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。     

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。     

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。     

通顺矿钻屑解吸指标敏感性研究

为了确定通顺矿煤与瓦斯突出敏感指标Δh2和K1的相对敏感性,基于高压吸附解吸实验和钻屑指标的模拟测定,研究发现煤样瓦斯解吸量与吸附平衡压力呈现幂函数关系,通顺矿瓦斯解吸量第4~5 min比第1 min受吸附平衡压力控制作用更明显。通过对现场实测数据的分析,验证了钻屑指标△h_2比K1指标更敏感。     

软硬煤的瓦斯扩散系数研究

为掌握软硬煤的瓦斯扩散规律,采用自研的瓦斯吸附解吸实验装置对不同吸附平衡压力条件下的软硬煤瓦斯扩散系数进行测试。结果表明:吸附平衡压力越大,煤的瓦斯扩散量越大,煤的瓦斯扩散量与时间满足幂函数的关系;煤的瓦斯扩散率随吸附平衡压力的增大而减小;在同一吸附平衡压力下,软煤的瓦斯扩散率大于硬煤;软煤的瓦斯扩散系数大于硬煤,煤的瓦斯扩散系数与吸附平衡压力满足幂指数的函数关系。     

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。     

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。     

不同变质程度的软硬煤瓦斯解吸规律研究

采用自制的吸附/解吸实验装置对不同变质程度的软硬煤进行了瓦斯解吸实验,结果表明:软煤的吸附能力大于硬煤的吸附能力;同一吸附平衡压力下,软煤的解吸量大于硬煤的解吸量,且随着变质程度的增加,煤的瓦斯解吸量逐渐增大;解吸量与时间之间的关系可采用孙重旭式进行表示。为准确测定煤层瓦斯含量,预测煤与瓦斯突出等奠定理论基础。     

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。     

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。     

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。     

孟津矿钻屑瓦斯解吸指标临界值研究

为了消除石门揭煤过程中煤与瓦斯突出危险性,孟津矿采用钻屑瓦斯解吸指标Δh2进行预测。通过煤与瓦斯突出能量方程及实验室测定的钻屑解吸强度和瓦斯压力的关系确定出孟津矿瓦斯突出压力临界值,进而推导出钻屑瓦斯解吸指标的临界值Δh2=200 Pa,结果表明:该临界值适合孟津矿,保证了煤矿安全生产。     

实验室确定钻屑解吸指标Δh_2临界值方法的研究

通过对钻屑解吸指标Δｈａ、吸附平衡瓦斯压力Ｐ、瓦斯放散初速度ΔＰ、煤的坚固性系数ｆ值和煤的挥发份Ｖ的测定，建立了Δｈ２同参数Ｐ、Ｋ的关系。从而提出了一套确定钻屑解吸指标Δｈ２临界值的方法     

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。     

五轮山煤巷钻屑瓦斯解吸指标敏感性研究

采用钻屑瓦斯解吸指标法对贵州省五轮山煤矿1807切眼煤与瓦斯突出预测指标敏感性进行研究。将现场统计的数据和实验室模拟的结果进行对比分析,分别得出K_1值、Δh_2值与吸附平衡压力之间的幂指数关系,进而得到指标的参考临界值。采用现场实测方式来分析指标的相关性,并利用临界值迫近度法对2个指标的敏感性进行统计分析,选择适合五轮山煤矿的主要预测指标。     

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。     

寺家庄矿15~#煤层突出敏感指标及其临界值研究

为了有效预测及防治深部矿井复杂地质条件下煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出事故,采用实验室分析和现场试验相结合的多种研究手段,得到了寺家庄矿15~#煤不同地质条件下的敏感指标临界值,原生煤临界钻屑解吸指标K1值为0.48 m L/(g.min)~(0.5),构造煤临界钻屑解吸指标Δh_2为280 Pa。     

水分对卧龙湖煤矿8~#煤层钻屑瓦斯解吸指标的影响研究

为了研究水分对钻屑瓦斯解吸指标的影响规律,通过实验室注水实验,记录并分析煤样在不同水分含量下的钻屑瓦斯解吸指标。结果表明:钻屑瓦斯解吸指标随着瓦斯吸附平衡压力的增大而增大,且与瓦斯压力呈幂函数关系;钻屑瓦斯解吸指标随着含水量的增加而降低,且水分初始增加时,对其影响较大;不同水分含量下的钻屑瓦斯解吸指标临界值不同,现场应用时需要考虑煤层的实际水分含量,从而提高突出预测准确率。     

关于钻屑瓦斯解吸指标的探讨

常用的钻屑瓦斯解吸指标 K_1和Δh_2、R_t 和 C 之间分别有着很显著的线性相关关系,没有本质区别。随意改变测量时间对钻屑瓦斯解吸指标的影响很大,但有条件地改变测量时间不仅不会影响用该指标预测突出的可靠性,而且可以大大提高预测速度,这是完善用解吸指标预测突出方法的一个方向。用 K_1和Δh_2指标预测突出的方法现已基本达到安全目的,但还需进一步提高这一预测方法的经济效益。     

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。