煤层瓦斯流动理论及其应用

煤层瓦斯(沼气)的流动基本上符合达西渗滤定律.影响瓦斯流动的基本参数是瓦斯压力P、透气系数λ和含量系数α.作者根据气体在多孔介质中渗滤的理论将煤层瓦斯流动划分为单向、径向和球向三种类型.用数字方法和模拟方法解算了均质和非均质煤层中瓦斯流动的微分方程式,并从实践中初步证明解算结果与实际瓦斯涌出现象基本相符.导出的煤层瓦斯流动理论有助于阐明煤层瓦斯流动的本质,研究瓦斯抽放、瓦斯预测和计算各生产地点瓦斯涌出量等矿井瓦斯问题.     

煤层瓦斯流动方程研究及应用

瓦斯流动方程能够很好地揭示煤层中瓦斯流动的规律,而瓦斯流动规律对瓦斯灾害防治至关重要。运用理论分析对煤层中瓦斯流动模型和流动方程进行了分析与研究。深部岩体的稳定存在状态是球体,而浅部岩体的稳定存在状态为椭球体。在此基础上,构建了瓦斯流动的椭圆形模型,推导出了二维瓦斯流动方程和三维瓦斯流动方程,并利用建立的瓦斯流动方程解释了煤与瓦斯突出的过程,分析并解释了防突规定中石门揭煤保护岩柱2 m和5 m的理论依据,并将该理论应用于涟邵牛马司矿石门揭煤抽放钻孔的布置设计中,取得了很好的效果。     

煤体内瓦斯的物理特性和流动理论分析

煤与瓦斯突出是煤矿中常见的一种灾害事故,瓦斯治理成为了煤矿企业任务的重中之重。对煤体内瓦斯的物理特性与流动理论进行研究,结合煤体的压缩试验及瓦斯流动理论方程,展开了详细分析,通过采用WDW3100电子万能试验机进行压缩试验,得出煤体最大压力与抗压强度的关系,应力的重新分布会改变原有的形状,瓦斯的压力与含量会改变,并对瓦斯流动中的模型做了假设,煤层中的瓦斯流动符合达西定律。     

半承压煤层瓦斯流动的数学模型

煤层作为富含孔隙和裂隙的多孔介质,其中赋存的瓦斯流动符合多孔介质中的流体渗流规律,即达西定律。当煤层上覆岩层和底部岩层为致密岩层、透气性极小时,可以认为完全不透气,则含瓦斯煤层为承压煤层;当煤层上覆岩层和底部含有一定的裂隙,其渗透系数与含瓦斯煤层相比虽然很小,但仍然有少量瓦斯通过透气性较低的上下岩层流入或流出含瓦斯煤层,此时含瓦斯煤层为半承压煤层。在承压煤层瓦斯流动的基础上,考虑半承压煤层瓦斯流动的特性,分别推导了渗透率各向同性和各向异性条件下半承压煤层瓦斯流动的微分方程,从而建立了半承压煤层瓦斯流动的数学模型。     

浅谈高沼气综采工作面瓦斯综合治理技术

0前言 瓦斯是煤矿的五大灾害之一,它危害严重.治理瓦斯是鹤岗矿区安全生产首要问题之一.如何防治瓦斯,是高沼气矿井、高沼气工作面生产的关键.     

掘进煤巷中气体流动与瓦斯浓度分布的数值模拟研究

瓦斯爆炸是煤矿的重大灾害,掘进煤巷是井下瓦斯的主要来源之一。本文采用流体力学计算软件CFD,对煤巷掘进过程中的气体流动和瓦斯浓度分布进行数值模拟,得到了巷道内瓦斯的迁移行为和浓度分布随时间变化的规律。计算结果表明:掘进巷道爆破后,大量瓦斯气体迅速涌出,改变掘进工作面附近气体流动方向,局部瓦斯浓度迅速升高。随着时间的推移,瓦斯涌出量逐渐减小,掘进工作面附近漩涡分裂为两个较小漩涡并逐渐消失,回风巷道瓦斯浓度不断降低。     

工作面揭露空巷瓦斯流动规律数值模拟

为确保工作面的通风安全,需要准确地掌握工作面揭露空巷时积聚瓦斯的流动扩散规律,主要采用现场调研、数值模拟和理论分析结合方法,分析了回采工作面揭露空巷前后瓦斯运移和扩散规律,并结合山西晋华煤矿地质生产技术条件,对工作面空巷瓦斯进行涌出预报,为空巷瓦斯治理和灾害防治提供依据。     

