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。     

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。     

钻屑瓦斯解吸指标与瓦斯含量关系的实验研究

依据煤矿钻屑瓦斯解吸指标K1值的测定原理,对山西晋城大宁煤矿3#煤层的6个煤样进行了K1与瓦斯压力p关系的测定,结合实测煤样的工业分析参数,研究了钻屑瓦斯解吸指标K1随煤层瓦斯含量W的变化特性,结果表明:钻屑瓦斯解吸指标K1与煤层瓦斯含量W之间有显著的相关性,两者之间呈现很好的指数函数关系,且在瓦斯含量低值区两者符合线性关系。     

钻屑瓦斯解吸指标与瓦斯含量关系的实验研究

依据煤矿钻屑瓦斯解吸指标K1值的测定原理,对山西晋城大宁煤矿3#煤层的6个煤样进行了K1与瓦斯压力p关系的测定,结合实测煤样的工业分析参数,研究了钻屑瓦斯解吸指标K1随煤层瓦斯含量W的变化特性,结果表明:钻屑瓦斯解吸指标K1与煤层瓦斯含量W之间有显著的相关性,两者之间呈现很好的指数函数关系,且在瓦斯含量低值区两者符合线性关系。     

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。     

钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标预测突出的应用研究

对钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标进行了理论分析,论述了钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在预测煤与瓦斯突出危险性应用中的影响因素。在此基础上,提出了一些减小指标测定误差的建议措施。     

突出预测指标S_(max)、K_1临界值确定方法的探讨

根据影响煤与瓦斯突出的地应力、瓦斯、煤的物理力学性质等因素,分析了钻屑量、钻孔瓦斯涌出初速度、钻屑瓦斯解吸量和钻屑瓦斯解吸特征各指标预测突出的可行性及临界值确定方法的可能途径。着重从理论和实验分析钻屑瓦斯解吸特征临界值的确定,并给出了关系式。     

深孔定点快速取样技术在钻屑瓦斯解析指标 K1值测试中的应用

钻屑瓦斯解析指标K1值是综合反映煤层瓦斯含量及卸压初期瓦斯解吸速度大小的指标,是确定煤层局部突出危险性程度的关键参数,对煤与瓦斯突出灾害防治起到了重要作用。本文针对煤矿采用麻花钻杆机械排渣取样方法取样测试K1值过程中存在的无法准确确定取样位置和煤样暴露时间,有效测试深度浅,现场测值与实际情况误差较大等问题,利用基于反循环钻进原理研发的深孔定点快速取样技术及装置对K1值合理有效取样测试深度进行了研究。研究结果表明：深孔定点快速取样技术利用双壁钻杆的中心管将钻孔底部煤样快速排出,所取煤样中未掺混钻孔壁上的煤粉,达到了定点取样的要求,保证了测定煤样的有效性,且取得足够数量的煤样时间不超过2min,有效降低了煤样暴露时间,可以有效提高时K1值的有效测定深度及测定结果的准确性,在仲恒煤矿和湾田煤矿采用深孔定点快速取样技术可增加钻屑解吸指标K1值有效测试深度至30m。     

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。     

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。     

可解吸瓦斯含量的影响因素及修正补偿研究

针对定点取样过程中压风进钻的风压扰动对煤层瓦斯原始含量的影响以及停风后取样测定含量的时间,采用现场测定和实验室研究相结合的方法展开研究。压风进钻见煤后直接取煤样测定含量过程中,破碎解吸量会小于停风一段时间后的解吸量,在停止压风进钻后破碎解吸量迅速上升,2 h后上升的速度逐渐减小直至趋于恒定;井下直接解吸量的测定在压风进钻停风1.5 h后开始用取芯管取煤样为宜。为了加快进度,也可以在直接测定后采用y=24.74+0.26x(其中,y为恒定后的井下直接煤层瓦斯解吸量,x为修正时间)对井下煤层瓦斯解吸量进行修正;实验室破碎解吸量的测定在压风进钻停风后2 h取煤样测定为宜,也可以在不停风测定的基础上加上瓦斯含量为0.2 m³/t的修正量。     

井下钻屑解吸瓦斯时瓦斯损失量的探讨

为了测定煤屑在解吸时的瓦斯损失量,对淮南矿区丁集矿做了井下煤屑瓦斯解吸实验,采样方法采用风力排屑,直接从孔口接取煤样,在采样地点对采样煤屑做等压解吸实验,取煤屑自然解吸初期前20 min作为参考时间段;从而推导出在解吸初期煤屑解吸初速度与解吸时间段关系为q=0.035 t-0.45,瓦斯损失量与暴露时间的经验公式为Qs=0.064t00.55。     

煤层瓦斯含量测定方法评述

煤层瓦斯含量是煤矿瓦斯主要基础参数,对瓦斯含量测定的准确度影响到矿井的设计及安全生产管理,科学实验。对国内外煤层瓦斯含量测定方法的研究和应用情况作了介绍,并侧重对我国煤层瓦斯含量的应用情况加以描述。并重点指出,当前我国用直接法在地勘及井下钻孔中采集煤样测定瓦斯含量时,煤样暴露初始解吸瓦斯损失量计算中的不准确性,并指出在采集煤样时的改进意见。     

