分子模拟方法在煤层瓦斯流动规律研究中的应用

突破传统的从宏观到宏观流动理论研究路线,结合分子模拟特点选用MC、MD方法研究瓦斯流动这一复杂的解吸—扩散—渗流过程;探讨了MC模拟吸附解吸过程及MD模拟扩散渗流过程;提出了采用分子模拟方法研究煤层瓦斯流动规律中的几个重点难点问题,从总体上阐述了研究步骤,为进一步研究打下了基础。     

模糊聚类评估法在煤与瓦斯突出预测中的应用

通过模糊聚类分析将影响煤与瓦斯突出的地质构造综合起来考虑,应用灰色系统理论中的多维灰色评估方法,对煤与瓦斯突出的样本集进行了分析研究,不仅可靠程度高,而且能定量描述待报样本与模式的危险程度。研究结果表明,该方法能准确对煤与瓦斯突出灾害进行预测,从而说明了该方法的可靠性。     

页岩对甲烷高温高压等温吸附的热力学特性

为了研究页岩在高温高压条件下对甲烷的吸附特性,采用高压等温吸附实验仪,分析了取自贵州岑巩地区天马1井的页岩对甲烷的吸附效果,并根据lausius-Clapeyron方程和Vant-Hoff方程求得甲烷吸附的等量吸附热和极限吸附热,从热力学角度分析甲烷在页岩上的吸附特性。研究结果表明:贵州岑巩地区天马1井页岩对甲烷的等温吸附曲线形态在不同温度条件下基本一致,都存在着明显的极值点;在低压阶段,等量吸附热随吸附量的增加而逐渐增加,平均吸附热为43.59 kJ/mol,表明可能发生了化学吸附;在高压阶段,等量吸附热随吸附量的减少而逐渐升高,表明随压力增加解吸更加困难;通过Vant-Hoff方程计算得到的极限吸附热为39.61 kJ/mol,表明天马1井页岩孔隙表面与甲烷气体之间的相互作用力较强。对于相互作用力较强的页岩,在页岩气开采过程中可以结合注入与页岩孔隙表面作用更强气体的方法来促进解吸,如CO2等气体。     

基于大数据的矿井灾害预警模型

将大数据技术与煤与瓦斯突出、矿井水害、矿井火灾、矿井顶板灾害预防机理相结合,建立了基于大数据的矿井灾害预警模型;提出了各项灾害的预警模型,探讨了数据挖掘Apriori关联算法在灾害预警中的实现方法,并阐述了利用大数据进行灾害预警的步骤。     

温度对构造煤解吸初期规律实验研究

为了研究恒压条件下,变温作用对构造煤解吸时初期瓦斯解吸量的变化规律,以黔北某矿构造煤为研究对象,采用HCA型瓦斯吸附仪对构造煤在不同温度条件下进行解吸实验,绘制瓦斯解吸量随时间的变化曲线,分析变温作用对构造煤解吸初期瓦斯解吸量的影响规律。研究表明:构造煤的瓦斯解吸量随着温度的升高而增大,构造煤初期瓦斯解吸分3个阶段,分别为解吸初期1min内快速解吸、2～30min内缓慢解吸、30min以后稳定解吸;变温作用下构造煤解吸初期瓦斯解吸量和时间的关系符合Logistic模型,温度越高,其拟合效果越好。     

AHP-GT耦合模型下煤与瓦斯突出危险性评价北大核心

为了更有效地预测煤与瓦斯突出危险性,考虑煤层瓦斯压力、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、煤的破坏类型和煤层孔隙率5个因素,结合层次分析法(AHP)与灰靶决策模型(GT)建立了煤与瓦斯突出危险评价模型,并通过贵州省的大良田煤矿(DLT)、清河煤矿(QH)、耳海煤矿(EH)、顺发煤矿(SF)、青松煤矿(QS)进行实例验证。结果表明:煤的坚固性系数对煤与瓦斯突出的影响最大,孔隙率对煤与瓦斯突出的影响最小;EH煤矿和SF煤矿属于小的突出危险,DLT煤矿和QS煤矿属于一般突出危险,QH煤矿属于大的突出危险,评价结果与实际情况相符。     

基于分形理论的上覆煤岩裂隙发育规律研究

为研究近距离保护层开采上覆煤岩裂隙发育规律，以熊家湾煤矿C8和C9煤层为工程研究背景，基于分形理论和数值模拟技术分析近距离保护层开采上覆煤岩时裂隙发育和应力变化等特征。研究表明：C9保护层开采后，裂隙网络分形维数整体呈下降—上升—稳定趋势，表征上覆煤岩裂隙发育分为新生裂隙发育到顶板垮落压实、顶板垮落压实到压实裂隙发育和压实裂隙发育到整体稳定3个阶段；随着工作面推进，上覆煤岩的应力与裂隙网络分形维数变化整体相似，可用裂隙网络分形维数表征应力变化趋势；结合“三带”经验计算公式和数值模拟结果，得出裂隙发育高度为20 m左右，高于煤层间距，C8煤层裂隙发育。相关研究结果可为黔西地区相似地质条件上覆煤岩裂隙发育规律研究提供参考。