煤层瓦斯流动理论研究

对煤层瓦斯流动的规律进行了研究,论述了几种流动规律及其应用范围:线性渗透理论适用于低雷诺数区、线性层流区域;线性扩散理论适用于煤的微孔隙和煤体表面;渗透—扩散理论适用于含有裂隙和微孔隙的煤体;非线性渗透理论适用于中雷诺数区,非线性层流区域;考虑地应力场、地温场,及地电场等地物场和应力史对煤层瓦斯流动场具有显著的作用和影响条件下的渗流理论,这种理论是综合考虑多种因素对瓦斯流动影响得出的,多煤层系统瓦斯越流理论适用于瓦斯和煤体的耦合。     

缓倾斜煤层的瓦斯抽放

<正> 近年来,矿井开采的经验明表,高生产效率的采煤机和综采机械的使用,使回采工作面的产量大幅增长,因而导至巷道沼气涌出量的增加,在瓦斯涌出量大、瓦斯构成复杂的矿井中,只有在某均有效的瓦斯抽放方法和保证按瓦斯源来分别稀释沼气的合理的通风系统时,才能使回采工作面达到高产量。 在苏联矿井中,广泛采用开采层本层和邻近层的瓦斯抽放方法。。在拉式采煤法的采区里,当有足够的瓦斯抽放时间时,开采层本居的瓦斯抽放方法才是有效的。该方法及其效率列表于1。     

煤层瓦斯流场流动规律的研究

本文根据Power Law的推广形式,在均质煤层和非均质煤层条件下,首次建立可压缩性的瓦斯在煤层内流动的偏微分方程式。由实测的瓦斯流动参数,对均质煤层瓦斯流场的流动作了实际计算验证。结果表明,本文提出的煤层瓦斯流场流动理论比国内外两大瓦斯流动理论更逼近实际。     

底板岩巷网格穿层抽采钻孔间距的优化研究

安徽某矿7煤层具有突出危险性,为保证其安全采掘,必须选取合适的瓦斯灾害综合治理模式对煤层瓦斯进行治理,而底板岩巷网格穿层钻孔瓦斯抽采模式是目前单一突出煤层区域性瓦斯治理的一个主要方法。首采工作面试验区内通过底板岩巷网格穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但效果不理想。因此,通过理论推导瓦斯流动微分方程的解析解,并应用多物理场耦合软件建立钻孔瓦斯抽放径向流动模型,对其穿层抽采钻孔间距进行优化研究。结果认为,对于单一钻孔,若有效抽采时间为3个月,7煤层的有效瓦斯抽采半径为1.2m;若有效抽采时间为6个月,则7煤层的有效瓦斯抽采半径为1.5m。对于密集钻孔,当钻孔间距不超过5m时,可以在6个月内有效地将煤层瓦斯压力降至临界值以下,抽放效果是比较理想的。     

示踪气体的CFD模拟分析采空区瓦斯流动规律

 为了加强采空区瓦斯的治理,需要对工作面后方采空区瓦斯流动和分布规律进行研究,本文介绍了利用CFD采空区气体流场模拟软件模拟分析瓦斯在采空区中的流动规律,通过示踪气体的CFD模拟分析掌握了13118工作面采空区瓦斯瓦斯流动规律,为工作面建立合理的通风方式以及进行采空区瓦斯抽采提供了指导依据。     

工作面漏风对采空区瓦斯流动规律影响的数值模拟

为了描述工作面漏风对采空区瓦斯流动规律的影响,建立了采空区瓦斯流动的渗流-扩散模型,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对采空区瓦斯流动规律进行了模拟求解。模拟结果显示,在漏风的影响下,采空区中瓦斯浓度从漏风口处开始降低;随着时间的发展,进风侧的瓦斯逐渐开始向回风侧运移,从进风侧开始逐步形成"扇形"浓度降低区;瓦斯从回风侧流入到回风巷中,使工作面上隅角附近瓦斯浓度异常升高;漏风对采空区瓦斯移动的影响范围有限,靠近回风侧边缘的采空区瓦斯浓度很高为瓦斯浓度富集区。     

