具有较好的一致性,确定K1和△h2的临界值分别为0.22 mL/(g·min0.5)、170 Pa。实验室和现场实测数据均认为△h2比K1更敏感可靠。     

通顺矿2~#煤层煤与瓦斯突出预测敏感指标及临界值确定

为筛选出煤与瓦斯突出危险性预测敏感指标,通过对通顺煤矿2~#煤层4组煤样的吸附平衡实验数据拟合得出了2~#煤层吸附平衡压力p与钻屑瓦斯解析指标Δh_2和K_1之间的函数关系式,再通过模糊聚类分析同一工作面不同测点的钻屑瓦斯解吸指标K_1和Δh_2、钻屑量S,得出Δh_2的相对敏感度最大,所以选取Δh_2作为通顺2~#煤层煤与瓦斯突出危险性预测的敏感指标,K_1和钻屑量S作为辅助性的参考指标。     

煤层吸附解吸规律及局部突出预测敏感指标研究

以大宁煤矿3号煤层为背景,研究了3号煤层软、硬煤的吸附解吸规律,同时对软煤、硬煤的突出预测敏感指标进行了实验室测定和现场验证。研究结论为:相同条件下,煤样的解吸量随着吸附平衡压力的升高而增大,而且软煤的初期解吸量比硬煤大,初期解吸的速度也比硬煤快;钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1值随着瓦斯吸附平衡压力的升高而增大,钻屑瓦斯解吸指标K1比Δh2可靠性更高。     

卧龙湖煤矿10煤层瓦斯解吸特性及突出敏感性指标研究

采用理论分析和实验室实验相结合的方法,以工作面回采期间现场工程实践进行跟踪考察,对卧龙湖煤矿10煤层钻屑瓦斯解吸指标敏感性进行了分析,通过对实验室测定的钻屑瓦斯解吸指标K1和Δh2值与实验室测定初始瓦斯解吸量进行对比,发现K1值比Δh2值更具可靠性。通过对钻屑瓦斯解吸指标K1和Δh2值与吸附平衡瓦斯压力P进行拟合,得到幂指数关系方程。通过对现场测定的钻屑瓦斯解吸指标K1,Δh2值进行对比分析,获得预测敏感指标的变化规律,分析钻屑瓦斯解吸指标K1,Δh2的敏感性,结果证明K1值敏感性高于Δh2。     

钻屑解吸指标(Δh2)与吸附平衡压力的关系研究

钻屑解吸指标(Δh_2)与煤与瓦斯突出的危险性紧密相关,为定量得出钻屑解吸指标(Δh_2)与吸附平衡压力的关系,采用解吸实验装置对软硬煤的解吸规律进行了定量研究。结果表明:吸附平衡压力越大,解吸量越大;同一吸附平衡压力下,软煤的瓦斯解吸量大于硬煤的瓦斯解吸量;软煤的钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)大于硬煤的钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2),钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)随着吸附平衡压力的增加而增加,钻屑瓦斯解吸指标(Δh_2)与吸附平衡压力满足指数函数关系,为防治煤与瓦斯突出提供了理论指导。     

赵家寨矿揭煤工作面突出预测敏感指标的研究

为确定适合赵家寨煤矿瓦斯地质特点的石门揭煤及近煤层岩巷掘进工作面的突出危险性预测敏感指标及其临界值,在实验室测试1~3 mm粒径煤样不同吸附平衡压力条件下的瓦斯解吸数据基础上,采用数学软件统计分析和现场测试验证相结合的方法对赵家寨钻屑解吸指标敏感性和临界值进行了研究,发现钻屑解吸指标△h2较K1值敏感;钻屑解吸指标与吸附平衡压力呈幂函数关系,确定瓦斯压力0.6 MPa时的钻屑解吸指标△h2=185 Pa作为石门揭煤及近煤层岩巷掘进工作面突出危险性预测指标临界值。     

龙山煤矿工作面突出预测敏感指标研究

为了研究安阳矿区龙山煤矿（煤与瓦斯突出矿井）局部突出敏感指标及指标敏感性大小的关系,以龙山煤矿二1煤层大巷煤柱工作面煤样作为研究对象,通过实验室吸附常数测定及120 min瓦斯解吸实验来测定实验煤样的瓦斯吸附解吸性能。结合现场的瓦斯地质资料以及实验测定的煤样瓦斯参数,采用钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1作为龙山煤矿工作面突出危险性预测的敏感指标进行研究。研究结果表明：实验煤样属于低水分、低灰分且具有较强的吸附解吸能力的贫煤;煤样瓦斯解吸具有初始解吸速度快、初始解吸量大的特点,且吸附平衡压力越高,瓦斯的总解吸量越大;钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1与瓦斯压力P呈现幂指数的函数关系,通过数据拟合得到了Δh2与K1之间的关系式;对二1煤层来说,钻屑瓦斯解吸指标Δh2敏感性大于K1。以上研究结果有效指导了龙山煤矿局部突出危险性预测工作。     

