回采工作面煤层注水综合治理煤尘与瓦斯试验研究

为进一步降低回采工作面粉尘浓度和瓦斯涌出量,决定开展煤层注水防尘、防瓦斯试验,以确保回采工作面环境更加符合安全文明生产的要求。通过分析煤层注水的作用机理,开展注水有效压力p、注水时间T、有效半径R等考察研究,以煤层注水前后粉尘浓度变化量、瓦斯涌出量等指标作为评判指标开展试验。试验结果表明,本次注水试验使得工作面回采期间呼吸性粉尘和总粉尘浓度降幅分别达到93%和94%,S_(max)和Δh_(2)值由原来的4 kg/m和130 Pa分别降低到2.5 kg/m和100 Pa,有效解决了试验回采工作面工作环境的粉尘和瓦斯涌出量偏大的问题。

煤层注水钻孔径向渗流演化规律数值模拟研究

为研究煤层注水钻孔径向渗流演化规律,基于渗流基础理论,采用Fluent软件模拟分析不同注水压力下钻孔径向煤体的润湿范围及渗流速度。结果表明:在同一钻孔条件下,随着注水压力的增大,煤层内平均水压与平均渗流速度衰减越来越明显,注水压力对钻孔周围煤层的压力分布和渗流速度的作用范围逐渐扩大,煤体内密度变化越来越快,煤体内注水越来越均匀,注水效果进一步增强。该研究成果对提高煤层注水抑尘效果具有重要的意义。

基于UDF的煤层注水渗流演化规律的数值模拟研究

为了更好地揭示煤体高压注水渗流演化规律,提高煤层注水抑尘效果;基于三轴压缩和煤矿生产实际,通过煤岩渗透性试验得到煤岩变形与孔隙水压匹配关系;利用用户自定义函数UDF模块将其编译到Fluent中对钻孔注水过程中的流体压力场、速度场及水量分布情况进行模拟,分析不同注水压力下钻孔径向周围煤体内润湿范围以及渗流速度等因素。结果表明:渗流场压力随着孔隙水压的增大而增大,压力变化率随着时间段的增长逐渐降低并趋至稳定,渗流场速度变化展现出相似的变化规律;随着孔隙水压的不断增大,煤体孔隙率随之增大,煤体内部含水率逐渐升高,分布范围从钻孔周围逐渐向两侧扩大,煤层钻孔周围的润湿过程是一个快速增长后缓慢降低达到稳定的状态。

新桥煤矿难湿润煤层注水数值模拟研究及应用

为改善新桥煤矿综采面难湿润煤层注水效果,基于多孔介质理论建立新桥煤矿综采工作面煤层注水模型,通过Fluent软件对综采工作面注水过程进行模拟研究,得到了不同注水压力下的煤体湿润半径变化规律和煤体中的水流压力分布与速度分布情况,并开展了现场煤层注水应用试验研究。数值模拟结果表明,煤体的湿润半径随着注水压力的增大而增大,注水压力为6 MPa时湿润半径达到了2.39 m,注水压力7 MPa和8 MPa时湿润半径分别为2.45、2.48 m,相比6 MPa注水压力下的湿润半径增量已不是很大;现场试验结果表明,工作面注水压力为6、7、8 MPa时,煤层湿润半径分别为2.34、2.42、2.47 m,现场注水试验结果与数值模拟结果吻合;煤层注水降尘效率测试结果表明,注水过后采煤机逆风割煤和顺风割煤状态下粉尘浓度有大幅度降低,煤层注水过后最佳降尘效率分别达到了60.09%和58.27%,取得了较好的降尘效果。

两性离子表面活性剂对煤层注水渗流润湿协同效应的研究

煤层注水技术是防治冲击地压、粉尘以及火灾等众多矿井灾害的重要手段之一,煤层注水过程可以概括成渗流阶段、渗流与润湿协同阶段以及润湿阶段。针对煤层注水渗流阶段,利用三轴渗流实验装置,以达西定律为理论基础,研究了不同表面活性剂溶液(十二烷基硫酸钠和复合型表面活性剂)表面张力及其对裂隙煤体渗流特性的变化规律,对比分析了不同表面活性剂溶液在煤体中渗透系数的变化特征,探讨了复合型表面活性剂对破裂煤体注水的影响规律以及不同表面活性剂对裂隙煤体的润湿协同效应。实验结果表明:十二烷基硫酸钠能够降低液体表面张力,将渗流系数从3.73×10^(-4)提高到5.6×10^(-4),能够有效地促进煤层注水润湿效果;十二烷基硫酸钠与煤体之间的吸附性,增大了渗流溶液在煤体裂隙表面的张力,降低了煤体的注水润湿效果,最终阻碍了渗流润湿过程;通过加入其他原料配置的非离子-阴离子复合表面活性剂能够有效减小吸附性,并有效增强渗流效果,明显提高注水渗流润湿效率,验证了两性离子表面活性剂对煤层注水具有显著的协同效应。

