瓦斯异常涌出影响因素与风险识别研究现状

为通过研究瓦斯异常涌出影响因素与风险识别预防瓦斯异常涌出的事故,系统回顾了瓦斯异常涌出的影响因素和风险识别理论方法等方面的研究成果,对瓦斯异常涌出的影响因素及风险识别方法进行了分析。研究结果表明,瓦斯异常涌出主要受到地质因素、气象因素及采掘技术因素的影响,但对影响因素之间的关系及各影响因素对瓦斯异常涌出的耦合作用的研究较少;研究成果中更多的风险识别模型仅适用于静态识别,未充分考虑模型的环境追踪及自我调节能力。最后,针对瓦斯异常涌出影响因素和风险识别研究方面的不足,提出了一些展望。     

矿井瓦斯异常涌出防控现状及展望

为了探索煤矿瓦斯异常涌出灾害防控新技术,研发瓦斯灾害智能化预警及防控装备,保障高瓦斯矿井安全高效开采,基于煤矿瓦斯异常涌出灾害的复杂性特点,从瓦斯地质异常区探测技术、通风稀释异常瓦斯技术、瓦斯异常区抽采技术和瓦斯异常涌出应急处置等4方面梳理了已取得的研究成果和实践经验,并从动态透明瓦斯地质、多源信息瓦斯灾害智能探测技术、瓦斯异常涌出大数据挖掘技术、瓦斯异常涌出智能防控技术、瓦斯异常涌出事故机器人应急救援技术等5个方面进行了展望,为提高煤矿瓦斯异常涌出灾害防控能力、减少矿山安全事故的发生指明了方向。     

低瓦斯涌出量矿井瓦斯爆炸原因分析及防控对策

针对当前低瓦斯涌出量矿井瓦斯爆炸事故多发的实际情况,为进一步总结该类矿井瓦斯爆炸的原因和教训,以云南省红土田煤矿"4.21"重大瓦斯爆炸事故为例进行了分析,指出违法违规开采、瓦斯异常涌出、通风瓦斯管理混乱是造成低瓦斯涌出量矿井发生瓦斯爆炸事故的三大原因,并据此提出了打击违法违规生产、加强瓦斯异常监控、严格通风瓦斯管理三个方面的防控对策。     

大气压变化对采空区瓦斯涌出影响的试验研究

为阐明大气压变化影响瓦斯涌出的作用机理,实验研究了地表、采煤工作面、采空区中气体静压的相对变化关系,探究了大气压波动时采空区瓦斯浓度的演化规律,分析评价了老虎台矿现有防治技术体系。地表大气压与工作面空气静压同步变化,但采空区深部气体静压变化相较前两者具有明显的滞后性,该滞后性导致的采空区内外气压差是导致瓦斯涌出的直接原因。关于采空区瓦斯浓度,工作面气压与瓦斯涌出变化趋势的反向特性和变化速率的一致性决定了大气压快速持续降低时段必然是采空区瓦斯大量涌向工作面的危险时期。老虎台矿大气压监测预警、加强采空区瓦斯抽放、增大工作面风量的“三位一体”防治技术体系可有效控制大气压快速持续降低导致的采空区瓦斯异常涌出。     

大气压快速降低对老虎台煤矿瓦斯涌出的影响研究

从老虎台矿区调取了2016年全年的气压变化情况,通过分析年度平均气压、最大气压差、气压标准差,得出了老虎台地区在春冬两季气压变化最为剧烈;通过对老虎台煤矿6次瓦斯异常涌出事故时气压的分析,发现6次事故发生时气压变化有很大的相似性,且与全年气压分析相吻合,并揭示了气压变化对瓦斯异常涌出的规律,提出了行之有效的防控体系,对此类事故的预防和治理有一定的指导作用。     

影响采空区瓦斯异常涌出的压力效应及其机理分析

根据渗流运动的基本原理建立了采空区瓦斯涌出速度的数学模型，初步确定了风量变化，大气压下降对采空区瓦斯异常涌出的影响程度，探讨了压力变化与采空区瓦斯涌出的定量关系，分析了压力效应影响采空区瓦斯异常涌出的机理，并提出了防治措施。     

冲击地压煤层瓦斯防控技术体系研究

对厚硬顶板冲击地压煤层瓦斯灾害发生原因进行了分析,提出以超前判识为根本、区域治理为关键、效果达标为导向、协同防治为手段、监测预警为前提、安全防护为保障的"六位一体"冲击地压煤层瓦斯防控技术体系,并在宽沟煤矿I010202工作面开展试验应用。结果表明,在工作面回采期间,无瓦斯异常涌出现象,上隅角瓦斯浓度不超过0.50%,回风流瓦斯浓度不超过0.22%,工作面无6次方级别以上的大能量微震事件发生,有效解决了该矿冲击地压煤层工作面瓦斯涌出异常问题,确保了工作面的安全回采。     

