中梁山矿区地质构造与瓦斯突出的关系研究

中梁山井田属急倾斜近距离煤层群,煤与瓦斯突出严重。通过分析研究矿区地质构造,矿区瓦斯分布及预测,煤层地质特征、地质构造与瓦斯突出的关系,得出特殊地段的地质构造是诱导煤与瓦斯突出的主要因素,矿井发生瓦斯突出多在地质构造特别复杂的区域。通过制作矿井瓦斯地质图分析特殊区域的瓦斯赋存规律,可指导矿井的安全生产。     

突出煤层背斜轴部工作面的瓦斯治理

青山煤矿年产45万t，开采安源煤系急倾斜多煤层，以大槽、硬子槽、管子槽为主采煤层，其中大槽、硬子槽两煤层绝对瓦斯涌出量为18～25m^3／min，有煤与瓦斯突出危险，给采区巷道掘进和工作面开采带来了一定的难度。特别是背斜顶部突出煤层(东413采区大槽十层工作面)开采，瓦斯治理难度大。经过攻关，取得了一定经验，现介绍如下：     

煤与瓦斯突出煤层炮采面创年产40万t

煤与瓦斯突出煤层炮采面创年产４０万ｔ平顶山矿务局八矿陈学义，寇党军平顶山矿务局八矿采煤一队为炮采队，现有职工２１０人，１９９４年在有煤与瓦斯突出危险的己１５煤层回采年产原煤４００５１８ｔ，工效达到１０．３１ｔ／工，创该局炮采工作面年产新纪录，现将情况...     

综合瓦斯抽采技术在鹤煤五环分公司的应用

鹤煤五环分公司为煤与瓦斯突出矿井,为有效防治煤与瓦斯突出,近几年来,五环分公司积极探索,在3301采煤工作面采取了综合瓦斯抽采技术,对井下突出危险区进行抽采消突,取得了较好效果。     

急倾斜自燃煤层瓦斯抽采技术研究

以煤田内宏远煤矿开采的B1煤层为例,分析了急倾斜自燃煤层采空区瓦斯抽采易造成采空区火灾、不抽采易造成上隅角瓦斯积聚甚至超限的难点与不足,针对B1煤层在回采和掘进中存在具体问题,对矿井瓦斯抽采方式进行了改进,提出了适合高瓦斯矿井急倾斜自燃煤层的瓦斯抽采技术,取得了良好的效果。     

平宝公司瓦斯地质特征及瓦斯防治措施研究

针对平宝公司煤层瓦斯含量高、瓦斯压力大的问题,分析了平宝公司煤层瓦斯赋存规律,并从构造物理环境角度探讨了煤与瓦斯突出原因。结果表明:煤层埋深、顶底板岩性、地质构造及水文地质条件是影响煤层瓦斯赋存的主要地质因素,煤与瓦斯突出构造物理环境多因素的综合作用控制煤与瓦斯突出。提出了针对平宝公司的瓦斯综合防治措施:加强瓦斯地质研究,保护层开采,煤层瓦斯高效抽采及建立可靠的煤与瓦斯突出预警系统,为矿井安全生产提供技术保障。     

自卸压综合抽放技术在突出煤层中的应用

针对逢春煤矿急倾斜煤层透气性低、预抽瓦斯时间长、防突掘进工作面局部防突措施工程量大、安全威胁大、生产效率低的问题,提出了利用俯伪斜自卸压综合抽放技术提高急倾斜单一严重突出煤层瓦斯抽放率,防治煤与瓦斯突出的技术。该技术在逢春煤矿S1862工作面的应用结果表明：台阶回采后对下部煤体的卸压保护范围达到7.60～9.97 m,工作面每个台阶推进速度在3～19m/班,平均推进度在7 m/班。因此自卸压综合抽放技术能有效地减弱煤与瓦斯突出危险性,并显著减少回采期间的瓦斯涌出量,通过伪倾斜正台阶采煤方法的自卸压原理可确保回采前方煤体不处于煤与瓦斯突出的危险状态。     

