含瓦斯煤体力学特性实验研究

应用了胡少斌博士建立的含瓦斯煤体力学特性测试系统,进行了含瓦斯煤全应力-应变实验和含瓦斯煤吸附膨胀实验。实验结果表明,在有效围压一定的条件下,含瓦斯煤体的力学特性的影响与其瓦斯压力有关,瓦斯压力越大,煤体的弹性模量越低,抗压强度越低,抵抗变形的能力越弱;煤体中冲入吸附性越强的气体,对煤体力学特性影响越大,煤体抵抗变形的能力越弱;在固定轴向载荷和有效围压的条件下,煤体内瓦斯压力越大,煤体膨胀变形的速率越快,并且达到最终破坏的形变量也越小;吸附瓦斯和游离瓦斯的存在加速了裂纹劈裂破坏,使煤体更容易发生剪切滑移破坏。     

煤体瓦斯在声波场作用下的放散特征研究

为了研究声波场作用下的含瓦斯煤体应力演化规律和瓦斯放散特征，使用了自行研制的声波场作用下煤体瓦斯解吸装置，建立了声波场作用下煤体瓦斯放散物理模型，对放散过程中的煤体总压力、瓦斯压力和瓦斯放散速度进行了监测。试验结果表明，声波场作用下的煤体总压力随声波作用时间按照对数规律降低；试验还表明，声波对煤体的机械损伤效应和周期性振动作用能够促进瓦斯的解吸和放散。     

不同瓦斯压力的煤在单轴受压条件下温度变化规律

为了利用煤体温度预测技术预防煤与瓦斯突出灾害,本文依据热力学、渗流力学、岩石力学等学科的基础理论以及煤与瓦斯突出假说,构建了含瓦斯煤的热流固耦合模型.利用COMSOL软件对含瓦斯煤体的单轴加载过程进行数值模拟,主要对不同瓦斯压力状态下的煤体受压后表面的温度变化规律进行研究.结果表明,当煤体内瓦斯压力为0.1 M Pa时...     

饱和度对含瓦斯水合物煤体渗透率影响试验研究

瓦斯水合固化防突方法能高倍固化瓦斯，降低瓦斯压力，并且前期研究表明，水合物的生成填充煤体孔隙，能够提高煤体强度，改善煤体力学性质，有望减弱煤与瓦斯突出危险性。渗透率是检验瓦斯水合物-煤体体系水合固化效果的关键参数，因此利用应力-渗流-固化一体化三轴试验机，开展了3种目数和3种饱和度条件下含瓦斯煤、含瓦斯水合物煤体渗透实验，测定了瓦斯水合物生成前后煤体渗透率；基于含水合物多孔介质渗透率模型，探讨了煤体中瓦斯水合物的分布模式。结果表明：水合物生成后煤体的渗透率降幅为19.9%～93.0%,其中40～60目(0.250～0.425 mm)60%饱和度煤样渗透率降低幅度最大；随着饱和度增加，20～40目(0.425～0.850 mm)及40～60目(0.250～0.425 mm)含瓦斯水合物煤体渗透率均先减小后增大，60～80目(0.18～0.25 mm)煤样始终呈增大趋势；将试验结果与渗透率理论模型对比发现，本试验煤体中瓦斯水合物分布模式以表面胶结型为主，水合物生成对煤体内瓦斯渗流通道的阻塞效果显著。     

煤层处置二氧化碳模拟实验研究

为了研究CO2在煤层中的储存能力与置换驱替CH4特性,利用沁水煤田潞安矿区3号煤层大尺寸(100 mm×100 mm×200 mm)煤样,在确定应力约束条件下,开展了CO2在煤体中的吸附特性与其在含甲烷煤试样中的驱替实验,并对含甲烷煤和不含甲烷煤中CO2的储存特性做了对比分析。结果表明:在模拟真实地应力(围压=轴压=8 MPa)条件与0.5 MPa注入压力作用下,180min内试验煤样中储存CO2量达11.03 L,CO2在测试煤体中的渗透率随其吸附量的增加而减小;在既定的地应力条件和近于14.93 cm3/g煤层平均瓦斯含量条件下,当CO2注入压力由0.5 MPa提高到1.0 MPa时,CO2在试验煤体中的储存量可提高93.00%、储存率提高13.50%、相应CH4的解吸量提高了18.13%;在实验初期,CH4的解吸量高于CO2的吸附量,随注入过程的持续,煤体中CH4的解吸量逐渐趋于平缓且远小于CO2的吸附量;同等条件下,含CH4煤比不含CH4煤可多储存59.29%的CO2,储存率提高了12.51%。     

