温度和放散空间体积对等容变压法测定瓦斯放散初速度的影响分析

在煤矿煤与瓦斯突出防治工作中,瓦斯放散初速度（ΔP）是一个重要的指标。通过资料对比、理论分析、实验研究对瓦斯放散初速度测定中温度、放散空间体积等对测定的影响进行了研究。研究表明瓦斯放散初速度在煤样一定的情况下与放散空间体积和实验温度有关。随着温度的升高,瓦斯放散初速度减小,减小的幅度和煤样自身的瓦斯放散初速度大小有关。放散空间体积越大,瓦斯放散初速度越小;不同煤样放散空间体积对瓦斯放散初速度影响不同。建议瓦斯放散初速度测定应在恒定温度下进行,实验温度建议与井下温度相同,仪器的放散空间体误差应小于1 mL。     

煤的吸附孔结构对瓦斯放散特性影响的实验研究

为揭示煤的吸附孔结构对瓦斯放散特性影响机理,选择新疆阜康矿区典型矿井煤样,进行低温氮吸附及瓦斯放散初速度实验,研究了煤的吸附孔特征参数及其对瓦斯放散初速度的影响。结果表明:实验范围内阜康矿区煤的吸附孔中瓦斯的主要放散方式是Knudsen及过渡型;吸附孔各参数对瓦斯放散特性的影响不同,平均孔径越大,瓦斯扩散阻力越小,瓦斯放散初速度越大;孔隙及各孔径下的比表面积和孔容越大,瓦斯放散初速度越小;瓦斯放散初速度与微孔和过渡孔的孔容占比为负线性关系,与中孔的孔容占比为正线性关系,与各孔径下比表面积占比无明显关系;煤的孔隙在研究尺度范围内分形特征显著,瓦斯放散初速度随分形维数的增大而线性减小。     

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。     

煤样粒径对瓦斯放散初速度的影响

分析粒径对瓦斯放散初速度指标的影响,有助于完善放散初速度测定方法以及准确进行煤与瓦斯突出鉴定工作.在理论分析煤样粒径对瓦斯放散初速度影响的基础上,实验测定了贵州3对矿井不同粒径下瓦斯放散初速度.对比实验结果表明瓦斯放散初速度受煤样粒径大小影响较大,粒径越小瓦斯放散初速度越大.     

瓦斯放散初速度影响因素实验研究

通过实验测定了吸附时间、粒径、水分对瓦斯放散初速度的影响,并运用菲克定律进行了分析,为煤吸附解吸瓦斯机理的揭示提供一定的理论基础。结果表明,在煤样吸附瓦斯饱和前,吸附时间对瓦斯放散初速度影响较大,当吸附饱和后瓦斯放散初速度不再受吸附时间的影响;瓦斯放散初速度随粒径的减小而增大;瓦斯放散初速度随水分的增加而减小。     

瓦斯膨胀能与瓦斯压力及瓦斯放散初速度的相互关系

选取2个煤矿,分别在不同标高测定煤层瓦斯压力,在实验室对各点煤样进行初始释放瓦斯膨胀能和瓦斯放散初速度测定。通过观察发现,初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力及瓦斯放散初速度之间存在近似的线性关系,用多元线性回归来构造三者关系模型,得出三者关系曲线。在考虑瓦斯放散初速度为常数时,根据关系曲线可以得到石门揭煤前的安全瓦斯压力,为防止煤与瓦斯突出提供一种简单方便的方法。     

吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响

安全生产行业标准AQ 1080—2009《煤的瓦斯放散初速度指标(Δp)测定方法》中规定的煤样吸附时间为90 min,为了验证该标准在具体应用中的局限性,选用5个煤矿挥发分相差较大的煤样进行瓦斯放散初速度测定试验,分析了吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响,研究了不同变质程度煤样的吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响规律。试验结果表明:煤的挥发分越低,所需的吸附平衡时间越长,瓦斯放散初速度的测值越高;瓦斯放散初速度受吸附平衡时间的影响较大,吸附平衡时间超过90 min后,瓦斯放散初速度仍在不断增加,最终趋于稳定。最后通过试验分析了现用标准对不同煤种的适用性,说明《煤的瓦斯放散初速度指标(Δp)测定方法》规定的吸附时间具有一定局限性,尤其对于高变质程度的煤样,其测值达不到吸附饱和值的要求,应适当延长吸附平衡时间。     

N_2对煤层突出危险性判定的影响分析及应用

矿井煤层气中除包含CH4气体外还往往包含N2、CO2等气体。通过理论分析及实验研究,对于N2在瓦斯压力和瓦斯放散初速度测定时的影响进行了分析,明确了N2对4项单项指标中瓦斯压力及瓦斯放散初速度测定的影响程度。     

煤的瓦斯放散特性与吸附解吸性关系研究

通过实验对煤的瓦斯放散特性与瓦斯吸附解吸性进行了初步研究,研究发现吸附量及压力与吸附时间均呈现对数函数关系,且有较高的拟合度。通过对吸附解吸实验数据分析计算出瓦斯放散初速度与实验测得值具有较好的吻合性,从而为瓦斯放散初速度测定提供另一种科学有效的途径。     

瓦斯放散初速度影响因素研究进展

瓦斯放散初速度作为预测煤与瓦斯突出的重要指标之一,研究其影响因素具有重要意义。通过分析影响瓦斯放散初速度的主要因素:变质程度、充气压力、温度、孔隙特征、粒径、水分、外加声场和电场等,总结各个因素条件下的研究进展和不足,把各个影响因素归纳为瓦斯含量、瓦斯压力、通道性质3个方面。分析提出了瓦斯放散初速度进一步探究需要解决的问题,总结出瓦斯放散初速度多因素耦合作用的研究为主要发展方向。     

