急倾斜特厚煤层无机源CO_2突出防治技术

煤与CO2突出有别于煤与CH4突出,近年来因其在国内外发生较少而研究不多,但在窑街煤田它时刻威胁着矿井安全生产,根据以往窑街三矿发生的突出事故以及理论和实验分析了煤对CO2吸附量大于对CH4、N2的吸附量,煤与CO2突出的能量要大于煤与CH4突出,总结了窑街煤田CO2气体的无机来源,进行了突出危险性区域划分,得出了不同区域的煤与CO2突出危险性。在突出危险区急倾斜特厚煤层条件下,提出了采用水平分层开采与预抽煤层瓦斯方法,根据残余瓦斯含量检验预抽效果,实现了矿井的安全高效生产。     

地质构造对煤与瓦斯突出危险性影响研究

煤与瓦斯突出危险性受多种因素影响,其中地质构造对煤与瓦斯突出起着决定性作用。地质勘探关于煤与瓦斯突出的研究主要聚焦在宏观地质构造及其组合以及微观地质变化2个方面。通过深入研究宏观断层构造对煤与瓦斯突出的控制原理,分析了断层构造区煤层瓦斯赋存、煤层孔隙特性、煤层瓦斯吸附-解吸特性对煤与瓦斯突出危险性的影响效应,为煤与瓦斯突出灾害的防治提供理论参考。     

煤中多组分混合气体竞争吸附研究现状及工程应用

煤对气体的吸附特性是煤岩瓦斯动力灾害防治、提高煤层气采收率(ECBM)等研究的基 础。 煤层气中不仅含有CH4,同时含有CO、CO2、H2S以及其他烷烃类气体。 在注气开采煤层气 和煤层主动式瓦斯压力测定等工程中,不同气体由于吸附能力的差异会发生竞争吸附行为。 首 先,分析了煤中气体竞争吸附的机理,对比分析煤基质中多组分气体吸附平衡预测模型,并探讨 了竞争吸附的影响因素、吸附膨胀特性以及吸附动力学行为。 其次,结合现有研究阐述了CO2ECBM过程中的煤层渗透率降低、衍生的突出灾害风险以及超临界CO2 吸附等问题。 最后,对煤 中多组分气体吸附平衡预测模型、煤岩动力灾害防治、ECBM及PSA变压分离技术等工程应用进 行了探讨。     

巨厚火成岩对下伏煤层瓦斯赋存的控制作用

为了研究巨厚火成岩对下伏煤层瓦斯赋存的控制作用,以海孜煤矿10煤层火成岩不同覆盖厚度区域所取5个煤样为研究对象,测定了坚固性系数、瓦斯放散初速度、瓦斯吸附常数、突出危险性指标K值等参数随火成岩覆盖厚度的变化,同时采用工业分析、CO2测微孔、电镜扫描、显微组分分析、镜质组反射率测定等方法研究了火成岩对煤质、孔隙结构的影响。结果表明:巨厚火成岩分布对下伏煤层煤质及瓦斯赋存具有控制作用,其热演化和热变质作用提高了10煤层变质程度,10煤层由无火成岩覆盖区的长烟煤逐渐演化为巨厚火成岩覆盖下的瘦煤;随上覆火成岩厚度增加,10煤层微孔发育,吸附和储集瓦斯的能力增强,瓦斯含量增加;火成岩侵入带来的挤压作用使厚覆盖层下煤层强度降低,局部更易形成软煤分层,增加了煤与瓦斯突出危险性。     

高瓦斯煤层的物性参数研究

煤与瓦斯突出是一种复杂的多因子瓦斯动力灾害,主要与煤体的瓦斯吸附解吸特征及突出危险性结构组成、力学特性、瓦斯赋存等一系列因素有关。为了研究煤体瓦斯的吸附解吸特性及突出危险性,通过对某煤矿4个采样点取样,并进行了工业性分析、煤岩学分析与孔隙结构分析,测定了煤样的瓦斯特征参数,为研究煤层瓦斯赋存状况、确定煤与瓦斯突出危险性敏感指标提供借鉴。     

