煤与瓦斯突出模拟试验

本文阐述了选用突出煤层的煤样,在不加任何添加剂条件下压结成型做为代替揭开石门煤与瓦斯突出的试验情况。当成型压力≥30MPa 时,其抗压强度为0.31MPa,这相当于突出严重的Ⅳ,Ⅴ类破坏煤层。这种模拟试验比日本用松香、CO_2结晶冰等无吸附瓦斯能力的材料做实验更接近实际。试验表明:突出最小瓦斯压力随煤的强度增大而增大;瓦斯压力越大,突出强度也越大。     

石门揭煤防治煤与瓦斯突出的实践

分析了新兴煤矿石门及瓦斯情况 ,阐述了石门揭煤防治煤与瓦斯突出措施     

孟津煤矿重大煤与瓦斯突出事故原因分析及对策

分析了孟津矿“7.29”重大煤与瓦斯突出事故的原因,认为高地应力的参与是造成井巷揭煤处煤与瓦斯突出事故的主要原因,提出了井巷揭煤防治煤与瓦斯突出应采取的措施及对策,对具有类似情况的矿井具有一定的借鉴意义.     

突出口径对煤与瓦斯突出强度影响研究

改进大型煤与瓦斯突出模拟试验装置,增加两个气体压力传感器和两个温度传感器,进行突出口径分别为10mm,30mm,50mm的煤与瓦斯突出模拟试验。试验结果表明:在0.75 MPa瓦斯压力条件下,突出口径为10mm时没有发生煤与瓦斯突出,突出口径为50mm和30mm时发生煤与瓦斯突出,突出煤体质量分别为25.40kg和15.05kg。随着突出口径的减小煤与瓦斯突出的煤量减少,突出强度降低。突出口径的大小影响煤体突出的状态,突出口径越大,煤体突出的距离越远,破坏性也越高。突出后煤样中粒径在1.6~5.0mm范围内的煤颗粒比例减小,而粒径小于0.75mm的煤颗粒比例增加,体现了突出过程中的破碎功,具有较强的粉碎性。突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,煤体中瓦斯的放散受突出口径的影响,使煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同。突出口径越大,瓦斯压力降低越快,瓦斯对煤体的粉碎性越明显,突出强度也越大,突出过程中煤体温度也发生变化,说明突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和突出特性。     

怡泽煤矿煤与瓦斯突出异常现象浅析

根据怡泽煤矿突出煤层储存状况、构造分布、瓦斯及其压力特征分析,研究该矿煤与瓦斯突出的发生机理,为防治煤与瓦斯突出灾害提供科学依据。     

对一次煤与瓦斯突出事故发生原因剖析

煤与瓦斯动力现象不仅取决于地应力、瓦斯压力和煤体强度,同时与卸压区的长短有关。文章通过对孟津煤矿主、副井揭煤情况介绍,阐述了形成自然卸压区的主要影响因素,分析了孟津煤矿副井揭煤发生突出的主要原因。     

构造突出煤层地应力与瓦斯压力梯度关系模拟研究

构造突出煤层中瓦斯压力梯度变化规律与水平地应力分布规律是影响煤与瓦斯突出的主要因素,建立了煤层瓦斯压力梯度与水平地应力定量计算模型;以坦家冲矿236-80北石门附近区域构造突出煤层为研究对象,由FLAC模拟可知,水平地应力趋近于0的区域煤体破坏最为严重;由计算可知,当水平地应力约为3 MPa时,构造突出煤层中瓦斯压力梯度会出现突变;当水平地应力大于3MPa时,沿煤层物理模型走向0~5与42~62 m两个区域瓦斯压力梯度急剧增加。     

高地应力条件煤与瓦斯突出模拟试验研究

深部煤与瓦斯突出发生机理必然与浅部存在显著差异,将辽宁某矿12煤层型煤作为研究对象,采用自主研发的可同时施加轴压、围压、孔隙压的煤与瓦斯突出全过程模拟装置,以轴压模拟上覆岩层应力作用,围压模拟围岩应力作用,孔隙压模拟气体压力,进行了埋深分别为1100、1300、1500、1700、1900、2100、2300和2500...     