夏店矿3号煤层局部突出预测指标敏感性与临界值实验研究

通过夏店煤矿3号煤层煤样不同吸附平衡压力的瓦斯解吸数据,分析了钻屑瓦斯解吸指标(K1和Δh2)的敏感性及钻屑指标与瓦斯压力的关系。结果表明:夏店煤矿3号煤层局部突出指标Δh2的敏感性要高于K1值的敏感性,依据钻屑指标与瓦斯压力的幂函数关系,确定的钻屑指标Δh2临界值为200 Pa。能够有效指导煤矿的局部突出危险性预测工作。     

顺和煤矿二2煤层钻屑瓦斯解吸指标研究

为了使钻屑瓦斯解吸指标法更为有效地预测顺和煤矿二_2煤层局部工作面煤与瓦斯突出的发生,且得到最为敏感的预测指标,以钻屑瓦斯解吸指标K_1与Δh_2物理意义为研究基础,结合巴雷尔公式与瓦斯解吸量相等关系推导两钻屑瓦斯解吸指标之间的关系,并提取煤样进行实验室试验,拟合大量数据进一步提高两者的转换精度,并对其K_1与Δh_2的可靠性进行分析。得出结论:钻屑瓦斯解吸指标K_1与Δh_2呈线性关系,线性常数为0.001 6;其吸附平衡压力与所测钻屑瓦斯解吸指标值呈正相关;对于破坏类型较高的煤体,Δh_2相比K_1具有更高的敏感性和预测的准确性,因此顺和煤矿二_2煤层工作面煤与瓦斯突出的预测更适合选用钻屑瓦斯解吸指标Δh2。     

基于灰关联方法对突出预测敏感指标的研究

屯兰矿为煤与瓦斯突出矿井,主采8号煤层为突出煤层.突出预测的准确性及有效性是影响煤巷掘进速度的主要因素,经在煤巷测定煤层瓦斯含量和突出预测指标,利用灰关联分析方法对钻屑瓦斯解吸指标△h2及K1、钻屑量S的敏感性进行了研究.分析表明,钻屑瓦斯解吸指标K1可更准确反映工作面前方煤体的突出危险程度,可作为屯兰矿煤巷掘进突出预测的敏感指标.     

通顺公司2号煤层钻屑瓦斯解吸指标临界值的实验研究

针对当前局部突出预测敏感指标的临界值确定不合理、现场考察误差较大的问题,在实验室对不同吸附平衡压力条件下的钻屑瓦斯解吸指标Δh2值和K1值进行模拟测定。研究发现,Δh2值和K1值随着吸附平衡压力的变化呈现幂函数关系,Δh2值和K1值存在良好的线性关系。最后通过对实验室模拟数据和现场实测数据的综合分析,论证了通顺公司2号煤层的局部突出预测敏感指标Δh2值和K1值的敏感性并确定了敏感指标临界值的大小,为准确预测工作面的煤与瓦斯突出危险性提供了依据。     

K1值与瓦斯压力的响应特性研究

K1值与揭煤工作面的突出危险性紧密相关,为弄清K1值与瓦斯压力的响应特性,采用等温吸附解吸实验对同吸附平衡压力下的解吸量进行测试,并采用巴雷尔式求解了不同吸附平衡压力下的K1值。结果表明:在同一吸附平衡压力下,解吸量随着时间的增加而增加,但增加的梯度逐渐减小;吸附平衡压力越大,解吸量越大;K1值随着吸附平衡压力的增加而增加,但增加的梯度逐渐减小,K1值与吸附平衡压力满足负指数的函数关系;瓦斯压力越大,钻屑瓦斯解吸指标(K1值)越大,突出危险性越大。     

钻屑瓦斯解吸指标临界值实验研究

针对钻屑瓦斯解吸指标临界值选取不合理、现场又难以考察的问题,在实验室测试了不同压力下钻屑瓦斯解吸指标K1,测试结果表明:钻屑瓦斯解吸指标随瓦斯压力的改变呈现出幂函数式变化,最小突出瓦斯压力下,煤的坚固性系数越小,钻屑瓦斯解吸指标越大;钻屑瓦斯解吸指标临界域为[0.62,0.76]。采用"三率"法对0.6 mL/(g.min1/2)作为3#煤层瓦斯解吸指标临界值进行了验证,结果表明0.6 mL/(g.min1/2)作为3#煤层瓦斯解吸指标临界值是合理的。     

