坪湖矿煤与瓦斯突出原因分析

分析了坪湖煤矿历年来发生的煤与瓦斯突出事故的原因,有利于今后坪湖矿采取针对性的措施防治煤与瓦斯突出.     

煤与瓦斯突出后灾害气体影响范围试验研究

为确定煤与瓦斯突出事故发生后处于爆炸极限内的瓦斯分布区域,避免在此区域布置机电设备,降低突出后发生瓦斯爆炸的危险性,根据矿井的实际参数,设计相似模拟试验,建立在巷道风流作用下的突出气体运移扩散模型,并结合实际煤与瓦斯突出强度和通风条件,分析了突出后高浓度瓦斯的时空分布规律。研究结果表明:各测点监测的气体量与监测距离呈负指数关系,紊流扩散系数与实测值基本一致,灾害气体到达各测点的初至时间和监测距离均呈现良好的线性关系;风量为648 m3/min,断面面积为9 m2条件下,突出10 000 m3瓦斯后,距离突出源563 m以内的巷道区域为瓦斯爆炸危险区域,0~290 s内发生瓦斯爆炸危险性最大,而在距离突出源563 m以外的区域布置机电设备,巷道发生瓦斯爆炸的危险性较小。     

构造煤变形能及在煤与瓦斯突出中的作用

煤与瓦斯突出是一种以煤体变形能与瓦斯膨胀能共同驱动的煤岩动力灾害,尽管突出的综合作用假说已被广泛认可,相比于瓦斯膨胀能,煤体变形能在突出中的作用总被忽视。为了确定煤体变形能在突出中是否可以被忽略,对霍多特和郑哲敏的研究(突出能量领域的代表性成果)开展了系统回顾与讨论,认为霍多特提出的突出激发能量判据以煤体变形能为核心,而郑哲敏的数量级对比结果不能作为变形能可以被忽视的证据。大部分煤与瓦斯突出事故发生在构造煤层中,为揭示构造煤变形能在突出中的贡献,开展了煤体循环载荷实验与三轴破坏同步声发射监测实验,实验结果表明：与原生煤的线性、小变形特征不同,构造煤的加卸载曲线具有非线性、大变形的特征,构造煤的变形能与应力不再符合平方关系。基于土力学临界状态模型,构建了适用于构造煤非线性特征的变形能理论计算模型,该模型反映了煤体变形能与应力间的幂函数关系,确定了构造煤的幂指数主要为1.1～1.3,原生煤的幂指数主要为1.7～1.9,进一步表明构造煤的性质与土体更相似,而原生煤的性质更接近理想弹性体。尽管在相同应力水平下,构造煤的变形能更大,但构造煤在失稳后的对外释放能量很低,表现为损伤破碎时几乎不产生声...     

基于双巷掘进煤与瓦斯突出运移规律分析

结合某矿2201 W工作面实际工况,建立突出瓦斯运移模型,分析了瓦斯突出浓度与时间的变化关系,获得理想条件下的数值解析式并模拟分析运输平巷和回风平巷的瓦斯突出运移规律,确定运输平巷更易受到煤与瓦斯突出的影响,需加强对运输平巷煤与瓦斯突出的预防.     

单一煤层钻孔割缝卸压增透的非连续变形分析（DDA）模拟

为了进一步研究“钻-割-抽”一体化技术的卸压效果,以非连续变形分析为手段,并引入大变形理论对DDA源程序进行了二次开发,建立煤层钻孔割缝的数值模型,对煤层钻孔割缝的卸压效果进行分析,进一步解释了工程中的“瓶塞效应”机理;考察了缝槽的高度、宽度以及构造应力对卸压效果的影响,指出相对于缝槽高度,缝槽宽度的变化对卸压效果的影响可以忽略;构造应力的增加,使卸压效率降低,应增加割缝的高度。此外,还给出了多个缝槽切割后煤层应力释放情况。     

用电磁辐射法非接触预测煤与瓦斯突出

简述了煤岩体受载破坏变形时产生电磁辐射的规律和产生的机理 ,分析了电磁辐射法预测煤与瓦斯突出的原理 ,并用KDB5本安型煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪在现场进行了实测。结果表明 ,采用电磁辐射法非接触预测突出是一种很有发展前途的地球物理方法。     