低瓦斯条件下煤与瓦斯突出过程的能量分析

瓦斯突出是世界上的重大灾害,是国内外煤矿安全开采的重大科学和技术难题。近年来,特重大瓦斯突出事故在低瓦斯矿井接连发生。为了探究发生低瓦斯突出的合理性和产生机理,构建了以煤层埋深,瓦斯压力以及煤体坚固性系数为变量的突出过程能量方程。通过计算,一方面验证了低瓦斯条件下突出现象的存在性和合理性,在突出源区低瓦斯条件下,异常地应力以及煤体坚固性系数起着主导作用;另一方面,对于极破碎的构造煤来说,一旦达到一定开采深度,就会发生低瓦斯突出现象,此时瓦斯压力0.74 MPa就不能作为判定是否发生突出的依据。     

煤与瓦斯突出模拟试验系统的设计

煤与瓦斯突出的主要驱动因素包括瓦斯压力和地应力。为对瓦斯压力与地应力的控制效应进行研究,设计了煤与瓦斯突出模拟试验系统,包括单瓦斯压力试验机和瓦斯压力、地应力综合试验机。该试验系统可对煤样施加2MPa的瓦斯压力和40MPa的地应力,与已有的煤与瓦斯突出模拟试验系统相比,其技术特点是可控性强、加载能力高,采用数据记录和图像记录同步的方法,实验结果更准确。     

不同含水率条件下煤与瓦斯突出的声发射特性

采用自主研发的大型煤与瓦斯突出物理模拟试验台和美国物理声学公司PAC(physical acoustic corporation)生产的PCI-2声发射测试分析系统进行了不同含水率条件下煤与瓦斯突出物理模拟试验,对突出过程中的声发射特性进行了分析。结果表明：在瓦斯压力相同的条件下,突出过程产生的声发射事件计数率和累计计数随含水率的升高而降低,且瓦斯压力较低时,声发射事件对煤体含水率变化更为敏感;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件能量率和累计能量均随含水率的升高而降低;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件的最大幅值、高幅值事件的计数率等都随含水率的升高而降低,且声发射事件计数的集中区域有从大幅值向小幅值转移的趋势;在含水率相同的条件下,突出过程高能量、高幅值的声发射事件总数随瓦斯压力升高而增大。     

富润煤矿煤与瓦斯突出危险性预测

通过对煤层煤样的各项单项指标的测定,包括相对瓦斯压力,煤的破坏类型,煤的坚固性系数,煤样的瓦斯放散初速度,最后结合煤的初始释放瓦斯膨胀能指标对煤层的突出危险性进行综合性预测。     

滑动构造对马岭山矿区二1煤层瓦斯突出的控制作用

为查明滑动构造下马岭山矿区煤层突出的特点和控制突出发生的因素,采用瓦斯地质分析和实验室参数测定相结合的方法,通过与其他矿井煤层参数的对比,研究滑动构造对马岭山矿区发生煤与瓦斯突出的影响因素。结果表明,受滑动构造的控制,马岭山矿区瓦斯赋存特征为：在瓦斯风化带下限周围,煤层瓦斯含量梯度较未受滑动影响煤层增大5.1倍。矿区煤体强度极低,多数煤的坚固性系数小于0.3,煤的孔隙率与未受滑动构造影响煤层相比下降了60%。控制突出发生的主要因素为煤层厚度,矿区内突出均发生在煤厚大于3 m的区域。这些特点使矿区内矿井往往从低瓦斯矿井直接升级为煤与瓦斯突出矿井。     