王庄煤矿煤与瓦斯突出预测指标敏感性分析

煤与瓦斯突出预测指标的敏感性分析对矿井瓦斯治理工作意义重大。在分析钻屑量、钻屑瓦斯解吸指标等突出预测指标的基础上,结合现场煤巷掘进,跟踪考察突出预测参数,采用三率法综合确定王庄煤矿3号煤层突出预测敏感指标。结果表明,煤钻屑瓦斯解吸指标K_1的预测准确率和预测不突出准确率分别为80%、98.9%,比煤钻屑瓦斯解吸Δh_2和钻屑量指标S的敏感度大,钻屑瓦斯解吸指标K_1值可作为王庄煤矿的突出预测敏感指标。     

贵州突出矿区局部突出危险性预测敏感指标研究

为了验证贵州煤矿区目前所采用的局部突出危险性各预测预报指标的敏感性,在对区内典型突出矿井调研基础上,利用三率法和指标与突出危险性相关性分析2种方法,对贵州突出矿区预测预报指标的敏感性进行了研究。结果表明:贵州煤矿区目前所采用的预测预报指标中,以钻屑瓦斯解吸指标最为敏感,钻孔瓦斯涌出初速度次之,钻屑量和钻屑温差敏感性最差。钻屑瓦斯解吸指标中,安顺、黔西南和六盘水地区K1整体情况更为敏感,毕节和遵义地区Δh2相对更为敏感。由于钻屑瓦斯解吸指标不能反映地应力因素,钻屑量敏感性差,建议贵州煤矿区采用钻孔瓦斯涌出初速度,配合钻屑瓦斯解吸指标进行局部突出危险性预测预报。     

钻屑瓦斯解吸指标临界值的确定及应用

为准确界定预测突出危险性的钻屑瓦斯解吸指标临界值,基于钻屑瓦斯解吸指标物理意义的解释和实验室条件下对屯兰煤矿2号煤层煤样解吸规律的分析,阐述了钻屑瓦斯解吸指标、瓦斯解吸量与平衡压力之间的关系;综合理论计算与现场实际情况,确定了屯兰煤矿2号煤层"高压力、低含量"的突出特征及其临界突出压力,并计算获得突出危险性预测钻屑瓦斯解吸指标K1的临界值为0.18 mL/(g·min0.5),Δh2的临界值为95 Pa,现场应用表明,所确定的临界值对突出危险性的预测更为准确,能够更好地保证矿井生产安全。     

煤层瓦斯含量W与钻屑瓦斯解吸特征指标K_1关系的数学模型

根据钻屑瓦斯解吸量与解吸时间的关系原理和钻屑瓦斯解吸特征指标K1值测定原理,利用瓦斯损失量的计算公式,建立瓦斯含量与钻屑瓦斯解吸指标K1值的函数关系公式。通过实测数据对公式加以优化,最终建立瓦斯含量与钻屑瓦斯解吸指标K1值的数学关系模型,发现K1与解吸时间的函数和瓦斯含量成对数关系。利用模型能实现工作面瓦斯含量的快速测定。     

煤孔隙结构对钻屑瓦斯解吸指标敏感度的影响

为研究新疆榆树岭煤矿下₅煤层低瓦斯含量、高瓦斯压力的赋存对煤层钻屑瓦斯解吸指标敏感度的影响,采用恒温瓦斯放散试验、低温液氮吸附法测定榆树岭下₅煤层煤样及端氏3号煤层煤样瓦斯吸附规律及孔隙构成,总结分析不同变质程度煤样的孔隙结构特征、瓦斯解吸速率对钻屑解吸指标准确性的影响。结果表明：瓦斯解吸扩散速率受煤的变质程度及孔隙结构的影响较大,低阶气煤前10 min内的瓦斯解吸速率整体趋势平稳,端氏高阶无烟煤在前4 min瓦斯解吸速率较快,后6 min瓦斯解吸速率趋势平稳;榆树岭煤钻屑瓦斯解吸指标K₁与瓦斯压力相关性较钻屑瓦斯解吸指标Δh₂差,而端氏煤钻屑瓦斯解吸指标K₁与瓦斯压力相关性优于钻屑瓦斯解吸指标Δh₂;Δh₂更适合作为低阶煤突出预测指标,K₁作为高阶煤突出预测指标较适用。