煤与瓦斯突出危险煤层卸压开采可行性分析

煤与瓦斯突出危险煤层是矿井开采的严重灾害之一。结合贵州某矿具体地质条件,运用比值判别法、"三带"判别法、围岩平衡法和数理统计法对上行式卸压开采方式进行了理论分析;运用UDEC和FLAC3D数值模拟软件分别对上覆岩层运移和裂隙演化规律与被保护层应力分布进行了分析。综合分析证明下保护层的开采可以对被保护层的矿山压力和瓦斯压力起到有效的卸压作用。     

四起特大煤与瓦斯突出事故分析

<正> 1988年全国矿山发生了四起特大煤与瓦斯突出事故,而且均发生在国营煤矿。这四起事故是:四川华莹煤矿“1·15”突出事故、河南徐庄煤矿“4·19”突出事故,重庆鱼田堡煤矿“10·16”突出事故和贵州化处煤矿“12·8”突出事故。1、1988年1月15日18时10分,四川华莹煤矿(劳改矿)水田坝井+500m 水平集中石门揭穿西翼 K_1煤层时。发生煤与瓦斯突出。突出煤量130t,瓦斯6240m~3,13名在押犯死亡,2名受轻伤。本起事故发生的直接原因是在未完全揭开突出煤层前,错误地安排石门两头同     

地质构造物理环境对煤与瓦斯突出的影响综合分析

通过对构造煤特征、构造应力场特征、地质构造带煤层瓦斯赋存规律和构造组合特征的综合论述,分析了地质构造物理环境对煤与瓦斯突出的影响。分析表明:构造煤分层的存在为煤与瓦斯突出的初始激发和持续发展创造了有利条件,地质构造破坏复杂程度、构造带煤层瓦斯赋存状态、构造应力场叠加和构造煤发育是影响突出发生的关键因素,增加了突出发生的危险性。提出了构造物理环境和采掘活动等扰动因素的综合作用控制地质构造带的煤与瓦斯突出。     

瓦斯压力对原煤渗透特性的影响

以松藻煤电公司渝阳煤矿8号突出煤层原煤试样为研究对象,利用实验室研制的三轴渗透仪,进行不同轴压围压条件下瓦斯压力对突出原煤渗流特性试验。试验结果表明,瓦斯渗流速度随着瓦斯压力的增加而增加,呈显著的二次多项式函数关系;随着瓦斯压力的增加,突出煤体的渗透率呈现出先减小后增大的趋势,具有明显的Klinkenberg效应;渗透率随瓦斯压力的增加呈“V”字形变化,具有明显的阶段性;随着瓦斯压力的增加,Klinkenberg系数b与绝对渗透率Kg之间呈显著的幂函数关系;瓦斯压力p与渗透率K之间呈显著的二次多项式函数关系。     

煤与瓦斯突出强度和瓦斯量的计量方法

针对我国瓦斯突出特征参数确定中存在的主要问题,通过实测和分析,阐述了瓦斯突出强度的计量原则,提出突出煤岩量的计算方法,介绍了突出发生后的瓦斯涌出规律,提出瓦斯涌出量的计算方法.为统一和规范煤与瓦斯突出特征参数提供了技术途径,为煤矿突出后的现场勘查、资料记录与分析和突出矿井的鉴定提供了参考.     

非均质煤层瓦斯渗流的SPH方法模拟研究

应用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法对煤层瓦斯渗流进行模拟研究。针对非均质煤层瓦斯瞬态渗流问题,利用Fortran语言编制了变系数瓦斯渗流偏微分方程的求解程序,通过虚粒子法处理边界条件,构建了无网格性质的SPH瓦斯渗流模型。进行了不同原始瓦斯压力和透气性系数时常系数渗流方法下结果的误差分析,同时考虑透气性系数受矿山压力及Weibull分布影响的非均质煤层,分析了非均质煤层中瓦斯压力及涌出量的变化规律。模拟结果表明：应用SPH方法能很好的模拟煤层的瓦斯渗流;矿山压力影响以及透气性系数按Weibull分布赋值的非均质煤层都会导致瓦斯渗流的非线性。     

神经网络计算方法在煤与瓦斯突出预测中的应用

准确确定煤与瓦斯突出是对矿井安全生产十分有益的事。由于影响煤与瓦斯突出的因素很多，用传统方法很难对其进行准确预测。神经网络技术是一门在20世纪80年代中期兴起且在近年迅速发展的前沿交叉学科。它是以模拟大脑的思维方式进行计算的，比较善于处理多因素问题，因此用神经网络技术对煤与瓦斯突出进行预测是有一定的研究价值的。     