反转密封取样装置

直接法测定煤层瓦斯含量中,如何减少或准确推算损失瓦斯量是一个亟待解决的问题。从缩短取样过程中煤样暴露时间角度出发,设计了一种反转密封取样装置,并在祁南煤矿715底板巷24#钻场进行了现场试验。结果表明:该装置能够取到碎屑状煤样,且在取样完成时能够完成对煤样的密封,井下无需转移煤样,直接通过煤样筒利用快接装置进行井下解吸;与传统的岩芯管取芯相比,反转密封取样能够极大缩短取样过程中煤样的暴露时间,井下30 min瓦斯解吸量明显增大,减小了取样过程损失瓦斯量,能够提高直接法测定煤层瓦斯含量的准确性。     

基于瓦斯解吸特性推算煤层瓦斯压力的方法

为了能够准确快速确定煤层瓦斯压力,基于煤层瓦斯解吸特性提出了确定煤层瓦斯压力的新方法.通过对煤屑瓦斯扩散过程理论解的进一步分析得出煤层瓦斯压力与煤屑解吸对1~3mm粒径煤样具有确定关系.解吸测定,通过不同公式对解吸数据的拟合分析发现对数公式能够更好的拟合解吸曲线,从而确定对数公式为最佳拟合公式.对数公式中系数A能够表明煤样在不同瓦斯压力下解吸趋势的差异性,与瓦斯压力具有指数关系.并且在不同暴露时间下其数值可以保持在稳定值,可以利用系数A与瓦斯压力的关系进行煤层瓦斯压力的推算.     

晋城地区煤层甲烷碳同位素特征及成因探讨

对取自沁水盆地南部晋城地区的煤芯样中的解吸气进行了甲烷碳同位素测定.结果表明，随着解吸过程的进行，δ¹³C₁值逐渐变重，δ¹³C₁值和解吸时间呈对数关系，δ¹³C₁值变重趋势具有先快后慢的阶段性特点.取样条件和取样时间对煤层甲烷碳同位素值有较大影响，在某一个时间点所取气样的同位素值不一定代表该井原地气体的同位素值.在采样进行同位素测定时，煤样全部解吸气体的碳同位素的平均值才能代表该井煤层气的原地气同位素值.在实际操作中，可以用罐装煤样气体解吸半量时间点所取气样的同位素值来代表全部解吸气体的同位素平均值.与煤岩热模拟实验所得到的经验公式计算结果比较，晋城地区实测的煤层甲烷碳同位素值偏轻.晋城地区煤层甲烷碳同位素的组成特点受解吸-扩散-运移过程中发生的分馏效应以及其他多种因素的共同制约.     

福达煤矿瓦斯地质影响因素分析

通过福达煤矿井下钻屑解吸法实测8号煤层瓦斯含量,建立瓦斯含量预测方程,运用区域构造演化理论,对福达煤矿瓦斯地质影响因素进行了分析,总结了福达煤矿瓦斯赋存规律。研究表明:褶曲构造、煤层埋深、顶底板岩性、陷落柱和构造煤是影响福达煤矿煤层瓦斯赋存的重要因素;计算出矿井瓦斯梯度为0.0364 m3/(t.hm);8号煤层构造煤总体厚度达0.35 m,并沿煤层倾向呈增厚趋势,构造煤发育是该矿区瓦斯富集主控因素之一。     

本煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究与应用

瓦斯抽放钻孔的封孔深度直接影响抽放效果,合理封孔深度确定的原则就是要最大限度抽出煤体中赋存的瓦斯,提高抽采浓度,避免封孔材料的浪费,同时有利于煤体的卸压。通过现场实测钻屑质量以及打钻过程中的动力现象,确定煤体的应力分布,通过测试不同封孔深度下的抽采瓦斯浓度,确定了瓦斯抽采钻孔合理封孔深度。应用表明:平煤四矿己₁₅-23130回风巷道的合理封孔深度为9～12 m。     

新义矿顺层抽采钻孔合理封孔深度确定和应用

为了确定新义矿顺层抽采钻孔的合理封孔深度,在利用瓦斯解吸指标确定的卸压带宽度的基础上,在原始煤体区布置4组不同封孔深度条件下的试验钻孔,并在试验钻孔抽采不同天数时,使用抽采状态下孔内参数定点测量装置测定孔内4个特征点的瓦斯浓度和负压,分析钻孔轴向瓦斯运移规律;最后通过计算相邻特征点之间的漏气量比例大小,直观的反映出钻孔的漏气区域,综合分析确定了新义矿顺层抽采钻孔的合理封孔深度。通过在新义矿的现场应用表明,该封孔深度是可靠的,可以提高预抽瓦斯的浓度,保证较高的瓦斯抽采效率。