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.     

东庞矿含夹矸煤层工作面瓦斯抽采技术研究

东庞矿2616工作面煤层含有1层夹矸,为了确定瓦斯抽采方式,采用理论分析和计算方法研究了瓦斯抽采钻孔的布置位置及钻孔间距.结果 表明,在不考虑抽采钻孔之间相互影响的条件下,为了保障前期预抽和边采边抽效果,应将钻孔布置在夹矸附近,钻孔间距不能大于4.2 m,考虑到抽采时间,最终确定钻孔位于夹矸上方O.1m处,钻孔间距为3.5 m.残余瓦斯含量检测及回采期间工作面和上隅角瓦斯浓度监测显示,工作面抽采率大于30％,工作面瓦斯浓度不超过0.4％、上隅角瓦斯浓度不超过0.6％,现场应用效果良好.     

煤层夹矸对巷道围岩稳定性影响研究

为研究煤层夹矸条件下巷道围岩稳定性的影响因素,提出了一种基于决策树与正交试验设计的研究方法,使用决策树算法分析影响含夹矸巷道围岩变形的因素,得到相关因素的影响权重排序.以布尔台煤矿为工程背景,设计了三因素的正交试验方案,获得不同含夹矸条件下的巷道围岩变形规律,以极差分析与方差分析优选确定了夹矸坚固性系数、夹矸层位和夹矸...     

煤层夹矸对采场应力分布的影响

煤层含矸率较高给煤矿正常生产造成了一定的影响。鉴于煤层含矸条件下工作面超前支承压力的研究相对较少,本文采用离散元数值模拟软件UDEC2D4.0,针对夹矸厚度和硬度不同的煤层进行数值计算,分析夹矸层对工作面支承压力的影响,得到含矸煤层的支承压力分布规律,为指导现场生产提供依据。     

夹矸煤层采煤机斜切进刀过程滚筒载荷特性研究

为研究采煤机螺旋滚筒在斜切进刀工况下截割含夹矸煤层时的载荷问题,应用Pro/e建立煤壁落煤空间模型,并将其与滚筒导入到离散元软件EDEM中,利用从兖矿集团杨村矿17层煤岩所测得的煤样参数完成颗粒填充,形成滚筒截割的离散元仿真模型。通过前期试验,决定采用分段建立煤壁的方法以减少仿真时间。结果表明:在斜切进刀过程中,滚筒所受合力逐渐增大,且在含夹矸工况下的受力明显大于全煤工况下的受力,约为其4倍;滚筒所受牵引阻力与截割阻力逐渐增大,且牵引阻力约为截割阻力的2倍;轴向力呈先增大后减小的趋势;滚筒与煤壁开始接触时,为单齿受力,最大值可达15 000 N。验证了采用分段建立EDEM仿真模型方法的可行性与准确性,且可节约90%的仿真时间,为采煤机螺旋滚筒斜切进刀过程研究提供了参考依据。     

不同夹矸参数下滚筒载荷特性仿真研究

煤岩中夹矸的存在增大了采煤机开采难度,且夹矸的分布具有一定的随机性,为了研究不同夹矸参数下滚筒的载荷特性,利用Pro/E构建螺旋滚筒三维模型,导入EDEM离散元软件中建立滚筒截割煤岩的耦合模型,开展不同夹矸参数下滚筒载荷特性研究。结果表明：在数值模拟研究范围内,滚筒截割阻力均值和峰值均值随着夹矸厚度的增大而增大;滚筒截割阻力均值和峰值均值随着夹矸层数的增加而增大。该研究为复杂煤层工况下的滚筒截割提供参考。     

上下煤层合采条件下夹矸层对上覆顶煤冒放性影响研究

通过对西山矿区8#、9#煤层夹矸层进行力学建模分析,得出其断裂准则,结合实际上覆岩层分类,对其进行计算,从而得出了该夹矸层的断裂条件,并进一步给出了实际生产中对回采工艺的要求,为矿井安全开采提供借鉴.     

爬底板采煤机在夹矸煤层中的应用

介绍了MG100-TP型单滚筒爬底板采煤机的结构特点,以及该机在河南大峪沟煤业集团公司炭煤矿31080采煤工作面配套工艺、顶板管理和应用过程中所取得的经济效益,并指出了使用过程中存在的主要问题。     

浅析含夹矸煤层综采工作面回采实践

介绍了陈家山煤矿为了提高含夹矸煤层综采工作面采出率,在417综放工作面进行实践,根据不同夹矸参数选用合理的震动炮处理夹矸作业方式,实现了夹矸煤层综采工作面的高效回采。     