基于气体驱动煤与瓦斯突出试验系统的研制与应用

为进一步研究气体驱动对构造带发生煤与瓦斯突出的影响规律及其孕灾机理,自主研发了“基于气体驱动的多场煤与瓦斯突出试验系统”,其主要由加载系统、三轴压力室、快速泄压系统、温控系统、数据采集系统、声发射监测系统、辅助系统等组成。该试验系统主要功能:① 可进行不同温度、不同瓦斯压力下标准型煤和原煤试样的煤与瓦斯突出试验;② 能进行不同尺寸煤样的突出试验,并能采用不同尺寸的突出口,控制突出强度;③ 将声发射探头安装在三轴室的压头内,使探头与试验系统一体化;④ 可通过次压力室的透明结构观察突出全过程;⑤ 试验系统含有多级压力室,改变突出口外部的气体压力,诱发延时突出。试验结果表明:气体压力对煤样有较明显的粉化作用,原煤煤样的突出现象更接近现场实际,突出后不仅存在粉化的煤粉,还有大量的大颗粒煤粉和小煤块,从而出现封堵突出口、抑制突出的现象。     

煤与瓦斯突出煤层采煤技术研究

根据煤与瓦斯突出工作面掘进期间瓦斯突出危险性、瓦斯涌出特点及回采瓦斯预抽效果等资料的综合分析 ,对回采工作面进行块段划分 ,并有针对性地采取工作面瓦斯抽放、浅孔松动爆破、控制回风流瓦斯浓度等防治煤与瓦斯突出措施 ,有效地防止了回采期间煤与瓦斯突出     

宋楼矿煤与瓦斯突出危险性评价

以宋楼矿为例,分析了宋楼矿的地质构造特征,研究了该矿动力现象发生情况,找出了邻近矿井发生突出的控制因素,现场实测了大量的瓦斯基础参数,查明了该矿的瓦斯赋存规律,在此基础上评价了宋楼矿的突出危险性,该成果对于提高防突措施的有效性和针对性具有一定的参考价值和指导意义.     

煤与瓦斯突出预测的一个新指标

煤与瓦斯突出是煤矿主要瓦斯灾害事故类型之一。目前,国内煤与瓦斯突出预测主要是根据瓦斯动力现象特征和基于煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、坚固性系数与瓦斯放散初速度的四参数法。四参数法规定,4个参数均超过各自的临界值才能定为突出煤层;瓦斯压力的临界值为0.74 MPa。但实践表明,瓦斯压力小于0.74 MPa 也曾多次发生突出。本文用可压缩流体力学的观点分析了突出机理;采用多相连续介质力学中的应力分析法建立了煤与瓦斯突出预测的一个新指标 F,并给出了有关参数的计算方法;案例分析表明,所得结果符合实际。     

石门揭露突出煤层冻结温度场的实验研究

针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,设计了室内水泥槽模型煤体冻结实验,分析了注液冻结后水泥槽中煤体温度、物理力学性能与冻结时间的关系。实验表明：槽中煤体形成以冻结管中心为圆心、半径为R沿径向随时间扩展的冻煤圆柱。槽中煤、瓦斯和水三相体最终变成坚硬冻结体,极大提高了其抗压强度和弹性模量等力学性能。实验论证了注液冻结石门...     

Coal damage mechanism in the developing process of coal and gas outburst

Based on the damage analysis of elliptical aperture, the mechanism of coal damage in the developing process of coal and gas outburst was researched. The results show that the damage to coal by gas is mainly caused by the concentrated tensile stress appearing near the endpoint of the pores. Fractures in coal, gas pressure, ground stress and the tensile strength of the coal matrix are the major controlling factors of this kind of damage. When the ground stress releases abruptly and the gas pressure is high, tensile failure will occur around the endpoint of the small pores due to gas pressure, and the coal may be broken up like powder; this is called pulverization. Otherwise, when the gas pressure is low, the tensile stress can only occur around the endpoint of the large pores and fractures due to gas pressure, the fractures in coal extend and link together, the fracture extension direction is statistically perpendicular to the direction of the minor principal stress. This kind of damage is shown as the stratified spall around the outburst hole. Supported by the National Basic Research Program (973) of China (2005CB221503); the Key Project of Natural Science Foundation of China (50534080)