高瓦斯综放工作面超前支承压力与瓦斯涌出关系分析

工作面前方煤体内的瓦斯涌出量是整个工作面瓦斯涌出的重要组成部分。煤体内的瓦斯压力变化直接影响着瓦斯渗流速度,而工作面前方煤体的瓦斯压力变化又受煤体应力的影响,因此工作面超前支承压力与前方煤体瓦斯涌出存在着一定关系。对工作面前方煤体内瓦斯涌出与超前支承压力的关系进行了监测,通过监测结果进行分析并结合数值模拟,对超前支承压力与瓦斯涌出量的变化关系进行了分析。     

煤矿瓦斯有效抽放半径的测定计算方法

为了测定煤层钻孔的有效抽放半径并探索合理的计算公式,将钻孔瓦斯涌出初速度、瓦斯压力、钻孔瓦斯浓度等作为测定考察指标,在2个不同煤矿对同一煤层进行了测定研究.试验结果表明:钻孔瓦斯涌出初速度、钻孔瓦斯浓度这2个指标易于考察,规律性强,能够有效反应钻孔抽放的影响范围.在现场测定考察研究的基础上,利用灰色关联理论及方法,提出了瓦斯抽放钻孔有效抽放半径的计算公式.     

煤与瓦斯突出能量的研究

利用研制的煤与瓦斯突出模拟实验装置,对芙蓉、丰城、乐平、涟邵、白沙、梅田、六枝等煤与瓦斯突出重点局矿的19个煤样进行了98次机械功破碎实验、123次瓦斯内能破碎实验,并对19个煤样进行了工业分析、坚固性系数测定、放散初速度测定等实验,在此基础上,建立了以地应力、瓦斯压力、煤的坚固性系数及放散初速度表述的发生煤与瓦斯突出的能量关系式,并对六枝矿务局化处矿一次突出进行了具体分析。     

均压密闭法抽放采空区瓦斯的探讨

采空区瓦斯涌出量的大小对采区和工作面的瓦斯涌出均有很大的影响,为了减少采区和工作面的瓦斯涌出,确保工作面的安全生产,从理论上提出了采用均压密闭法抽放采空区瓦斯的针对性措施。     

掘进工作面动态瓦斯压力分布及涌出规律

利用有限差分法对移动掘进工作面巷道周围瓦斯压力分布以及瓦斯涌出规律进行了数值模拟.结果表明：当工作面以一定的速度向前掘进时，巷道周围瓦斯压力分布呈子弹头形状向前移动，掘进巷道周边煤层瓦斯压力随煤壁暴露时间的增长逐渐降低,工作面瓦斯涌出量呈锯齿状周期增加.当掘进工作面以一定速度向前掘进时，每一循环内瓦斯涌出变化量基本相同，每一循环内从工作面迎头煤层内涌出的瓦斯量基本相同.     

瓦斯压力对卸荷原煤力学及渗透特性的影响

运用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,以原煤煤样作为研究对象,在不同瓦斯压力条件下对含瓦斯煤进行了固定轴向应力的卸围压瓦斯渗流试验,研究卸围压过程中瓦斯压力对煤体的力学及渗透特性的影响。研究结果表明：开始卸围压后,煤体出现明显的扩容现象,径向发生明显膨胀应变,煤体中的渗流通道张开,煤体中瓦斯的渗流速率随之加快;随着瓦斯压力的升高,解除单位围压后煤样产生的变形变大,渗流速率升高的速率也随之增大;瓦斯压力越高,煤样从开始卸围压起至破坏的时间越短,即煤体强度越低;在卸围压初始阶段,煤样变形模量变化不大,在进入屈服阶段和失稳破坏阶段后,煤样的变形模量减小的速率开始明显加快。从煤样开始卸围压至破坏之前,煤样的变形模量下降了3.71%~7.45%;煤样的泊松比逐渐增大,围压与泊松比的对应具有较为明显的幂函数关系。     

TWY突出危险预报仪的研制

介绍了ＴＷＹ突出危险预报仪的构成、功能、测量原理及应用情况。该仪器主要通过测量钻孔瓦斯涌出初速度、瓦斯涌出衰减系数和解吸瓦斯压力等指标，综合判定瓦斯突出危险性。     

钻孔瓦斯涌出初速度测试深度的探讨

通过分析钻孔瓦斯涌出初速度的影响因素及其与工作面前方应力分布状态的关系，得出钻孔瓦斯涌出初速度的测试深度必须穿过工作面前方的煤层卸压带，进入应力集中带的塑性极限应力区；对于不同矿山地质条件下的煤层，必须实测其工作面煤层卸压带和塑性极限应力区范围，才能准确确定钻孔瓦斯涌出初速度合理的测试深度。     

近距离突出煤层群上保护层开采瓦斯治理技术

结合青东煤矿上保护层开采条件,采用FLAC3D软件模拟了上保护层开采底板卸压规律。研究结果表明:被保护煤层卸压瓦斯涌出率为30.0%～36.5%;上保护层开采后被保护煤层原始地应力由10.5～10.8 MPa降低为1.0～1.5 MPa;被保护煤层初始卸压位置为工作面回采至40～50m。根据研究结果制定了顶板岩巷穿层钻孔、顺层预抽、顶板高抽巷、上隅角埋管及上保护层回风巷下向穿层增裂钻孔的立体瓦斯治理技术。工程应用表明,卸压瓦斯占工作面瓦斯涌出总量的86.8%,被保护煤层瓦斯涌出率为30.4%,被保护煤层初始卸压位置为工作面回采至40 m位置。