利用瓦斯解吸特征指标预测煤与瓦斯突出的实验研究

理论分析了掘进工作面瓦斯涌出主要受到瓦斯含量、煤体物理力学性质的影响,并通过实验室煤样解吸试验,研究了同一煤质、不同瓦斯压力、不同粒径、不同煤体力学性质的煤样在瓦斯解吸过程中存在的显著差异,指出瓦斯解吸特征指标α可以较好地反映煤体的瓦斯含量、煤体物理力学性质的变化情况。通过现场实例验证了瓦斯解吸特征指标α对于预测预报煤与瓦斯突出危险的可靠性。     

车集矿二2煤层瓦斯含量临界值的实验研究

为了掌握车集矿突出区域预测和防突效果检验的瓦斯含量临界值,通过研究车集矿钻屑瓦斯解吸指标△h2和K1分别与瓦斯压力、瓦斯含量以及煤体破坏类型的关系,来分析影响钻屑瓦斯解吸指标的主要因素,以及钻屑瓦斯解吸指标与各个影响因素的定量关系,为车集矿的始突瓦斯含量临界值的选定提供理论依据.     

瓦斯涌出特征突出预警技术的实践应用

本文基于李雅庄煤矿掘进工作面瓦斯突出危险性状态和趋势,利用井下瓦斯涌出量和瓦斯涌出解吸指标体系,建立了矿井突出危险区域的突出预警系统。将系统在该矿南二采区南翼进行了实践应用,效果表明该系统对掘进工作面的突出预警效果与K1值预测结果基本吻合,可以实现对井下突出危险区域的动态预警功能,保障井下煤矿开采的安全。     

试论瓦斯解吸特征指标K1和△h2的关系

平顶山矿务局自开展防突工作以来,在突出危险工作面,除采用钻孔瓦斯涌出初速度作为预测预报指标外,还采用了煤钻屑瓦斯解吸特征指标△h_2,并在实验室对十矿北翼中区戊_(9-10)煤层的k_1临界值进行了初步研究,取得了一定的成果。本文拟在瓦斯解吸规律的基础上,就瓦斯解吸特性指标k_1和△h_2的关系作一理论推导分析,为预测预报指标的选用提供参考依据。1 k_1和△h_2的物理意义     

瓦斯解吸量在突出预测中的可靠性研究

采用现场测定和实验室实验的方法,研究得出了瓦斯解吸量作为突出预测指标是敏感可靠的.突出煤体的瓦斯解吸量大,瓦斯解吸速率快,瓦斯解吸量和瓦斯压力之间有着密切的关系,本文提出通过研究解吸时间、瓦斯压力、瓦斯解吸量等之间的关系,来确定瓦斯解吸量的临界值的方法.     

煤层瓦斯含量W与钻屑瓦斯解吸特征指标K_1关系的数学模型

根据钻屑瓦斯解吸量与解吸时间的关系原理和钻屑瓦斯解吸特征指标K1值测定原理,利用瓦斯损失量的计算公式,建立瓦斯含量与钻屑瓦斯解吸指标K1值的函数关系公式。通过实测数据对公式加以优化,最终建立瓦斯含量与钻屑瓦斯解吸指标K1值的数学关系模型,发现K1与解吸时间的函数和瓦斯含量成对数关系。利用模型能实现工作面瓦斯含量的快速测定。     

基于瓦斯涌出特征的钱家营矿掘进工作面突出预警系统应用

为实现钱家营矿掘进工作面煤与瓦斯突出实时预警,提出一种基于瓦斯涌出特征的预警方法。依据巷道高低浓度甲烷传感器实时监测数据,通过离散回归理论分析煤与瓦斯突出前的瓦斯涌出量,建立预警指标特征序列,确定掘进工作面煤与瓦斯突出预警指标危险临界值:方差0.018,波峰差0.41,波动斜率±0.027。在此基础上构建了非接触式煤与瓦斯突出可视化预警系统并在钱家营矿进行现场应用。结果表明,以瓦斯涌出特征值作为预警指标,能够准确监测到井下瓦斯异常现象,达到瓦斯数据实时解算和可视化预警的目的,为钱家营矿掘进工作面防突工作提供技术借鉴。     