煤层夹矸型黏土矿物对甲烷的吸附研究

黏土矿物是煤层中最重要的矿物质,煤层中有机质与黏土矿物复合能改善黏土矿物对甲烷的吸附能力,因而煤储层中黏土矿物对甲烷的吸附不容忽视。分别选取黏土矿物含量较高的煤层夹矸和纯黏土样品,采用X-射线衍射、红外光谱及扫描电镜表征,并进一步分析了样品中总有机碳(TOC)含量、有机质的类型和成熟度,结合孔径、孔隙体积和比表面积测定结果,探讨造成夹矸型和非煤黏土矿物甲烷吸附能力差异的主要原因,研究影响夹矸型黏土矿物吸附能力的控制因素。结果表明:夹矸型黏土矿物对甲烷的吸附能力依次为铵伊利石高岭石伊利石金云母;单纯的外表面积大小并不能完全反应出黏土矿物的甲烷吸附特性,需结合不同黏土矿物层间域等多方面因素综合考虑;有机质含量较高的夹矸型黏土矿物样品比纯黏土样品具有更多的微小孔隙,尤其是孔径小于6 nm的孔隙,对样品比表面积的增加起到了关键作用,进而也增强了其甲烷吸附能力。通过分析黏土矿物的甲烷吸附贡献率发现,黏土矿物及其有机复合体具有较强的甲烷吸附能力,在煤层夹矸中对甲烷的吸附贡献较大。     

开采含夹矸煤层的煤质管理

介绍了谢李公司一井开采含夹矸煤层时,为提高煤炭质量所采取的采煤回采工艺及综合治理措施,从而缓解了高灰分煤层同采造成的煤质问题。     

基于FLAC 3D的煤层夹矸对巷道稳定性影响分析

以某矿18采区05工作面胶顺巷道为工程背景,结合现场掘进施工情况,利用FLAC3D软件建立巷道三维数值模拟模型,在夹矸作用下对巷道的稳定性进行受力位移分析。分析结果表明,较薄和较软的夹矸相当于煤层中发育的节理,降低了煤体强度和其整体性,使巷道围岩变形增大,不利于巷道的稳定,需要加强支护。     

大采高夹矸煤层片帮机理

采用实验室内试块压力实验、理论分析及现场实测相结合的研究方法,以河东煤矿大采高工作面生产实际为背景,对大采高夹矸煤层工作面片帮作用机理进行分析。研究表明:夹矸及薄煤块不耦合叠加试件单轴抗压强度较不含夹矸的纯煤样强度有所增大,而变形量较纯煤样变形有所减小;煤壁片帮模型理论分析表明,煤层整体高度对煤壁稳定性影响较大,在相同外力条件下,高度越大,煤壁越容易失稳,夹矸层有效减小煤层整体厚度,工作面分层片帮严重程度明显较小;河东煤矿夹矸煤层片帮现象主要发生在10#煤层靠上部位置,片帮面积不大,影响程度较小。     

涟邵煤田北段煤层构造夹矸的成因及特征

涟邵煤田北段测水煤系的主要可采煤层为5煤(或3煤),煤层构造夹矸主要有椭球状、透镜状、不规则状三种.通过对煤层构造夹矸的各种类型特征描述,对煤层构造夹矸的形成机制进行了探讨,认为煤层构造夹矸主要由顺层滑动构造形成,主要成因模式有顶板嵌入型、底板嵌入型和构造分异重组型.构造夹矸一般不具对比意义,对煤质及煤层开采有一定影响.     

含夹矸煤层综采工作面高效回采实践

为提高夹矸煤层综采工作面采出率,采用适应夹矸变化的割煤方式,依据不同夹矸层参数选择合理的作业方式,实现了夹矸煤层综采工作面的高效回采。实践表明:利用顶板来压和底鼓作用,滚筒可直接切割煤层顶底夹矸;对于煤层中部夹矸,当普氏系数f≤4.5,厚度小于0.2 m时,可利用滚筒割落;厚度为0.2~0.5 m时,采用单排眼布置放松动炮处理夹矸,厚度为0.5~0.7 m时,采用双排眼布置放松动炮处理夹矸,1次震动炮满足2个割煤循环,实现了夹矸处理与割煤。     

含夹矸煤层滚筒磨损特性离散元模拟试验分析

复杂煤层赋存条件下工作的采煤机,其螺旋滚筒所受载荷具有非线性、时变性、冲击性和强耦合性,磨损问题不可避免,且严重影响其工作性能和生产效率。基于虚拟样机技术,采用离散元数值模拟方法研究含夹矸煤层条件下螺旋滚筒的磨损特性,以提高其截割性能、延长其使用寿命。以煤岩截割机理和离散元素法为基础,分析了滚筒与煤岩体间相互作用关系及滚筒磨损模型;以MG2×55/250-BWD型采煤机螺旋滚筒为工程对象,采用Hertz-Mindlin with bonding黏结模型为颗粒间接触模型、Hertz-Mindlin with Archard Wear模型为煤岩体与滚筒间接触模型,利用Proe/E与EDEM建立滚筒截割含夹矸煤层耦合模型;采用正交试验法,分析采煤机牵引速度、滚筒转速、螺旋升角和煤岩抗压强度对滚筒磨损问题的影响趋势,经过多元回归分析得到截齿、叶片磨损深度的评价模型;基于实际工况,综合考虑采煤机截割比能耗、载荷波动系数和生产率,构造多目标优化函数,利用MATLAB求解得到滚筒最优工作参数。基于EDEM离散元仿真分析结果,发现滚筒组件存在不同程度磨损,其中截齿齿尖局部接触区域磨损最为严重,叶片主要...