微纳米孔隙内气体流动特性与LBM数值模拟研究

目的研究瓦斯气体在煤层中的流动特性对于揭示煤层瓦斯赋存机理和扩散运移特性具有重要意义。煤中微纳米级孔隙结构十分复杂,为研究煤层瓦斯气体在微纳米孔隙中的流动特性,方法以均质纳米多孔炭薄膜为测试对象,采用扫描电镜实验对其孔隙大小和孔隙率进行定性定量分析;利用纳米尺度气体流动特征实验装置开展微纳米孔隙的气体流动实验研究,通过对比分析传统达西渗流模型和适用于微尺度下气体流动模型,结果得到更为详细的微纳米孔隙内气体流动特性:纳米多孔炭薄膜的视渗透率随着进气口压力的升高而下降,二者呈负相关的线性变化规律;视渗透率随着努森数降低而降低,二者呈正相关的线性变化规律,表明气体在微纳米尺度下的流动不符合传统的达西定律,滑脱效应和气体扩散不可忽视。采用格子Boltzmann方法(lattice boltzmann method,LBM)模拟不同进气口压力下的气体流动,得到不同气体压力下出口的气体流量,与实验结果进行对比,LBM模拟的平均误差为8.25%,整体吻合性较好,表明LBM数值模拟可有效揭示气体在微纳米尺度下的流动特性。结论研究结果可为今后分析煤层中的瓦斯流动机制和流动规律提供理论借鉴。

煤泥压滤机在底板穿层钻孔增透卸压防突措施中的推广应用

近年来底板穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域防突措施已经成为了突出矿井的主流防突措施,但是穿层钻孔施工过程必须执行水力冲孔等行之有效增透卸压措施,在增透卸压过程中排出的煤泥含有大量瓦斯,处理不及时容易造成瓦斯集聚,带来安全隐患。白坪煤业公司13101下顺槽底板抽放巷清煤时通过煤泥压滤机的投入使用,保证了水力增透瓦斯治理措施中煤泥的快速、自动化处理,提高了煤泥处理效率,降低了工人劳动强度,减少了煤泥中的含水量,使出煤量得到了更精确的考核,保证区域防突措施效果的同时,间接的为瓦斯抽采达标及巷道快速掘进奠定了坚实的基础,对公司的发展创造了一定的经济效益与技术价值。

顺层抽放钻孔封孔工艺

为了解决顺层瓦斯抽放钻孔封孔后存在的漏气、抽放浓度低等问题,对比原有封孔工艺,结合矿井煤层构造和赋存情况,提出了新的封孔工艺,并在现场施工抽放钻孔时对新旧封孔工艺进行了对比。结果表明,新的封孔工艺能有效封堵煤层裂隙,提高封孔质量和瓦斯抽放浓度。

突出煤层采空区卸压影响范围确定研究

为了消除突出煤层瓦斯威胁,提高掘进效率,以白坪煤矿13091工作面及13111工作面为研究对象,采用数值模拟及现场实测的手段,测定突出煤层回采工作面采空区卸压影响范围,确定卸压煤巷条带卸压带宽度,优化新工作面临采空区巷道的布置,以便在采空区卸压范围内作业。研究结果表明:通过13091工作面开挖模拟,研究了13111工作面位移、应力随时间及空间变化的规律,得出13091工作面采空区的卸压影响范围应当在30m范围内;随着煤层瓦斯参数测点与13091工作面采空区距离的接近,13111工作面实测煤层瓦斯含量呈逐渐减小趋势;综合分析得出距13091工作面采空区30m以内为有效卸压区域,距13091工作面采空区30~33m区域为过渡区域,距13091工作面采空区33m以外区域为原始区域。

矿井瓦斯治理中通风技术的运用研究

瓦斯一词,大家都不会陌生,尤其是在煤矿生产过程中,瓦斯产生的数量较大,需要应用科学的方法对其进行排除,避免瓦斯到达一定浓度时,对工作人员的身体健康和人身安全等产生威胁和影响.在煤矿开采期间,需要应用科学的通风方法,降低瓦斯的实际含量.因此,本文主要阐述矿井瓦斯治理中通风技术的应用,希望能够为相关工作人员提供一些参考和帮助.