钻屑瓦斯解吸指标临界值的确定及应用

为准确界定预测突出危险性的钻屑瓦斯解吸指标临界值,基于钻屑瓦斯解吸指标物理意义的解释和实验室条件下对屯兰煤矿2号煤层煤样解吸规律的分析,阐述了钻屑瓦斯解吸指标、瓦斯解吸量与平衡压力之间的关系;综合理论计算与现场实际情况,确定了屯兰煤矿2号煤层"高压力、低含量"的突出特征及其临界突出压力,并计算获得突出危险性预测钻屑瓦斯解吸指标K1的临界值为0.18 mL/(g·min0.5),Δh2的临界值为95 Pa,现场应用表明,所确定的临界值对突出危险性的预测更为准确,能够更好地保证矿井生产安全。     

水力化措施条件下工作面突出预测指标K_1临界值修正研究北大核心

基于钻屑瓦斯解吸指标K1值与瓦斯压力的相关关系,推算了煤样正常含水率条件下K1临界值为0.5 m L/(g·min1/2)时所对应的瓦斯压力;在实验室内试验测定了不同瓦斯压力、不同含水率条件下的K1值,并分析了其随煤体含水率的变化规律。研究表明,利用K1值与瓦斯压力的相关关系、K1测定值与含水率的相关关系,可对采取了水力化措施条件下煤层突出危险性局部预测指标K1临界值进行修正。     

上部邻近层开采对本煤层瓦斯涌出影响研究

传统的瓦斯涌出量分源预测法未考虑到上部邻近层开采对本煤层煤体瓦斯涌出的影响,本文提出在计算回采工作面瓦斯涌出量时,在传统公式q1=K1K2K3·mM(W0-Wc)中加入了系数K4,K4为上部邻近层开采对工作面煤体瓦斯涌出影响系数,取K4=1-ηi,ηi为开采层向上部邻近层排放瓦斯的瓦斯排放率,从而回采工作面瓦斯涌出量计算公式改为q1=K1K2K3K4·mM(W0-Wc)。加入了上部邻近层开采对工作面煤体瓦斯涌出影响系数的计算瓦斯涌出量的方法,比起传统的瓦斯涌出量分源预测方法提高了矿井瓦斯涌出量计算的准确性。     

基于瓦斯涌出特征的煤与瓦斯突出连续预测技术及应用

针对现阶段煤与瓦斯突出预测技术难以实现时间和空间领域的全方位预测,预测结果准确率低、预测结果发布滞后且影响工作面正常采掘作业生产等技术缺陷,提出了一种利用工作面瓦斯涌出特征预测工作面前方煤与瓦斯突出危险情况的非接触式、连续预测方法。通过对煤矿监测数据结构特征进行综合分析,确定了瓦斯涌出特征突出预警系统的预警指标,建立了煤与瓦斯突出连续预测技术模型,并引入单项预测指标权重评判集,采用加权平均设计思路,构建形成了煤与瓦斯突出预警综合评判规则。在此基础上,采用C/S、B/S双架构系统开发模式,设计开发了瓦斯涌出特征突出预警系统平台。通过下峪口煤矿应用结果显示,该系统平台总体预警准确率达到了86%,且能够超前准确地预测工作面前方的煤与瓦斯突出危险情况,为突出矿井的正常掘进生产提供了安全保障。     

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。     

煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的确定

基于煤与瓦斯突出预测指标临界值确定原则，现场考察了工作面煤与瓦斯突出电磁辐射预测影响因素及变化规律，提出了工作面煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的综合评判确定法，并在沈阳矿业集团红菱煤矿进行了试验性应用。应用结果表明，工作面煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的综合评判法，具有简单方便、准确可靠的特点，为电磁辐射法预测煤与瓦斯突出临界值的确定，提供了新思路和新方法。     

利用炮掘工作面瓦斯涌出量反演煤体瓦斯含量

为了研究工作面瓦斯涌出特征与工作面前方5～10 m内煤体可解吸瓦斯含量之间的关系,选用某矿炮掘工作面作为研究考察对象,根据该工作面巷道壁煤岩体与采落煤岩体瓦斯涌出的特点,将两者进行了有效的分离,从而比较准确地反演出掘进工作面煤体的瓦斯含量,较为有效地弥补了传统瓦斯含量测定技术的不足,并为利用瓦斯涌出动态连续预测煤与瓦斯突出危险性提供了新的思路。     

