卸轴压起始载荷水平对含瓦斯煤样力学特性的影响

以肥煤制作的型煤试件为研究对象,对其在一定围压和瓦斯压力下的三轴压缩力学特性、不同起始应力点卸轴压时的力学特性进行了试验研究。结果表明：三轴压缩试验型煤试件的变形特点、变形阶段分布与原煤非常相似,而尤以压密阶段和线弹性阶段为最;卸轴压过程中,煤样的变形特性呈非线性特点;随着起始应力点的升高,煤样变形的非线性呈增加趋势,卸轴压过程中的平均弹性模量呈下降趋势,瓦斯压力对煤样变形的影响呈增加趋势;在一定围压和瓦斯压力作用下,煤样卸轴压过程中轴向应力-轴向应变关系可用指数关系表示。     

瓦斯压力对卸荷原煤力学及渗透特性的影响

运用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,以原煤煤样作为研究对象,在不同瓦斯压力条件下对含瓦斯煤进行了固定轴向应力的卸围压瓦斯渗流试验,研究卸围压过程中瓦斯压力对煤体的力学及渗透特性的影响。研究结果表明：开始卸围压后,煤体出现明显的扩容现象,径向发生明显膨胀应变,煤体中的渗流通道张开,煤体中瓦斯的渗流速率随之加快;随着瓦斯压力的升高,解除单位围压后煤样产生的变形变大,渗流速率升高的速率也随之增大;瓦斯压力越高,煤样从开始卸围压起至破坏的时间越短,即煤体强度越低;在卸围压初始阶段,煤样变形模量变化不大,在进入屈服阶段和失稳破坏阶段后,煤样的变形模量减小的速率开始明显加快。从煤样开始卸围压至破坏之前,煤样的变形模量下降了3.71%~7.45%;煤样的泊松比逐渐增大,围压与泊松比的对应具有较为明显的幂函数关系。     

注水煤瓦斯放散特性的研究

为了弄清煤层注水对瓦斯放散的作用机理,结合现有的实验条件以煤样中水分含量对煤样瓦斯放散初速度的影响为切入点进行研究,通过实验,研究不同变质程度的煤样在不同含水率情况下瓦斯放散初速度的变化规律,实验结果表明煤样的放散初速度与煤样内含水率呈对数关系。煤样中的水分减缓了瓦斯放散初速度,煤样的变质程度越高,水分对其的影响就越大,且当煤样中含有2%~7%的水分时对煤样的瓦斯初始放散速度影响最大,当煤样中的含水率大于10%时,随着煤样中水分的增加,水分含量对煤样瓦斯放散速度的影响越来越小。     

基于加卸载速度影响下的含瓦斯煤力学及渗透特性实验研究

利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,以四川白皎煤矿原煤为研究对象,进行了基于加卸载速度影响下的含瓦斯煤力学及渗透特性实验研究。研究结果表明:不同加卸载速度影响下煤样的强度随初始静水压力的升高而呈对数关系升高,随加卸载速度的加快而呈幂函数关系降低;加卸载煤样破坏形式以剪切破坏为主,部分煤样表现出张剪复合破坏形式;加卸载煤样渗透率并不全部表现为先减少后增加的"V"型变化规律,在煤样呈张剪复合破坏形式的情况下渗透率表现为先减少后增加且在峰值点附近(93.65%~96.65%)有一个下降阶段直至破坏后迅速上升的"W"型变化规律;与无瓦斯加卸载煤样相比,有瓦斯加卸载煤样强度更低、破坏轴向应变更小、破坏瞬间变形模量变化率更大、扩容现象更明显。     

厚煤层工作面煤壁瓦斯放散规律模拟研究

以一种散碎煤瓦斯涌出规律模拟试验装置为主要研究设备,以厚煤层的瓦斯放散规律为模拟研究对象,以探究厚煤层工作面采掘空间瓦斯来源为主要目的,对厚煤层的瓦斯放散规律、瓦斯压力对厚煤层瓦斯放散特性规律进行了模拟试验研究。结果表明:微结构的参与明显改变了厚煤层的瓦斯放散规律,导致其表现出明显的瓦斯放散速度急剧减小段、似指数关系、缓慢减小段的3阶段特性;厚煤层瓦斯放散规律曲线表现出的规律和厚煤层瓦斯的绝对放散量没有随瓦斯压力的改变产生明显变化,而瓦斯压力产生的影响主要表现在瓦斯放散速度的数值大小方面;瓦斯压力固定时,厚煤层工作面采掘空间在揭露新煤壁瞬间时的瓦斯浓度激增是由煤壁涌出瓦斯主导的;而在揭露新煤壁一段时间后,煤壁涌出瓦斯是采掘空间内的瓦斯浓度增加的主要原因;瓦斯压力不同的条件下,进行厚煤层采掘空间瓦斯来源分析时,不仅需要根据煤壁揭露的时间长短,还需依据工作面的瓦斯压力做出判断。     

