基于低温液氮实验的不同煤体结构煤的孔隙特征及其对瓦斯突出影响

采集淮南煤田3个不同矿区13-1煤层、焦作矿区中马村煤矿二1煤层不同分层的不同煤体结构煤样进行低温液氮吸附试验,分析研究了不同煤体结构构造煤的孔隙特征。由此将构造煤的低温液氮回线划分为H1、H2、H3三类,构造煤的孔隙划分为4类：两端开口的孔,一端开口的孔,墨水瓶形孔和狭缝形孔。碎裂煤中主要为一端开口的圆筒形孔和两端开口的圆筒形孔;碎粒煤和糜棱煤则主要包含狭缝形平板孔、墨水瓶形孔和一端开口的圆筒形孔。研究表明：构造煤对气体的吸附一般发生在孔径3.3 nm左右的孔隙;随煤体破坏强度增大,比表面积和孔体积的分形维数均在增大。综合孔隙特征研究结果,对糜棱煤、碎粒煤煤层分布发育地区容易引发瓦斯突出的机制进行了探讨。     

不同煤种微孔隙特征及其对突出的影响

为了考察不同煤种微孔隙特征及其对突出的影响,对不同变质程度的煤样进行低温氮吸附试验,分析了不同变质程度煤吸附等温线及吸附回线的类型,并划分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,测定了煤中微孔形态及微孔隙分布随煤变质程度变化的关系,并讨论了微孔形态及其分布对突出的影响.结果表明,随着煤变质程度增加,煤中微孔形状由大孔变为小孔,由封闭孔变为开放孔,且特殊形状的细颈瓶状孔也有所增加,微孔数量也随之增加,导致比表面积增大,吸附瓦斯增多.但微孔扩散不畅,易诱发突出.突出煤体具有Ⅲ型等温线特征.     

粉化煤体孔隙损伤特征及其对突出的影响

为了研究粉化煤体的孔隙结构损伤特征及其对突出的影响,采用现场取样、实验室测试的方法,对铁法矿区大隆矿12煤层6个不同粒径煤样的工业分析、真密度、低温(77 K)N2吸附、高压瓦斯吸附和瓦斯放散初速度等参数开展系统测定。结果表明:粉化后煤体的基本成分构成没有较大变化,但是孔隙结构和瓦斯吸附-放散性能均发生了显著改变;随着粉化程度的增加,煤样的比表面积,孔容均呈幂函数趋势增长;小粒径粉煤颗粒在相同条件下具有更高的瓦斯吸附能力和更快的初始瓦斯释放速率,对于突出的发动和发展具有促进作用。     

无烟煤孔隙特征

利用液氮吸附/脱附实验和压汞实验分别对采集于寺河3#、汝箕沟2#、塘冲3#三个不同变质类型的无烟煤煤样进行实验,从煤样品的孔径分布、比表面积、孔容分布与孔喉特征等对煤样品进行了分析。     

突出区域煤层孔隙瓦斯赋存规律研究

论文以淮南矿业集团丁集煤矿突出煤层为试验点,采用压汞试验法对煤层孔隙进行研究,得出孔隙半径不同时,瓦斯赋存状态不同,游离和吸附的瓦斯含量也不同。在此基础上,利用高压容量法对煤样进行吸附试验,并结合工业分析结果,分析煤层瓦斯吸附量,根据丁集煤矿实际情况,考虑温度因素对瓦斯吸附试验的影响,为煤与瓦斯防突预测提供依据。     

气煤的孔隙分形特征对瓦斯吸附的影响

为了研究气煤的孔隙的分形特征对瓦斯吸附的影响,通过低温液氮吸附法对阜康气煤的孔隙结构进行测试,采用FHH模型对实验煤样进行分形维数计算,运用高压容量法测定煤样的吸附特性,分析了气煤的分形维数与瓦斯吸附性能的关系。实验结果表明:表面分形维数D_1与Langmuir体积V_L呈正相关,与Langmuir压力p_L呈负相关;但结构分形维数D_2与煤样的Langmuir体积V_L和Langmuir压力p_L之间的相关性不明显;通过分析可知,气煤中孔隙结构的分布和孔隙类型同时影响着瓦斯气体在煤体孔隙中的运移。     

