受振粒煤瓦斯扩散特性实验研究

为了探究机械振动对粒煤瓦斯扩散特性的影响,建立振动-吸附-解吸实验系统,选取桧树亭矿1～3 mm和0.25～0.3 mm粒径的贫煤,开展煤样瓦斯解吸-扩散实验,采用瓦斯气体扩散模型进行分析振动前后不同粒径的煤样的解吸-扩散情况。结果表明：施加振动能够提升粒煤的瓦斯扩散量和扩散速度,初始有效扩散系数在振动过程中也得到了提升。通过对比发现,小粒径煤样具有相对较小的扩散系数,在解吸前期拥有较大的扩散速度,振动对其扩散特性的影响较大。分析认为,一方面,小粒径煤样的振动作用的增强,导致振动产生的外力作用越明显,进而加剧了瓦斯扩散程度;另一方面,粒径大的煤样具有更大的表面积,与小粒径煤样相比,能够吸附的瓦斯更多,因此初始扩散速度较大。     

不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究

为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。结果表明：4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,变质程度越高煤样的微孔分布非均质性越强,其微小孔拥有更大的比表面积,将会为瓦斯气体提供更多的吸附位,拥有更大的解吸量;4种煤样的微孔孔径多分布在孔隙空间较为狭小的区域中,约为7～9 nm;微孔结构在弱变形作用下的非均质性明显,在此区域内,较大的孔径分布均一;但从整体看,其连通性与变质程度关系不明显且孔隙以聚集和分布不均匀为主导。     

高应力松软突出煤层定向长钻孔水力冲孔技术研究

为解决松软突出煤层高应力区瓦斯动力灾害问题,以象山矿5#煤21511工作面为研究对象,采用数值模拟、现场考察方法分析了定向长钻孔水力冲孔前后及不同冲孔出煤量的煤体应力变化规律、塑性损伤发育特征和现场实际瓦斯抽采效果。结果表明：冲孔技术显著影响了周围煤体地应力分布,煤体卸压范围和塑性破坏范围大幅提升;冲孔出煤量与钻孔卸压区域半径、塑性破坏区域直径呈正相关关系;冲孔长钻孔单孔抽采量较普通长钻孔提升了23.5%,有效抽采半径平均提高了近12.3%。定向长钻孔水力冲孔技术不仅可远距离治理瓦斯,而且显著提升了钻孔抽采效果,具有技术可行性。     

基于ALE算法的连续水射流破煤特征数值模拟研究

为了探究环境介质对水射流破煤特征的影响规律,采用ALE算法和LS-Dyna软件开展了连续水射流冲击破煤数值模拟研究,分析了淹没/非淹没环境下水射流传播特征、破煤特征,及两者破煤深度关系的时变特征。结果表明：由于水射流损耗较大,淹没环境下射流传播速度远小于非淹没状态下;淹没射流在环境介质的阻碍下发散导致破煤面积增大及深度降低,但损伤单元变化不大;淹没环境下开展破煤造穴时需要合理延长冲击时间或者缩小钻孔间距。