陈四楼煤矿煤与瓦斯突出原因及防治措施研究

针对陈四楼煤矿煤与瓦斯突出问题,综合运用瓦斯地质学和构造物理学等相关理论和方法,通过现场调研和数值模拟,从地质因素和工程因素2个方面对"4·10"煤与瓦斯突出原因进行了探讨。研究表明:压扭性雁列式断层引起剪应力集中,造成岩桥区结构性变形,破坏煤体结构,促使瓦斯富集,提供了突出所需的弹性内能和瓦斯膨胀能,是控制煤与瓦斯突出的主要地质因素;采动应力造成断层活化诱导了煤与瓦斯突出的发生。在此基础上提出了加强断层预测、建立煤与瓦斯突出预警体系和强化瓦斯抽采等瓦斯综合防治措施。     

立体防突措施在急倾斜突出煤层中的应用

根据长青煤矿急倾斜煤层的瓦斯赋存地质条件,按照《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出规定》及其他有关规定和要求,建立立体防突体系,以预抽煤层瓦斯为主,保护层开采为辅区域性防治措施,并配以石门揭煤、煤巷掘进和采煤工作面等局部防突措施。实施后有效地防止了煤与瓦斯突出事故,保证了矿井的安全生产和正常接替。     

北票矿务局在煤与瓦斯突出急倾斜煤层中使用水采的实践体会

北票矿务局１９５８年开始水力采煤，至今已近４０年，北票煤田主要为急倾斜中厚煤层，各开采矿井均属高沼气矿井，具有煤与瓦斯突出的煤尘爆炸危险。文中较全面论述了北票局水采近４０年来取得的成绩，经验，并指出了现生产中存在的一些问题和提高水采产量和效率的途径。     

煤与瓦斯突出强度预测的BP神经网络模型

煤与瓦斯突出是危害煤矿安全生产的主要因素,因此做好煤与瓦斯突出特别是突出强度的预测,为针对性的采取防突措施,防止突出事故的发生,减小突出所造成的危害具有重要的指导作用。通过对新安煤田二1煤层突出特征的统计分析和瓦斯地质规律的研究,找出了煤与瓦斯突出强度预测的主要影响因素。应用人工神经网络的有关知识,结合其主要影响因素建立适合于新安煤田煤与瓦斯突出强度预测的BP人工神经网络预测模型。并通过误差分析验证了该模型的正确性。     

突出口径对煤与瓦斯突出强度影响研究

改进大型煤与瓦斯突出模拟试验装置,增加两个气体压力传感器和两个温度传感器,进行突出口径分别为10mm,30mm,50mm的煤与瓦斯突出模拟试验。试验结果表明:在0.75 MPa瓦斯压力条件下,突出口径为10mm时没有发生煤与瓦斯突出,突出口径为50mm和30mm时发生煤与瓦斯突出,突出煤体质量分别为25.40kg和15.05kg。随着突出口径的减小煤与瓦斯突出的煤量减少,突出强度降低。突出口径的大小影响煤体突出的状态,突出口径越大,煤体突出的距离越远,破坏性也越高。突出后煤样中粒径在1.6~5.0mm范围内的煤颗粒比例减小,而粒径小于0.75mm的煤颗粒比例增加,体现了突出过程中的破碎功,具有较强的粉碎性。突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,煤体中瓦斯的放散受突出口径的影响,使煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同。突出口径越大,瓦斯压力降低越快,瓦斯对煤体的粉碎性越明显,突出强度也越大,突出过程中煤体温度也发生变化,说明突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和突出特性。     

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨

在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿“10·20”特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。     

基于层次分析法的煤与瓦斯突出预测研究

为了对煤与瓦斯突出进行预测,采用层次分析法研究了煤与瓦斯突出预测方法,分析了煤与瓦斯突出因素,对煤与瓦斯突出瓦斯压力和瓦斯含量临界值进行了确定。建立了煤与瓦斯突出的相关指标的层次分析模型。研究得出,某矿5号煤层的煤层瓦斯压力指标临界值为0.68 MPa,5号煤层瓦斯含量指标临界值为10.8 m³/t;影响煤与瓦斯突出的指标依次为煤的破坏类型和坚固性系数、顶板强度和厚度、煤层厚度、瓦斯压力、地质构造、瓦斯含量和埋深。研究为类似条件下煤与瓦斯突出预测提供了技术支持。     