大淑村煤矿煤与瓦斯突出和瓦斯地质因素影响分析

通过对大淑村煤矿2号煤层煤与瓦斯突出特征的分析,确定了煤层瓦斯和地质构造为2号煤层煤与瓦斯突出的主控因素。在此基础上,研究了煤层瓦斯赋存条件,揭示了大淑村煤矿2号煤层煤与瓦斯突出灾害严重的原因;分析了2号煤层瓦斯含量、地质构造和煤与瓦斯突出的关系,确定了2号煤层具备突出危险性的最小瓦斯含量和地质构造影响范围,为大淑村煤矿煤与瓦斯突出防治提供了理论指导。     

主动测压法测定煤层瓦斯压力中补偿气体的选择

为选择合适的气体作为主动测压法测定钻孔煤层瓦斯压力中的补偿气体,从煤对CH4、CO2和N2的吸附性研究入手,证实了煤层对CH4和N2的吸附-解吸是可逆的,而对CO2的吸附解吸是不可逆的,并分析了CO2作为补偿气体对CH4的吸附-解吸平衡产生的影响,最终提出了N2更适合作为补偿气体。通过现场实践表明：CO2作为补偿气体测得的瓦斯压力存在一定的误差,误差可达0.05～0.20 MPa,而N2作为补偿气体时误差较小,能够较准确测得煤层原始瓦斯压力。     

水力压裂技术在难抽放煤层中的应用

为了有效提高瓦斯抽采效果,对三2煤层瓦斯地质条件进行了研究,采用水力压裂技术,设计了本煤层及胶带运输巷水力压裂试验孔,建立了水力压裂抽放系统。研究结果表明,通过对煤层的注水致裂,增加了煤层渗透率,提高了抽采量,降低了煤与瓦斯突出危险性。     

水力压裂技术安全高效石门揭煤实践

对于瓦斯含量高、透气性差的煤与瓦斯突出煤层,石门揭煤难度高、危险性大、耗时长等问题严重制约矿井安全生产并影响正常采掘部署。针对这一情况,对渝阳煤矿N3704中部2#上山揭煤中采用高压水力压裂,使煤层原生裂隙扩张并产生新的裂隙通道,起到卸压增透的作用,从而提高煤层瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性。     

16201~(-1)综采放顶煤工作面防治煤与瓦斯(CO_2)突出危险研究

窑街煤电公司一号井六采区16201-1工作面布置在突出煤层区域内,设计工作面采用综采放顶煤采煤方法,在采取一系列防治煤与瓦斯(CO2)突出措施后,排除了煤与瓦斯(CO2)突出危险,在掘进及回采过程中没有发生突出现象,证明了对该工作面采取的防治煤与瓦斯(CO2)突出措施及措施效果检验排除煤与瓦斯(CO2)突出危险的结论是可靠的,对今后突出煤层综采放顶煤工作面防治煤与瓦斯(CO2)突出危险研究将有一定的借鉴意义。     

驱替置换煤层甲烷的注气影响半径及其在不同方向上的差异性

注气置换驱替煤层甲烷是煤层强化预抽的一种新理念,并在阳泉矿区试验成功。采用实测法测定了石港煤矿15#煤层注气驱替置换煤层甲烷影响半径,发现注气影响半径在煤层的层理方向和垂直层理方向上存在差异性,并对此进行了分析,提出布孔建议以避免驱替置换盲区,更好地实现煤层消突。     

不同吸附气体对煤的渗透率的影响

对电容器的内外部故障及对应的保护方式进行了分析,明确了现行电容器保护的整定原则,从一、二次设备协调一致的角度对电容器不平衡型继电保护进行了分析比较,给出了该类保护的选型技术原则。文章分别以CH4,CO2及He为吸附气体,进行了相同实验条件下煤的三轴渗流实验,分析和探讨了上述气体对煤的渗透率的影响规律,实验结果对研究煤矿瓦斯抽放与瓦斯突出具有一定的现实意义。     