大气压变化对矿井通风系统的影响研究

为揭示大气压变化导致瓦斯异常涌出的作用机理,采用理论和案例分析的方法研究了大气压快速持续降低对矿井通风系统的影响。研究表明,大气压变化通过改变空气密度进而改变矿井自然风压,自然风压作为矿井通风动力的重要组成,其大幅降低将导致矿井风量减小和瓦斯浓度升高。大气压剧烈降低时段是矿井瓦斯异常涌出的危险时期;自然风压变化占矿井通风总阻力比重大是大气压剧烈波动导致瓦斯异常涌出重要原因。适当增大矿井通风总阻力,弱化自然风压变化对通风系统的影响,可以增强矿井通风系统的稳定性。大气压监测预警、瓦斯及时抽采、风量精细调控的措施可以一定程度上控制大气压变化导致的瓦斯涌出。     

瓦斯涌出异常掘进工作面分级治理技术研究

该文分析了掘进工作面瓦斯涌出异常机理,针对瓦斯在掘进巷道的涌出形式,就南冶煤矿目前治理掘进工作面瓦斯涌出异常的综合治理技术进行了深入细致的分析探讨。     

深部开采冲击地压诱发瓦斯异常涌出原因分析

为研究深部开采冲击地压诱导瓦斯异常涌出致灾机理,分析了深部开采煤体高地应力和高瓦斯含量的物性特征,揭示出冲击地压诱发瓦斯涌出的动力条件和物质条件,结合KozenyCarmen方程建立煤体渗透率与开采影响下损伤裂隙煤体体积应变的关系式。研究结果表明:冲击失稳过程中煤体渗透率增加显著,冲击地压产生的振动效应加速煤体变形破坏,促使瓦斯快速大量涌出;冲击地压孕育过程中的煤体渗透率变化效应、煤体形成剪切滑移面效应、冲击地压诱发的煤岩体振动效应以及煤体温度升高效应的联合作用,导致了冲击地压后瓦斯的异常涌出。     

矿井瓦斯涌出风险态势分析平台研究

为了更好地实现煤矿瓦斯治理及瓦斯涌出风险超前预警,在井下使用不同类型的监控系统数据采集接口来收集原始数据,利用小波理论对数据进行处理,以获得有效数据。对采掘面瓦斯涌出的外在表现、涌出正常特征、涌出异常特征、影响工作面瓦斯涌出因素进行了分析,同时也研究了采掘面风流中的瓦斯分布规律,确定了井下工作面甲烷传感器悬挂的最佳巷道位置。由此得到的监测数据更能真实地反映瓦斯涌出量,便于更好地掌握瓦斯涌出的影响因素,更有效地进行工作面前方的瓦斯灾害或瓦斯超限的预测预报。矿井瓦斯涌出风险态势分析平台就是基于上述理念研究设计的,该平台能够实现数据存储、查询、分析、计算、参数录入等功能,为矿井瓦斯防治工作提供有效的参考。     

上覆采空区煤自燃与瓦斯综合防治技术

为高效解决煤层在掘进期间瓦斯与火共存灾害问题,在研究鹿洼煤矿4301煤层上覆采空区瓦斯赋存、煤自燃特点的基础上,构建了4301(2)煤层瓦斯与煤自燃指标气体检测体系,确立瓦斯与煤自燃异常区域;提出了采用喷浆、注凝胶对漏风地点快速封堵、注黄泥浆对煤自燃异常区域迅速降温及覆盖氧化煤体的综合防灭火措施;针对瓦斯异常涌出问题,提出了"封堵裂隙-钻孔排放-风量稀释"三位一体的瓦斯防治措施。     

防治采空区瓦斯涌出

在矿井开采过程中,由于采空区瓦斯大量涌入开采空间,导致回采工作面上隅角瓦斯积聚,工作面回风道风流中甚至矿井总回风道瓦斯超限,采用加大风量的方法不能奏效。本文指出,采空区瓦斯涌出是有条件的,采空区的瓦斯积存量是采空区瓦斯涌出的前提条件;采空区与开采空间的漏风量是采空区瓦斯涌出的媒介。在此基础上进一步论述了工作面风量与采空区瓦斯涌出的关系——工作面风量越大,采空区瓦斯涌出量也越大。这就是用加大风量的方法解决因采空区瓦斯涌出造成的瓦斯积聚不能奏效的根本原因。笔者根据防治采空区瓦斯涌出方法对采空区瓦斯涌出的作用机理的不同分为“调压抑制法”、“疏导排放法”和“调压——疏导联合法”三大类,并分别就其作用机理及实际运用进行了论述和论证。文章最后强调要认真分析瓦斯来源,因地制宜,综合治理。     