煤与瓦斯突出危险性综合判识方法研究

针对我国现采用的煤与瓦斯突出鉴定方法不能准确判定煤层是否具有煤与瓦斯突出危险性的问题,基于煤与瓦斯突出的演化过程,建立了煤与瓦斯突出激发过程的极限平衡方程,推导出了激发突出的判据关系式,表明突出发生与否直接与煤体强度、瓦斯压力、煤层方向应力和顶板支承压力相关,并与采高、支护作用等因素间接关联。结合典型的煤层物理力学和瓦斯参数,采用现有突出危险性鉴定方法和所建立的综合判识方法分别进行计算,并利用数值模拟方法进行验证,得出的综合判识方法对煤与瓦斯突出危险性的评价更为准确。     

近距离突出煤层群瓦斯综合治理技术研究

近距离突出煤层群条件下,进行有效的区域瓦斯治理措施,包括必要的瓦斯抽采和煤层消突措施,能够保障开采过程中的安全。本文针对原相矿近距离突出煤层群区域瓦斯治理中存在的问题,分析目标煤层瓦斯赋存及运移规律,提出适合原相矿采掘抽衔接的区域防突措施,优化原始煤层瓦斯预抽参数和被保护煤层卸压瓦斯抽采参数,最终形成原相煤矿区域瓦斯综合治理技术。该技术的使用有效的降低了突出煤层的瓦斯含量,消除了突出煤层的突出危险性,缓解了原相煤矿采掘抽接替紧张的矛盾,为矿井的安全高效开采提供了技术保障。     

下峪口井田煤与瓦斯突出瓦斯地质分析

根据以往资料和实验测试结果,研究了下峪口井田煤与瓦斯突出的分布特征,采用定量的方法对煤与瓦斯突出的控制因素进行了分析,并确定了突出危险性预测指标及临界值。研究认为:本区突出点分布有明显的分区分带特点,影响煤与瓦斯突出的主要因素为褶皱构造、煤层埋深、煤体结构类型、瓦斯含量与瓦斯压力。瓦斯含量与瓦斯压力是突出产生的基础,褶皱构造、煤体结构类型与埋深是产生突出区域分布的主控因素。     

基于灰色关联分析的突出预测指标敏感性研究

煤与瓦斯突出的影响因素众多,选取合适的突出预测敏感指标是突出危险准确预测的关键。本文利用灰色理论对煤与瓦斯突出预测指标的敏感性进行了分析,并运用灰色关联优选了九里山矿煤与瓦斯突出预测的敏感性指标。研究结果对煤与瓦斯突出预测具有重要的实际意义。     

煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理

由于煤矿深部煤岩体物性、应力、瓦斯等因素显著改变,出现了应力主导型突出、低瓦斯压力突出等新的灾害特征。为了更好地指导煤矿深部突出防治工作,基于煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论,结合所建立的易突出构造煤体渗透率演化理论模型,揭示了煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理。研究表明:煤与瓦斯突出灾害防控的核心是高效抽采瓦斯,其关键是设法降低地应力;降低易突出构造煤体所受地应力大小,可起到降低弹性潜能、提升煤层渗透率、促进瓦斯高效抽采、降低瓦斯内能等多重效应;煤矿深部开采煤与瓦斯突出灾害防控应因地施策,从卸荷消能和煤岩介质属性改造两方面着手,重点区域在采用卸压增透和瓦斯抽采措施后,还可采取一些提高煤体强度、抑制瓦斯解吸等改性措施,确保煤矿深部采掘作业的安全。     

掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理猜想

借鉴巷道蝶型冲击地压理论及非线性动力系统理论,提出了掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理的猜想,认为掘进巷道煤与瓦斯突出的力学本质是巷道掘进工作面前方极短时间内出现一定程度的蝶形塑性区增量,引发围岩内弹性能与瓦斯能的叠加并迅速释放,进而发生煤与瓦斯突出。从蝶型冲击地压与蝶型煤与瓦斯突出在塑性区变化规律上的一致性及突出能量源的大小等方面对猜想的合理性进行了论证,构建了煤与瓦斯突出危险性的评估指标体系,提出了发生煤与瓦斯突出的强度、应力、角度和触发事件等4个必要条件,确定了发生煤与瓦斯突出的充分条件;首次对煤与瓦斯突出现象、发生条件与过程进行了定量分析与定量(非定性)解释。研究成果为煤层巷道煤与瓦斯突出的预测、预报和防治提供了全新的思路。