瓦斯涌出异常预报煤与瓦斯突出

通过对掘进工作面突出前夕煤壁瓦斯浓度变化规律的研究,提出了利用瓦斯浓度变化预报煤与瓦斯突出的方法,并建立了突出预报数学模型.研究表明：对瓦斯浓度序列的移动平均线、振幅、频次和方差等几个方面的综合评判,可预报掘进工作面突出的发生,并以潘一矿突出实例进行验证,表明在突出前2.5 h瓦斯浓度变化出现异常,根据这一异常可实现突出预报.     

非均布荷载条件下煤与瓦斯突出模拟实验

使用大型煤与瓦斯突出模拟实验装置,模拟不同集中应力区应力水平条件下的型煤试件的煤与瓦斯突出,探索集中应力区应力水平对煤与瓦斯突出特性的影响规律.通过对实验结果的分析,认为应力集中区应力水平的变化对煤与瓦斯突出有着重要的影响作用,具体表现在：随着集中应力区应力值的增加,煤与瓦斯突出的强度增加,抛出的煤体被破碎的效果也更为明显,而且突出后煤体的温度降低量也越大;另外,集中应力区应力水平对突出孔洞与煤层的夹角也有一定的影响作用。     

煤与瓦斯突出区域预测方法及应用

准确选取瓦斯突出区域预测指标是保证矿井高精度突出区域预测的关键。文章分析了影响煤与瓦斯突出的各种因素,把指标预测法和瓦斯地质方法结合起来,提出了以构造软煤和瓦斯含量作为瓦斯突出区域预测的两项指标,为矿井安全管理、提高安全经济效益提供技术依据。并以张集矿为例,利用选取的预测指标,实现了该矿的瓦斯突出区域预测。     

煤与瓦斯突出的地质动力系统失稳判据研究

针对碎软突出煤层瓦斯抽采效率低的问题, 提出采用大直径钻孔抽采瓦斯以降低煤层瓦斯含量、预防瓦斯突出灾害。以瓦斯吸附运移、煤体变形和损伤的控制方程为基础, 建立碎软含瓦斯煤层应力损伤—渗流耦合模型, 反映瓦斯与煤层的耦合响应。利用COMSOL Multiphysics软件模拟研究碎软煤层大直径钻孔围岩损伤演化及瓦斯运移规律, 分析钻孔附近损伤区域内瓦斯含量变化及不同钻孔间距的抽采达标情况, 对大直径钻孔间距进行优化。研究结果表明: 大直径钻孔周围煤体中出现了较大范围的损伤破坏区, 其渗透率大幅度增高, 使瓦斯能够快速从损伤区域的煤体内运移至抽采钻孔中, 为碎软煤层瓦斯高效抽采创造了条件。确定钻孔间距6 m、孔径300 mm的大直径钻孔进行瓦斯预抽, 煤层瓦斯含量小于6.2 m³/t, 满足抽采达标条件, 同时可降低施工费用。

     

煤与瓦斯突出危险性电磁辐射异常判识方法

基于工作面煤与瓦斯突出前兆电磁辐射变化规律,运用系统辨识、动态测试数据处理和数理统计等非线性理论,建立了工作面煤与瓦斯突出危险性电磁辐射异常判识模型,提出电磁辐射异常判别准则,并应用于工作面煤与瓦斯突出危险性预测.结果表明：电磁辐射异常判识模型具有较高的预测精度,其实现了工作面煤与瓦斯突出危险性的连续动态趋势预测.     

基于FTA方法的煤与瓦斯突出危险性评价研究

煤与瓦斯突出事故已被广泛研究,基于FTA方法的突出专项危险评价极少被涉及。依据煤与瓦斯突出综合假说和事故因果理论,本文提出了煤与瓦斯突出概念模型;基于FTA方法构建突出事故树基本模型。以大兴煤矿为工程实例,结合地质构造因素与突出事故树基本模型,建立了大兴矿突出事故树模型,通过最小割集、最小径集与结构重要度的计算,来评价该矿突出路径、危害程度及防治措施,完成煤与瓦斯突出危险专项评价。