煤层地质异常区域掘进防突技术

针对瓦斯地质异常区域煤层特点,分析了异常区域执行防突措施存在的问题;研究了地质构造异常区域防治煤与瓦斯突出的技术原理、方法;确定了预测突出危险性指标;应用地质前探、超前排放、浅孔抽放瓦斯和卸压综合防突方法,现场实践表明,在突出危险性较大的煤层地质异常区域进行卸压、排放瓦斯,使原始高地应力场发生改变,并使高地应力场沿巷道掘进方向向前方煤体和巷道两帮深部转移,提高了煤层透气性,减少了突出势能,能够有效防治煤与瓦斯突出。     

煤层瓦斯抽放防突机理研究

通过分析造成煤层瓦斯突出产生的地质、煤体本身的物性、采场应力等原因,得出煤层的渗透性是影响瓦斯抽放防突的主要因素,并讨论了煤层瓦斯抽放对防突作用的影响,为煤层瓦斯抽放防突提供参考。     

青山煤矿瓦斯突出特征和规律

通过对青山煤矿煤与瓦斯突出特征的总结和分析,阐明了煤与瓦斯双突的因果关系,对如何解决矿井生产过程中煤与瓦斯突出的重大隐患具有重要的指导性,有利于矿井的安全生产。     

大河边向斜地质构造对煤与瓦斯突出的影响

为了对大河边向斜内煤与瓦斯突出进行区域预测与防治;根据向斜内煤层突出的特点,地质构造特征,地应力作用,煤层厚度及产状变化、煤层透气性的实测数据分析,探讨了向斜南北部及中部煤层突出的差异,研究了大河边向斜煤层突出机理.结果表明高瓦斯和封闭性好的地质条件是瓦斯突出的物质基础,压性和压扭构造等地质构造的发育及地应力作用是导致突出的重要因素,在向斜中部C409,C407,C406突出危险性最大,在向斜北部C409,C601突出危险性最大,在南部煤层突出危险性小;该成果对大河边向斜内进行煤与瓦斯突出区域预测与防治具有指导意义.     

低透气性强突出煤层瓦斯抽采导流通道的构建及应用

基于芦岭煤矿低透气性强突出煤层瓦斯治理的需要,提出了地面钻井压裂抽采以削弱突出危险、保护层开采以消除保护范围突出危险和穿层钻孔强化抽采以消除保护边界外突出危险的瓦斯治理顺序,考察研究了对应抽采技术导流通道的特征及应用效果。结果表明,地面钻井压裂抽采,砂层是瓦斯抽采的导流通道,单个钻井长期可获得1 500 m 3 /d的煤层气产量;保护层开采,层间离层裂隙是瓦斯抽采的导流通道,煤层透气性可提高1 930倍;穿层钻孔群排煤抽采,孔群间的连通裂隙是瓦斯抽采的导流通道,单孔平均瓦斯流量可增加4倍,煤层透气性可增加200倍以上。     

永盛煤矿南井主采煤层煤与瓦斯突出危险性评估

选用永盛煤矿南井主采2#和9#煤层作为研究对象,根据该煤层最大瓦斯压力和煤样瓦斯基本参数测试结果,评估其突出危险性。测试结果表明:永盛煤矿南井2#和9#煤层突出危险性单项指标和综合指标均超过了《防治煤与瓦斯突出规定》规定的临界值;该井田范围内无明显直达地面的断裂构造,瓦斯难以从构造带释放;煤层埋藏较深且上覆岩层大多为透气性差的岩层,瓦斯保存条件较好。分析确定永盛煤矿南井2#、9#煤层为具有煤与瓦斯突出危险性煤层。     

晨光煤矿煤与瓦斯突出危险性预测

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全的重要灾害之一。煤与瓦斯突出矿井的突出危险性预测评估工作,对规范矿井生产、科学制定矿井瓦斯灾害防治措施、指导保证生产安全有着十分重要的意义。通过对煤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),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。     

水力压裂增透技术在瓦斯抽采中的应用

为了提高低透气性煤与瓦斯突出煤层的瓦斯抽采量,达到抽采消突的目的,新元矿进行了底抽岩巷穿层钻孔水力压裂增透技术试验。试验结果表明:压裂前后瓦斯抽采浓度提高了14倍以上,瓦斯抽采纯量提高了18倍以上,水力压裂能够较好的改善煤层透气性,提高本煤层瓦斯抽采钻孔抽采浓度及抽采纯量。