工作面突出危险性预测敏感指标确定

为了确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标,确保工作面突出危险性的精准预测,以四季春煤矿6号煤层为例,通过总结分析邻近区域及矿井6号煤层煤与瓦斯突出特征,构建了6号煤层工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准。依据构建的工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准,结合矿井工作面预测条件和《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定,综合考察了6号煤层工作面突出危险性预测指标钻孔瓦斯涌出初速度(q)、钻屑瓦斯解析指标(K_1)、钻屑量(S)的敏感性,结果表明:6号煤层工作面预测指标钻屑瓦斯解析指标(K_1)敏感性较好,能够响应煤层全部煤与瓦斯突出特征;钻屑量(S)敏感性一般,响应煤层部分煤与瓦斯突出特征;钻孔瓦斯涌出初速度(q)敏感性较差,不响应煤层煤与瓦斯突出特征。最终确定钻屑瓦斯解析指标(K_1)为四季春煤矿6号煤层工作面突出危险性预测敏感指标,为突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标的确定提供了参考。     

祁南煤矿72#煤层钻屑瓦斯解吸指标敏感性分析

为了确定祁南煤矿72#煤层钻屑瓦斯解吸指标的敏感性,采用实验室实验和现场统计分析相结合的方法进行研究。通过实验室模拟现场测定指标,掌握钻屑瓦斯解吸指标与吸附平衡压力之间的关系,结合煤层区域预测指标(瓦斯压力)得到指标的参考临界值。以714运输巷为考察对象,采用现场实测方法研究指标的分布规律和相关性,并利用临界值迫近度法对敏感性进行定量分析,结果表明:在突出危险性预测和效果检验工作中,祁南煤矿72#煤层钻屑瓦斯解吸指标Δh2相对K1敏感性更高,可作为主要预测指标。     

矿井瓦斯涌出风险态势分析平台研究

为了更好地实现煤矿瓦斯治理及瓦斯涌出风险超前预警,在井下使用不同类型的监控系统数据采集接口来收集原始数据,利用小波理论对数据进行处理,以获得有效数据。对采掘面瓦斯涌出的外在表现、涌出正常特征、涌出异常特征、影响工作面瓦斯涌出因素进行了分析,同时也研究了采掘面风流中的瓦斯分布规律,确定了井下工作面甲烷传感器悬挂的最佳巷道位置。由此得到的监测数据更能真实地反映瓦斯涌出量,便于更好地掌握瓦斯涌出的影响因素,更有效地进行工作面前方的瓦斯灾害或瓦斯超限的预测预报。矿井瓦斯涌出风险态势分析平台就是基于上述理念研究设计的,该平台能够实现数据存储、查询、分析、计算、参数录入等功能,为矿井瓦斯防治工作提供有效的参考。     

武甲煤矿3号煤层区域综合防突措施研究

武甲煤矿为突出矿井,采用预抽煤层瓦斯技术作为3号煤层区域性的防突治理措施,并根据瓦斯地质条件提出了科学合理的钻孔布置方式。在进行防突效果检验时,分别对井巷揭煤工作面、回采工作面等区域选择钻屑瓦斯解吸指标、残余瓦斯含量作为检验指标,发现各区域K1值与W残值均小于临界值,表明防突效果良好,无突出危险性。     

煤矿在线智能应急预警系统的研究与应用

根据瓦斯地质异常、采矿应力和瓦斯排放特征,考虑我国煤、瓦斯突出防治技术和矿山规律,结合矿山生产过程、地质资料和多种历史气体动态现象,对多源信息进行综合分析,建立了综合预警指标系统和煤矿模型,确定并建立了煤和瓦斯突出预测的指标模型和系统。此外,利用该模型建立在线综合系统和数据库,进行了瓦斯突出的预测,实现了煤矿工作面爆发危险的实时监测和智能识别。预测系统的应用结果表明,系统软硬件可以保证瓦斯突出的连续稳定预警,预警结果及时且准确,与矿山的实际风险一致。