采空区呼吸现象原因分析及瓦斯治理技术研究

季节变化和昼夜交替会引起地面大气压变化,使得矿井采空区显现"呼吸"现象,并导致工作面的瓦斯异常涌出。分析了大气压变化和瓦斯异常涌出之间的关联性,通过采取采空区瓦斯抽采、工作面均压通风、巷道喷涂堵漏风等技术措施,有效抵御了大气参数变化引起的瓦斯异常涌出。     

邢台矿下水平回采期间瓦斯综合治理技术

通过对邢台矿22318工作面瓦斯涌出异常的分析,总结出综采工作面回采期间的瓦斯治理技术和经验,对瓦斯涌出异常工作面回采期间瓦斯治理具有一定的借鉴作用.     

灰岩裂隙发育区瓦斯异常涌出原因分析

为解决瓦斯涌出量小的矿井瓦斯灾害事故频发的问题,通过对义棠煤业瓦斯治理现状进行分析,采用瓦斯地质理论对局部煤层瓦斯异常涌出的原因进行研究,认为地质构造作用使地层受到揉皱破碎,致使顶板灰岩裂隙发育,大量游离态瓦斯贮存在裂隙中;在采掘活动扰动灰岩裂隙发育区时,游离态瓦斯集中释放造成局部瓦斯异常涌出。据此分析了瓦斯生成条件、瓦斯存储条件、瓦斯盖层条件对瓦斯涌出量的影响,并提出采用施工前探钻孔、煤层及煤层与顶板结合部位施工抽采钻孔、采用均压通风、增加工作面风量、加强矿井机电设备管理等措施防止煤与瓦斯突出事故的发生。     

地震诱发煤矿瓦斯灾害成核机理的探讨

基于现场地球物理观测,以煤矿矿震助推瓦斯异常涌出和地下水对远场地震的响应机理作为类比,结合大尺度地壳同时运动的地球物理学证据,探索地震能量导致煤矿瓦斯灾害成核的可能性和机理.分析得出,地震能量具备导致煤矿瓦斯灾害成核的可能性,其机理和条件为：地震震中与含瓦斯矿井间需要有活动构造作为能量传递的通道;地震能量对煤矿有约小于20 d的短周期调制作用;强烈地震在短临阶段甚至产生大尺度地壳同步运动;存在大面积地下水异常区域极有可能也是含瓦斯矿井敏感响应的区域.提出了此种机制瓦斯灾害预警的思路.     

乌东矿瓦斯涌出异常大数据技术研究与应用

利用理论分析和现场实测的方法研究了瓦斯涌出异常的影响因素及瓦斯涌出异常预警技术的实现流程。针对乌东矿瓦斯突出特征与规律,运用了大数据技术研究监控监测总体数据,研究了适合乌东矿的瓦斯突出预警指标体系中的趋势预警指标,并建立了乌东矿瓦斯涌出异常的数据模型,实现了工作面及掘进面瓦斯突出危险性的实时智能预警,在乌东矿的应用效果验证了该风险态势分析平台的有效性。     

瓦斯异常涌出预警系统架构设计与平台开发

为了解决煤矿瓦斯异常涌出预警难题,基于瓦斯涌出数据动态波动特征确定异常指标,通过神经网络数据挖掘建立瓦斯异常涌出预警模型,以“感知-物联-支撑-应用”为研究架构,以“数据采集-动态分析-实时预警-统计分析”为研究思路,构建了一套瓦斯异常涌出预警平台,实现了瓦斯浓度变化监测点异常回溯分析与异常涌出预警报警等功能。系统在陕煤集团神木红柳林矿业有限公司得以应用,满足了《国家智能化煤矿验收办法》中关于瓦斯灾害智能化建设要求,缩短了红柳林煤矿瓦斯防治关键信息响应时间,提升了部门瓦斯防治工作效率与管理水平。     

基于IAHP方法的煤矿瓦斯爆炸事故分析

以历史上发生的数起重特大煤矿瓦斯爆炸事故为研究案例,对造成事故的原因进行总结、归纳及逻辑推理。运用改进的层次分析法(IAHP)建立了分析模型,对煤矿瓦斯爆炸事故进行了定性识别及定量分析。结果显示,通风系统设计合理性、通风机运行情况、风筒情况、瓦斯异常涌出和瓦斯检测系统情况为主要致灾因素。各因素评价结果与实际情况基本相符,研究结果可为煤矿日常的瓦斯爆炸风险防控及安全管理提供依据。