不同煤种孔隙结构分布及特征研究

选取4个不同矿山的煤种制作煤样,通过液氮吸附实验研究煤样孔隙特征,实验测得煤样孔隙比表面积、平均孔径、吸脱附曲线等有关数据。实验结果分析表明:煤样的氮气吸附量与BET比表面积呈正相关,在孔隙结构中,微孔和小孔占煤样孔隙的主要部分,平均孔径越小,10～50 nm的小孔越多,孔容和比表面积两者变化趋势也呈正相关,等温吸附脱附曲线能够判断煤孔隙类型。     

构造煤纳米级孔隙对瓦斯吸附能力的影响研究

为研究煤的纳米级(100 nm)孔隙对瓦斯吸附能力的影响,对3种不同煤样的原煤和构造煤孔隙结构进行研究,并建立温度-压力综合吸附模型分析煤体的吸附瓦斯能力。研究结果表明:纳米级孔隙(孔径小于100 nm)是煤对瓦斯吸附强的决定因素,纳米级孔隙微孔的比表面积是影响瓦斯吸附量的主要因素;在相同温度压力下,古汉山矿煤样瓦斯吸附量是薛湖矿煤样和平顶山矿煤样的1.3～1.8倍和1.02～1.2倍;微小孔的孔容与瓦斯吸附量呈现出明显的正相关;通过建立温度-压力模型预测瓦斯吸附量是可行的。     

不同变质程度煤孔隙结构分形特征对瓦斯吸附性影响

为研究不同变质程度煤孔隙结构分形特征及其对瓦斯吸附特性的影响,通过压汞试验测试了9组不同变质程度煤样孔隙结构,利用Menger海绵模型分析了不同变质程度煤孔隙结构分形特征,结合煤样吸附常数,研究了孔隙结构分形特征对瓦斯吸附特性的影响。研究结果表明,煤孔隙在不同孔径段具有不同的分形特征,渗流孔分形维数D_1和吸附孔分形维数D_2均随变质程度的增加呈线性增大。煤孔隙分形特征对瓦斯吸附特性具有一定的影响,渗流孔分形维数D_1与吸附常数b呈良好的线性关系,与极限吸附瓦斯量a的关联性不大,表明渗流孔分形维数D_1对吸附瓦斯速率影响较大,对吸附能力影响较小;吸附孔分形维数D_2与极限吸附量a呈正相关关系,与吸附常数b关联关系不明显,说明吸附孔分形维数D_2对瓦斯吸附能力影响较大,对吸附瓦斯速率影响不明显。     

不同孔隙应力下瓦斯吸附与解吸初速率研究

从煤层中不同的瓦斯孔隙应力出发,阐明煤层中瓦斯吸附与解吸的初速率与孔隙应力的关系.在实验室模拟实际地层进行实验研究,结果表明:瓦斯吸附与解吸的初速率与煤层孔隙应力成正比,且相同的实验时间内,解吸能力要强于吸附能力,孔隙应力与吸附和解吸初速率均呈线性关系.     

影响煤矿瓦斯突出的地质因素分析

 瓦斯突出常常威胁矿工安全及国家、人民财产,是影响煤矿安全开采的最重要因素。影响瓦斯突出的主要地质因素包括地质构造、煤层与围岩、水文地质等。本文全面分析了这三个因素对瓦斯突出的具体影响,结果表明最主要地质因素是地质构造,尤其是断层构造,在煤矿区最为发育,对瓦斯突出也控制最强;其次是煤层与围岩特征,尤其煤层厚度和煤层埋藏深度对瓦斯突出具有较强的控制作用;影响最弱的是水文地质特征,它要造成瓦斯突出还需依靠更多其它因素。希望通过上述分析,为煤矿预防瓦斯突出提供帮助。     

水分对不同煤阶煤瓦斯放散初速度的影响

为提高矿井煤与瓦斯突出预测的准确性,对经过干燥处理的不同含水量的无烟煤、焦煤和长焰煤的瓦斯放散初速度进行了测定。结果表明:水分对无烟煤、焦煤和长焰煤的瓦斯放散初速度均有影响,同一煤阶煤样的水分越大,瓦斯放散初速度越小;且瓦斯放散初速度随水分增加呈指数式减小,水分减小了煤样的瓦斯吸附量是造成瓦斯放散初速度减小的根本原因;水分对无烟煤瓦斯放散初速度影响最大,长焰煤居中,焦煤最小,其原因为不同煤阶煤的孔隙特性不同。     

