煤吸附瓦斯机理研究的新进展

本文基于近十年来瓦斯地质、煤层气地质领域在煤对瓦斯吸附方面的研究成果,从煤层瓦斯赋存状态、瓦斯吸附方式及吸附模型、瓦斯吸附影响因素、瓦斯气体的超临界吸附以及煤对多元气体吸附等几个方面,有重点地总结了国内外研究的新进展,指出了目前研究中存在的问题和难点,并对下一步研究方向进行了初步展望。     

煤层气井水力压裂及对煤层顶底板的影响研究

为了确保煤矿安全高效生产,研究区采用地面煤层气井水力压裂增透工艺增强瓦斯抽采效果。运用基于滤失效应下的水力压裂预测模型评价了水力压裂效果,除受地质条件影响较大的2口井效果较差外,其余7口井基本达到设计要求。考察了S2205胶带运输巷24个钻场瓦斯抽采量,考察结果表明,压裂区瓦斯抽采量是未压裂区的2～4倍。压裂裂缝虽延伸到顶底板,但对巷道支护、上下含水层和煤层不产生影响。     

矿井瓦斯涌出量预测方法探讨

矿井瓦斯涌出量预测方法是目前矿井瓦斯防治领域仍在探讨的研究课题。本文对现有的几种预测方法进行了讨论，提出了一种新的预测方法－瓦斯地质数学模型法，并在煤矿生产实践中进行了应用。     

气肥煤与焦煤的孔隙分布规律及其吸附–解吸特征

 采用山东微山菜园矿的气肥煤和山西古交马兰矿的焦煤作为煤样,分别进行压汞试验,测定煤的孔径分布,了解各孔径段孔容、比表面积的分布规律;并且对所采集的两种煤样分别进行平衡水煤样的CH4/CO2混合气体的吸附–解吸试验,从孔隙结构方面分析深部煤层煤对瓦斯吸附的影响。研究结果表明,焦煤比气肥煤具有更为复杂的孔隙结构,具有更丰富的小孔和微孔;煤中微孔的分布决定煤的吸附能力,吸附最有效的孔隙半径是在10 nm以下;焦煤对CH4/CO2二元混合气体的吸附能力强于气肥煤的吸附能力;探讨分析CO2/CH4吸附能力的差异性是导致试验中高压阶段CH4/CO2二元混合气体吸附量小于低压时的现象发生的主要原因。研究煤的孔隙分布规律及其吸附–解吸特征,可以从微观层次揭示深部煤层煤吸附瓦斯的聚气能力,探寻煤吸附–解吸瓦斯的特征和机制,丰富煤吸附瓦斯理论,对煤与瓦斯突出的防治和煤层气资源的开发均具有重要意义。     

基于模糊模式识别的煤与瓦斯突出区域预测

借助于成熟的模糊理论与技术可以较客观地实现突出预测中不精确信息与不精确关系的正确表达与处理,综合考虑突出影响因素,提出了煤与瓦斯突出区域预测的模糊模式识别新方法.首先采用模糊聚类分析对煤与瓦斯突出的样本集合进行分类,建立不同程度的模糊模式.然后对待预测样本进行模糊模式识别,根据择近原则,哪一种模式与预测样本最接近,待预测样本即属于哪一种突出类型.此方法克服了模糊聚类单一分析方法的不确定性,实现了多指标定量化的预测,提高了预测效果的准确程度.通过实例验证,证明了预测的可靠性.     

构造煤厚度自动判识软件的设计与开发

构造煤厚度自动识别有助于预测煤与瓦斯突出分布规律或判断煤与瓦斯突出发生的煤层范围,提高采掘生产中防突措施的科学性和针对性。提出了基于小波变换的测井曲线自动识别构造煤厚度的方法,以MATLAB6.5为平台,研制了“构造软煤厚度自动识别软件”,介绍了该软件的结构、功能和使用方法,实际验证结果表明其精度较高。     

高温高压平衡水分条件下变形煤的吸附-解吸特性

选用平顶山矿区十二矿己组煤层的不同类型变形煤作为研究煤样,模拟深部煤层瓦斯赋存条件,开展高温高压平衡水分条件下的吸附-解吸实验。研究结果表明,50℃条件下,煤的平衡水分含量随煤的破坏程度的增加有增大的趋势;高温高压平衡水分条件下,变形煤表现出吸附-解吸新特性,即随煤的破坏程度增加,朗格缪尔体积VL(无灰基)具有先减小,后增大,再减小的趋势,呈波浪状。分析表明,变形煤表现出的吸附-解吸新特性,是变形煤特有的孔隙结构和水分含量的差异综合作用的结果。变形煤吸附-解吸不可逆,解吸滞后;随着煤的破坏程度增加,煤的吸附-解吸不可逆程度加大。因此,在开展实验研究煤、特别是变形煤的解吸特性时,不能用吸附实验数据简单代替。     

瓦斯地质学科的发展与应用

长期以来,矿井瓦斯一直是煤矿安全生产的老大难问题。矿井瓦斯的调查、研究和防治,传统上归通风安全部门负责,可是煤矿中发生的瓦斯事故,如瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害,事后调查常常发现它们与地质条件有关,人们开始注意了瓦斯与地质关系的调查。1978年,在焦作工     

深部煤层含水率物理模拟试验研究

选择北皂矿的褐煤、蔡园矿的气煤、西曲矿的焦煤和古汉山矿的无烟煤作为研究煤样,模拟深部煤层的温度条件,开展了不同温度下煤的平衡水分试验,对深部煤层含水率进行物理模拟,对试验数据进行了假设检验和参数估计,分析了平衡水分含量与煤级及温度之间的关系.试验结果显示,相同温度条件下,平衡水含量随煤级先降低,后升高.在煤级相同的前提下,煤样平衡水分含量,随试验温度升高而降低,30～40℃时,变化十分明显,40～50℃时,基本保持不变.分析表明,同煤级条件下,埋藏深度增加,煤层温度升高,煤层含水率减小,因此,深部煤层中含水率要低于浅部煤层,但到达一定埋藏深度后,煤层含水率减小的趋势不明显,温度因素可能不再对煤层含水率产生影响.     

基于小波变换的构造煤自动判识软件开发

提出了基于小波变换的测井曲线自动判识构造煤厚度的方法,克服了曲线拟合方法不能满足对测井曲线求导的需要,对判识构造煤厚度有良好的效果.为了方便计算,以MAT-LAB 6.5为平台,编制了“基于小波变换的构造煤自动判识软件”,介绍了该软件的结构和功能,并通过实际验证,达到了较好的判识效果.