含瓦斯煤渗透率演化模型和实验分析

与气体压力有关的煤层渗透率变化规律是煤矿开采和煤层气开发过程中的重要问题,不同应力条件下,不同类型煤样的渗透率演化特征不同。为了研究瓦斯压力变化过程中煤样渗透性的变化规律,以开滦赵各庄煤矿9号煤层的煤样为研究对象,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,在恒定温度、轴压和围压,降低瓦斯压力的实验条件下测定了煤样应变和瓦斯渗透率。实验结果表明:随着瓦斯压力的降低,煤样收缩应变加剧,渗透率表现为两种变化趋势:逐渐增大和先减小后增大(渗透率回升对应的瓦斯压力小于1. 0 MPa)。瓦斯压力降低至0. 3 MPa时,渗透率为初始条件下(瓦斯压力2. 0 MPa)渗透率的1. 9～2. 9倍。考虑到煤样在径向和轴向的收缩应变数值接近,针对三维变形煤样建立了渗透率模型,模型同时体现了气体压力和气体解吸对渗透率的影响。理论分析表明,降压过程中煤的渗透率将在某一气体压力(反弹气体压力pr)时由降低转为升高。推导的反弹气体压力pr计算公式显示pr的取值由煤样的体积模量K、与吸附效应有关的Langmuir系数εp和pL共同决定;体积模量K与吸附变形系数εp越大,pr越大。值得注意的是,pr的取值与煤样的外部应力以及内部的气体压力无关。结合本文和前人的实验数据,由本文的渗透率模型计算得到了不同应力和瓦斯压力条件下的煤样渗透率变化曲线以及相应的反弹气体压力pr。模型计算结果与实验数据接近,最大相对误差低于8. 9%。研究表明,实验测得煤样的渗透率表现为何种变化趋势,取决于反弹气体压力pr和实验气体压力的关系。当pr≥pmax(实验测点中最大的气体压力值)时,渗透率随着气体压力增大而降低;当pr≤pmin(实验测点中最小的气体压力值)时,渗透率随着气体压力增大而增大;当pminprpmax时,随瓦斯压力的增大,煤样渗透率呈"V"形变化,即先减小后增大。     

两向加卸载含瓦斯煤变形破裂数值模拟研究

为了模拟煤矿工作面前方应力变化时含瓦斯煤体的力学特性,应用RFPA~(2D)-Flow软件模拟研究了轴向加载-横向卸载作用下含瓦斯煤的变形破裂规律,讨论了初始围压、轴压和卸载速率效应对试样变形破坏的影响。研究结果表明:在加载和卸载方向,轴向应力和横向应力初期都呈线性增加,当达到极限强度后煤体的变形破裂导致急剧的应力降,直至煤样失去承载能力时基本保持恒定。初始围压、轴压越大,卸载速率越小,煤体的极限抗压、拉强度及其对应的轴向、横向应变越大;峰值强度及应变与初始围压、轴压呈明显的线性相关性,而与卸载速率表现出阶梯状,随着卸载速率的增加极限强度及应变减小速率逐渐降低。     

不同应力路径下含瓦斯煤渗透特性的实验研究

通过对含瓦斯煤渗透特性的实验研究,系统分析了不同应力路径下含瓦斯煤的渗透率变化规律,建立了含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压及瓦斯压力等之间的定性与定量关系,探讨了不同应力路径下含瓦斯煤渗透性的控制机制和变化规律。结果表明应力路径对含瓦斯煤的渗透率有着重要影响:1)含瓦斯煤渗透率随着轴向压力和围压的增加而减小,随瓦斯压力的增加而增加。2)含瓦斯煤渗透率与轴向压力、围压和瓦斯压力呈指数关系变化。3)三轴压缩下全应力-应变实验过程中,含瓦斯煤的渗透率呈"V"字型走势;渗透率随煤样的应变先减小后增大,然后达到最大值,而且渗透率的增加速率小于其减小速率。     

含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验

以重庆松藻煤电有限责任公司的典型煤与瓦斯突出矿井--打通一矿7号煤层为研究对象,利用自行研制的“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置”,进行了不同初始围压和不同瓦斯压力组合条件下,含瓦斯煤多级式卸围压变形破坏及渗透率演化规律实验研究。研究结果表明：开始卸围压后,煤岩并不是立即被破坏失稳,而是维持在σu1一段时间,经历n级卸围压作用后才会失稳;在煤样失稳前,每一级卸围压过程中煤样的变形和渗透率变化速度都是不一样的,均呈加速增大的趋势;在每一级围压恒定阶段,随着围压的降低,煤岩的蠕变速度和渗透率也均是加速增大的;卸围压阶段比围压恒定阶段变形和渗透率增大速度快得多;无论是卸围压过程还是恒定围压阶段,围压降低引起的横向变形的变化速度均大于轴向变形的变化速度。     