注入超临界CO2对提高煤层渗透性的影响

为分析注入超临界CO2后,其对低渗透煤的作用,进行了超临界CO2抽提低渗透煤试验及超临界CO2抽提前后煤样的显微CT扫描试验。结果表明:该试验验证了超临界CO2对提高煤层低渗透性的可行性。由于超临界CO2的超强萃取作用,煤基质内少量的极性较低的碳氢化合物和类脂有机化合物被萃取,使煤体孔隙、裂隙增加。根据对超临界CO2试验前后煤样的显微CT扫描试验结果,直观地揭示了超临界CO2试验使低渗透煤内孔隙、裂隙发育程度增大,这充分证明超临界CO2有利于提高煤体渗透性,降低高瓦斯低渗透煤田的瓦斯灾害事故。     

瓦斯吸附作用下煤体爆破裂隙扩展规律研究

为了探究不同瓦斯压力作用下煤体爆破裂隙扩展规律,基于含瓦斯煤体力学性质异于普通煤体的研究成果,利用LS-DYNA有限元软件,在普通煤体物理力学参数的基础上进行强度修正以确定含瓦斯煤体力学参数,对不同瓦斯压力作用下的煤体爆破裂隙扩展进行模拟,并对应力场在普通及含瓦斯煤中传播、衰减规律进行分析。结果表明:煤体粉碎区、裂隙区半径随瓦斯压力增大而增大,裂隙分布更加密集;在爆破近区,含瓦斯煤体单元峰值压力随瓦斯压力增大略微降低,在爆破中远区,单元峰值压力升高,且含瓦斯煤体中应力场衰减速度低于普通煤体,应力作用时间增长,促使煤体破碎。     

含瓦斯煤Forchheimer型非达西渗流实验研究

针对目前非达西渗流在含瓦斯煤三轴应力状态下研究较少的问题,基于Forchheimer型非达西渗流理论,采用自行研制的含瓦斯煤准三轴渗流试验装置,研究了2个煤矿的贫煤煤样在不同围压、轴压条件下Forchheimer型非达西渗流特性并计算了相关参数。研究结果表明,三轴应力状态下煤样中瓦斯气体流速随瓦斯压力梯度的变化而出现明显的Forchheimer型效应。相同介质和流体下,瓦斯压力和三轴应力状态成为煤体瓦斯渗透规律的主要影响因素。不同围压、轴压条件下,瓦斯渗透速度会随瓦斯压力的增大而增大,但其渗透速度的增大速率最终会趋于恒定。相同围压下,非达西渗流因子β随轴压的增大而增大,且β越大,压力梯度与渗流速度之间的非线性关系越明显,而非达西渗透系数K值会有减小的趋势。     

含瓦斯煤层的真实突出危险性及其判别试验

由于含瓦斯煤层突出危险性的判别是预防煤与瓦斯突出的关键,因此通过分析煤层开挖现场的应力和瓦斯条件,提出了煤层"真实突出危险性"的定义,认为含瓦斯煤层如不存在瓦斯卸压带,在应力、煤层原始瓦斯压力作用下的稳定性代表了真实的突出危险性。利用RFPA2D-Flow软件和相似模拟试验方法,以煤体强度为分组指标,研究了各组煤体在应力、瓦斯压力作用下的真实突出危险条件。煤层突出的瓦斯压力-应力临界条件可分为3个阶段:1在低水平应力范围内,应力阻碍突出,此阶段发生的突出主要以瓦斯压力作用为主,应力的增加对煤体起加固作用;2随着应力的增加,应力的作用由加固煤体转变为破坏煤体,应力加剧突出;3随着应力继续增加,突出发生的瓦斯压力降低并基本固定在某一水平,不再随应力增加而变化,此时煤体在高应力作用下发生宏观破坏,煤体状态处于峰后阶段,瓦斯压力的作用主要是破坏具有残余强度的煤体并抛出。最后,根据煤体破坏瓦斯压力-应力临界关系方程,得到了利用煤体强度参数确定煤体真实突出危险性的方法。     