贵州省煤与瓦斯突出特点及防治对策

通过收集分析贵州省74对矿井、107层煤的突出参数和以往发生的煤与瓦斯突出事故,对贵州突出煤层及突出指标分布特点进行了研究,针对贵州煤与瓦斯突出特点及防突工作存在的主要问题,针对性提出了相应的防突措施：以区域防突为重点,优化矿井采掘部署,加大矿井防突装备投入,加大矿井瓦斯参数测试和防突技术研究,加大防突知识培训及提高矿井人员素质等,以此减少贵州矿井煤与瓦斯突出事故。     

不同类型构造煤特性及其对瓦斯突出的控制研究

通过对9个不同类型构造煤样与原生结构煤样的显微构造、压汞试验、高压等温吸附试验及瓦斯突出参数等测试与分析,研究了不同类型构造煤特性及其对突出的控制作用。结果表明：碎粉煤、鳞片煤和糜棱煤发育部位的构造应力作用明显,是煤与瓦斯突出的易发地带;煤的孔隙度和孔容与构造煤的变形程度呈正相关,比表面积在碎粉煤之前逐渐增大,其后减小,且最大吸附量受比表面积的控制明显;随着构造煤变形程度的增加,煤的普氏系数逐渐减小,瓦斯放散初速度在鳞片煤之前逐渐增大,至糜棱煤阶段则急剧减小,而孔容与比表面积均与突出综合指标K值呈正相关,最大吸附量与各突出参数间的关系不明显。     

高、突煤层消突及瓦斯综合治理工作的实践

根据鸡西矿区荣华立井7#煤层存在的突出和高瓦斯特征,采用了分阶段的瓦斯综合治理方法。通过采用保护层开采、本煤层瓦斯预抽、仰角钻孔、高位水平钻孔、低位钻孔、上部采空区贯通钻孔等综合瓦斯治理方法,成功地实现了突出煤层消突、高瓦斯工作面安全回采,实现了安全高效生产。     

永红煤矿煤与瓦斯突出的检测预警指标临界值研究

为了更好地提高生产的安全性与突出预测的准确性,在永红煤矿高瓦斯矿向煤与瓦斯突出矿井的过渡时期,对其开展了高瓦斯煤层预防煤与瓦斯突出的检测预警指标临界值研究。根据钻屑指标量K1临界值来探讨瓦斯平衡吸附量临界值,通过实验数据统计,对两者数据建立关系,从而计算出K1临界值对应的瓦斯平衡吸附量;再测得瓦斯平衡吸附量临界值下对应的煤样的可解吸瓦斯含量,用60 min可解吸瓦斯含量近似预测完全可解吸瓦斯含量,进而判断是否有突出危险性。     

突出煤体的瓦斯解吸特征及其影响因素分析

在适宜的外界条件下,煤体中的吸附瓦斯迅速解吸为游离瓦斯后可释放出巨大的能量,从而产生强烈的气体动力效应。通过理论分析得出影响瓦斯解吸速度的重要因素——瓦斯的浓度梯度和孔壁产生的能垒。在一定的煤层条件下,吸附瓦斯浓度梯度取决于外部裂隙中高压瓦斯的释放速度,而孔壁的能垒与煤体的粒度关系密切。研究分析了不同吸附压力和煤样颗粒对瓦斯解吸特征的影响,得出瓦斯解吸速度和解吸量随孔隙压力和煤体破坏程度变化的规律。     

瓦斯突出分析

从瓦斯压力方面着手,结合生产实例,深入分析了煤与瓦斯压力突出事故发生的原因,介绍了综合防突的技术措施,对确保巷道安全顺利推进积累了宝贵的经验。     

水分对二_2煤层瓦斯吸附解吸规律的实验研究

以某矿无烟煤为例,通过改变煤中水分含量,用实验模拟方法研究了不同水分含量条件下的构造煤的瓦斯吸附-解吸规律,确定了构造软煤在不同水分、不同破坏类型和不同压力条件下的瓦斯解吸特征,为煤与瓦斯突出预测、煤层注水和煤矿瓦斯灾害的防治提供一定的理论依据。