瓦斯抽采降压过程中温度对煤变形及渗透率的影响

以重庆松藻煤矿K2煤层为研究对象,利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行了不同温度条件下含瓦斯煤在气体压力降低过程中的渗流试验,分析了抽采降压过程中温度对含瓦斯煤变形及渗透率的影响。结果表明:在气体压力降低过程中,轴向应变随温度升高先略有减小后逐渐增大,径向应变随温度升高逐渐往负值方向发展;各温度条件下,含瓦斯煤渗透率随气体压力降低均呈现先减小后增大的趋势;在抽采降压过程中,煤样渗透率随温度的变化与应变随温度的变化具有对应关系。     

基于瓦斯地质理论的矿井瓦斯含量与涌出量预测

运用瓦斯地质理论与方法,通过对瓦斯赋存逐级控制特征与地质构造特点的分析,研究矿区矿井的瓦斯赋存特征和瓦斯地质规律,对其瓦斯涌出量和瓦斯含量做出了预测分析。     

瓦斯事故分析与预防

针对煤矿近年发生的68起瓦斯事故,分析了事故发生的原因和管理中存在的问题,提出了预防瓦斯事故的措施及工作重点和科研方向,从而减少和杜绝瓦斯事故,确保职工生命安全和煤矿安全生产。     

我国注气驱替煤层瓦斯技术应用现状与展望

注气驱替煤层瓦斯技术的应用可以显著提高煤层瓦斯采收率,并具有环保性。基于国内外注气驱替煤层瓦斯发展状况及主要机理,从注气位置(地面和地下)、注气模式(自然涌出、负压抽采、只注不抽、边注边抽和间歇注气等)和注入气体种类(纯CO_2、纯N_2和混合气体等)等三个方面对比分析了我国注气驱替煤层瓦斯技术的应用现状。最后,结合注气驱替煤层瓦斯现阶段的发展现状,从低煤阶煤层气注气技术、多储层联合开采注气技术、深部煤层气注气技术、新型气体注气技术和多措施联合注气技术等五个方面对注气驱替煤层瓦斯技术进行了展望。     

不同开采时期井田瓦斯赋存特征研究

根据对下霍井田3#煤层瓦斯含量分布规律和瓦斯赋存的分析研究,绘制了井田内瓦斯含量等值线图,并对矿井不同开采时期的瓦斯涌出量进行了预测,确定了矿井不同开采时期的瓦斯涌出等级,指出矿井开采二、三、四采区时需要进行瓦斯抽放,对矿井安全工作具有指导意义。     

瓦斯抽放效果检测监控

介绍安徽淮北矿区瓦斯抽放效果检测,得出了适合淮北矿区地质条件下解决瓦斯抽放的办法及设计以及瓦斯钻场的一些经验数据。     

马尾沟矿井9#煤层瓦斯赋存特征研究

众所周知,尽管国家对煤矿安全治理极其重视,并投入了大量的人力物力,但是,作为一个世界性难题,煤矿安全形势依然严峻。开采深度加深,开采条件就越来越复杂,煤层瓦斯更加难以治理,运用瓦斯地质理论,结合马尾沟矿井相关资料,研究分析了马尾沟矿井瓦斯赋存条件,探讨矿井地质构造特征,找出影响矿井瓦斯赋存的主控因素是煤层埋藏深度。建立煤层底板标高和煤层瓦斯含量的数学相关性关系,预测出深部煤层瓦斯赋存规律,从而对矿井安全生产以及煤层深部开采都有重要意义。     

采煤工作面上隅角瓦斯积聚成因与处理对策

从瓦斯运动形式,分析上隅角瓦斯积聚的原因,找出上隅角瓦斯治理的方法,防止瓦斯事故的发生。     

裂缝的微观形态对煤层气体渗透作用影响的模拟

为了研究裂隙微观形态对煤层气运移控制作用,根据粗糙度及其各向异性因子构建3D裂隙空间,然后在单相流条件下模拟了流体的行为,进而推演宏观渗透性能,分析了裂隙表面微观几何形态对其渗透性能的影响。结果表明,具有粗糙表面的裂隙空间的渗透率低于理论模型预测结果,粗糙度分形维数越高,裂隙的渗透率会增大。     

焦炉煤气净化技术现状及探讨

介绍国内外焦炉煤气净化技术的研究现状.评述目前国内外常用的焦炉煤气净化工艺,如煤气中焦油、氨、萘、苯及H2S的脱除方法和应用情况.指出现有焦炉煤气净化技术存在的问题,探讨煤气净化新技术.     

瓦斯预测技术在祁南煤矿3_2煤层中的应用

通过对祁南煤矿32煤层压力及含量分析,结合32煤层地质及开采情况,对32煤层的瓦斯涌出进行了合理的预计,有效地指导了32煤层的生产。提出的瓦斯预测技术对同类矿井具有借鉴意义。