煤中瓦斯流动MD模拟的细节问题研究

采用MD模拟研究瓦斯在煤中的流动,需要对以下几个细节进行描述:一是构建系统模型;二是初始设定;三是建立分子运动模型。文章从以上三方面对研究内容进行了探讨,构建了与真实煤层系统相容的系统模型;确定了类似煤层中瓦斯的分子初始位型;从势能函数选取及分子间作用力计算、运动积分算法、周期性边界条件及积分步程选择四个方面对分子运动模型建立进行了详细论述;并对流动模拟过程进行了"真实化"处理,使模拟过程更接近现实情况下瓦斯在煤中的流动情况;最后,建立了瓦斯流动的流量计算方法。     

防止瓦斯喷出和沼气层状集聚的方法

<正> 瓦斯喷出分两类:一类是在地质破坏带,在地质作用下,大量沼气从煤和岩石明显的裂缝中集中涌出的现象称为Ⅰ类喷出;另一类是由于进行采掘工程而引起的瓦斯喷出称为Ⅱ类喷出。在远离开采层的煤层与煤线中,也可能发生瓦斯喷出。Ⅰ类喷出的特点是强度大、持续时间长。Ⅱ类喷出通常是突发性的,所以更加危险。瓦斯喷出时,不仅能形成沼气局部集聚,还可能使局部巷道和采区,甚至矿井一翼充满瓦斯。有瓦斯喷出危险的矿井,不论其相对沼气含量如何,均属超级瓦斯矿井。     

有钻孔煤层瓦斯流动方程及其应用

本文研究了有钻孔煤层瓦斯流动方程、数值解的近似表示,并用一维瓦斯流动实验和三个煤矿的大量考察验证了它的解,结论如下: 1.煤层中的瓦斯流动可以用建立在达西渗透定律基础上的瓦斯流动方程来描述。 2.平均隐式差分预估-校正法是解瓦斯流动方程的有效方法。 3.均质煤体的瓦斯压力、瓦斯流量规律近似符合实际煤层情况。 4.瓦斯压力分布、钻孔瓦斯比流量和总流量的近似式可以应用在以下情况: ①用无限流场单一钻孔总流量计算煤层平均透气性; ②用钻孔瓦斯比流量按曲线拟合随机尝试法计算煤层原始瓦斯压力; ③计算单一钻孔的无限流场和多钻孔的有限流场的瓦斯抽排放效果(瓦斯压力分布、钻孔瓦斯比流量和总流量); ④用流场某点所测的瓦斯压力计算等效透气性; ⑤计算抽排放钻孔间距和抽排放时间。     

WYF—I型液压封孔器

<正> 一、概述在瓦斯灾害严重的矿井中,为了治服瓦斯灾害保证安全生产,在采取各种有效技术措施时(如抽放瓦斯、开采解放层……等),都必须进行煤层瓦斯压力测定。我国许多瓦斯矿井在五十年代中就应用着各种封孔测压     

煤和瓦斯突出时沼气涌出的研究

<正>在不同的采煤工艺过程中,煤层及其围岩中大部分沼气以比较稳定和平缓的流动形式从煤层和围岩的暴露面上和各种裂隙中涌出,也从煤体上采落下来的和在回采过程中被破碎的煤中涌出.这种沼气涌出,甚至是大量的涌出,危险性不大.因为沼气流速稳定,并且分散在回采工作面、准备巷道和采空区.此外,还存在着煤层沼气异常涌出的现象,目前还不都能成功地预防这样的涌出.这种涌出的特点是时间短,在大多数情况下强度很大.孔隙中瓦斯冲出、瓦斯喷出以及“瓦斯动力现象”所包括的各类突出都属于这类沼气涌出.其主要区分标志是:涌出的瓦斯量和突出煤量,煤体中有无特殊孔洞,抛     

巷道煤壁瓦斯流动的理论探讨

文章通过实验探讨了矿山压力对瓦斯流动的规律影响,用获得的变透气系数流动方程表示瓦斯流动规律,较以往的透气系数流动方程又向前跨进了一步,它能基本反映井下瓦斯流动实际情况。用几个测定的基本参数就能预计出巷道壁瓦斯流动规律并能满足工程上的要求。     

钻孔周围煤体中瓦斯流动模型的理论研究

为了对钻孔周围煤体中瓦斯流动情况进行研究,基于一定的假设建立了毛细管瓦斯流动的简化模型。根据流体力学、渗流力学及高等数学相关知识推导出毛细管瓦斯流动的运动微分方程,计算得出了毛细管的瓦斯流动流量,同时得到了煤层渗透率与毛细管直径之间的定量关系,建立了毛细管瓦斯流动理论与煤层渗透性之间的联系。在此基础上,通过进一步的简化最终得到了任意时刻钻孔瓦斯总流量的理论计算公式。