基于能量源-能量耗散理论的突出煤层最优掘进速度判定

以南山矿某工作面为例,对不同工作面掘进速度下的前方煤体内应力状态、煤体的透气性及瓦斯压力(或梯度)分布的变化规律进行了分析,并给出了各参数与距工作面距离的函数关系。最后依据分析结果,利用能量源-能量耗散理论对南山矿某工作面不同掘进速度下的突出危险性进行了判定,给出了安全合理的掘进方案,并取得了成功。研究结果表明:随着工作面掘进速度的提高,前方煤体内的峰前区减小、应力集中系数增加、煤壁附近煤体透气性增强、高透气性区域减小、前方煤体内瓦斯压力梯度增加、低瓦斯压力(或低瓦斯含量)区域减小,煤层突出危险性增强。     

高瓦斯和突出煤层瓦斯抽采技术

我国煤矿瓦斯事故严重,煤层透气性系数低,瓦斯抽采难度大.随着开采深度的增加,煤层瓦斯含量逐渐增高,因此需要研究我国煤层条件下的瓦斯抽采技术.     

家用壁挂式燃气采暖炉耗气量计算方法比较

介绍家用壁挂式燃气采暖炉耗气量的两种计算方法并进行分析比较,为设计方案的选择提供参考.     

高瓦斯采煤工作面的瓦斯综合治理

鸡西矿业集团公司杏花煤矿对高瓦斯采煤工作面进行瓦斯综合治理 ,取得了较好的效果 ,降低了上隅角瓦斯 ,实现了地面集中控制 ,保证了通风系统的安全可靠     

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。     

利用瓦斯涌出量计算瓦斯含量的方法

瓦斯含量是矿井瓦斯灾害预测与防治的基础,利用瓦斯涌出量反算瓦斯含量的方法,可以最大限度地利用矿井瓦斯数据。本文计算了八成矿2个瓦斯含量点,通过与实测数据比较,不需要校正可以直接使用。本文提出的利用瓦斯涌出量反算瓦斯含量的计算公式可以在其它矿井推广应用。     

低瓦斯矿井煤层基本瓦斯参数测定与应用

为了治理低瓦斯矿井工作面回风流及上隅角瓦斯超限问题, 利用工作面瓦斯涌出量、瓦斯参数实际测定法, 实测了工作面瓦斯涌出构成, 其中, 本煤层约占26 0%, 邻近层约占74 0%,并从上隅角集中涌出; 根据实测的煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气系数及钻孔瓦斯流量衰减系数等, 评价本煤层属于极难抽放煤层, 提出了下行风加专用排瓦斯巷和采空区瓦斯抽放2套治理措施。现场应用表明, 高位钻孔法抽放瓦斯效果较好。     

苏里格地区天然气气源比对

通过对凝析油轻烃、储层沥青甾萜烷与源岩吸附轻烃对比的研究,表明苏里格地区天然气来源较为复杂。苏里格地区石盒子组主力产层的油气不仅来自煤系暗色泥岩,煤岩和暗色泥晶灰岩也有贡献,属于多源混合充注。苏里格地区天然气具有多期成藏的特征,即使经历多次构造抬升活动,但早期充注的天然气仍然得以保存。     

矿井瓦斯与人工煤气混合使用的可行性

通过理论分析和现场试验 ,阐述了矿井瓦斯和人工煤气混合使用的可行性。     

突出矿井瓦斯综合治理技术实践

通过现场实践和理论分析,阐述了重灾矿井瓦斯治理的基本方法,分析了瓦斯抽采技术在白皎煤矿的应用及效果。以瓦斯抽采为主的瓦斯综合治理是治理瓦斯的根本方法,白皎煤矿采用了多种瓦斯抽采的方法,取得了较好的瓦斯治理效果。     

浅谈低瓦斯矿井瓦斯管理问题

对低瓦斯矿井,在瓦斯管理方面存在的问题进行了分析,对低瓦斯矿井也应加强与其管理做了提示。