煤矿矿井通风技术及通风系统优化办法分析

近些年,伴随着社会经济的快速发展,对煤炭能源和新能源的市场需求持续提升,矿井的总量和经营规模也在持续提高和扩张.在矿井工作中,通风是一项非常重要的工作内容.矿井通风安全问题不但会影响井下工作的高效率和水准,还会影响井下工人的安全和健康.现阶段,一部分煤矿公司受各种各样的因素牵制,矿井通风安全性无法获得保障,因此,本文分析了煤矿通风技术和通风系统的优化办法,以供参考.

白坪矿煤层瓦斯抽采技术优化试验研究

针对白坪矿主采煤层煤质松软、透气性差、煤厚变化大,瓦斯赋存不均匀,目前存在瓦斯抽采困难和瓦斯抽采效果不理想等问题,提出采用简易胶囊封孔、钻孔修复以及低负压抽采等优化技术措施,并在13031工作面开展现场试验,得到不同优化技术措施条件下的抽采浓度和流量,分析了瓦斯抽采效果。结果表明:简易胶囊封孔组较正常抽采组平均瓦斯浓度偏低,但抽采量减小不大;钻孔修复组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显提高;低负压抽采组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显的提高;但是,该抽采效果不一定是低负压的贡献,极有可能是钻孔修复的结果。

回采工作面厚煤层、高瓦斯区综合治理技术研究

白坪煤业公司主采二1煤层,二1煤层是典型的"三软"不稳定煤层,煤层变异系数大,且煤厚的区域煤层瓦斯含量随之增加,其中13101工作面与21021工作面在回采初期均遭遇了煤层厚、瓦斯含量高的双重挑战,为工作面的回采带来严重影响,针对此情况,公司采取一系列措施,对工作面煤层瓦斯进行了综合性的治理,保证了安全回采,同时,通过该两个工作面瓦斯综合治理措施的采取,为公司后期回采工作面瓦斯治理技术积累了宝贵的技术经验。

浅析下行穿层钻孔水力增透与瓦斯抽采的关键技术

穿层钻孔水力增透后再进行抽放瓦斯的技术,已成为豫西煤矿"三软"煤层瓦斯治理工作的主流方法,该方法主要是通过钻孔的水力增透泄压增加煤层透气性,进而提高瓦斯抽采效率,实现工作面的安全与高效生产。针对下行钻孔执行水力增透后孔内积存大量水煤、严重影响水力增透与瓦斯抽采效果的问题,通过实例叙述了几项关键技术,具有一定的安全价值与社会效益。

岩巷揭煤三步快速消突技术在白坪煤业公司的实践应用

近年来白坪煤业公司随着13和21两个新采区的逐渐投入生产,揭煤工作日渐频繁,白坪煤业公司按照集团公司有关要求,结合实际情况,经过在13采区、21采区准备工作面揭煤过程中的不断总结分析,摸索出一套切实适合白坪煤业公司的快速揭煤消突技术——三步消突法,通过该方法的应用,确保了白坪煤业公司13采区第四中部车场等多条岩石巷道的安全、快速揭煤,缓解了采掘矿井采掘接替压力。

割缝数量影响下穿层瓦斯抽采钻孔注浆后裂隙扩展研究

为解决煤矿瓦斯抽采难题,提高瓦斯抽采钻孔封孔效果,探究瓦斯抽采钻孔注浆封孔后岩石注浆体受割缝影响的力学性质劣化及裂隙扩展规律,开展岩石注浆体的工业CT扫描及三轴压缩试验,全面分析割缝对岩石注浆体力学性质的劣化作用和岩石注浆体受载破坏后的裂隙扩展规律。研究结果表明:三轴应力条件下,岩石注浆体试样破坏后,二维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,并在割缝位置附近达到峰值,这表明钻孔割缝对岩石注浆体的裂隙扩展具有导向作用,且割缝数量为1时试样裂隙分布范围最小;试样在受载破坏后三维裂隙率和分形维数随割缝数量线性增加,欧拉数则随割缝数量呈现出线性减小的趋势,这表明钻孔割缝会改善裂隙连通性,使得裂隙网络趋于复杂;同时,4种不同割缝数量的岩石注浆体试样的抗压强度随割缝数量的增加而减小,但其渗透率随割缝条数的增加而减小,综合考虑选取1~2条割缝较为合理,并经现场试验验证了割缝注浆封隔一体化技术的合理性。