采煤工作面煤层注水钻孔湿润半径的研究

煤层注水是煤矿井下综合防尘的一项重要措施,可以减少作业场所的煤尘飞扬,给井下作业人员提供良好的作业环境,注水效果需要考虑注水时间、注水压力、湿润半径、封孔长度、密封效果等因素。为更好的确定采煤工作面煤层注水湿润半径,给煤层注水钻孔的参数设计提供可靠的依据,本文对金河煤矿6123-2采煤工作面开展了煤层注水试验,分别采取动压和静压注水进行试验,确定煤层注水的湿润半径,为煤层注水钻孔的施工参数提供设计依据。

基于高分子增透剂的煤层注水增渗作用分析

为提高煤体润湿性与注水渗透效果,以自行制备的天然高分子增透剂为基础,从增透剂的反应过程、分子结构微晶结构及其与煤的表面形貌作用效果和润湿作用机理出发,研究了天然高分子增透剂对煤的增渗作用机理,同时利用分子动力学模拟研究了增透剂与煤粉之间的微观作用机理。研究结果表明,添加高分子增透剂后,水对于煤的润湿能力大幅度提升,在相同时间内添加高分子增透剂的试验组呈现出最佳的渗透效果;分子动力学模拟得到增透剂—煤体系的相互作用强度为-232.19 eV,而水—煤体系的相互作用强度为-34.60 eV,表明添加增透剂的溶液体系中水分子更容易附着在煤分子表面上,分子间相互作用力增强,会使附着在煤表面的分子结构更加稳定,更有利于煤表面的润湿。研究结果为煤层注水增透剂的研发和应用提供了参考依据,有助于进一步提高煤层注水抑尘效果。

煤矿煤层注水技术工艺及实践研究

为进一步探究煤矿煤层注水技术的优化路径,以降低煤矿开采过程中的粉尘问题,结合某煤矿采取内的11240综采工作面的现状,对煤矿煤层注水技术工艺进行研究。在研究过程中,结合现场试验,确定了该煤矿煤层注水技术工艺的最优参数,以形成基本的工艺方案。而后将该方案应用于实践当中,结果显示,注水降尘率超过50%,效果相对较为显著,证明该工艺具有一定的应用价值。

干河煤矿高效煤层注水降尘技术应用研究

干河煤矿2号煤煤尘存在矿物含量高、亲水性差的问题,导致综采工作面粉尘浓度超标,为了解决该问题,设计实验室沉降实验来测量不同类型、浓度表面活性剂溶液对煤尘的润湿性,选择1.5%X-100、2%JFC、2%SDBS、2%SDS溶液作为组份进行复配实验,确定1.5%X-100、2%JFC、2%SDBS三种溶液1∶2∶2比例的三元复配润湿剂作为2-126工作面现场应用试验的煤层注水添加剂,较注入纯水条件下,工作面总粉尘除尘率提高62.65%,呼吸性除尘率提高72.80%,取得理想降尘效果。

煤孔隙分布与煤层注水增量的关系

通过对几种不同煤层煤样的孔隙特性分析 ,结合实验室试验 ,确定出水在煤孔隙内渗透与保存的最小孔隙为 0 0 7～ 0 2 2 μm ,平均为 0 1 4μm ,提出了沟通孔隙率这一新概念 ,并导出了沟通孔隙率与煤层注水增量的关系 ,对指导煤层注水具有实际意义 .

微生物菌液强化煤层注水降尘的机理研究及数值模拟

为了改善采掘工作面粉尘质量浓度超标、矿井工作环境恶化等问题,通过对煤层注水、水力压裂和微生物菌液改性煤体渗透机理的研究,提出了强化煤层注水的新方法,得到了基于水力压裂和微生物菌液强化煤层注水的降尘新思路。结合多孔介质应力平衡方程和流体连续性方程,构建了煤层注水渗流过程的数学模型。采用数值模拟软件模拟了煤层注水过程中不同注水压力和注水时间条件下水在煤体内的渗流规律。结果表明,当注水压力一定时,煤层的湿润半径随注水时间的延长逐渐增加;当注水时间一定时,煤层相同位置处注水压力越大,煤层的渗透性也越大,9 MPa为最优注水压力;水力压裂后注入微生物菌液,煤层的有效润湿范围明显增大,注水降尘效果得到强化。

煤层注水参数优化及降尘效果分析

文章以中煤新登郑州煤业有限公司31101综采工作面为例,分析了影响煤层注水防尘效果的因素,并使用数值模拟方法研究了在不同注水压力和注水时间条件下湿润半径的变化规律。模拟结果表明:随着注水压力和注水时间的增加,湿润半径持续扩大,但其增长幅度呈现递减趋势。基于模拟结果,提出了煤层注水工艺参数的优化方案。实际现场测试表明,优化后的注水参数能获得更好的防尘效果,使得综放工作面的全尘质量浓度和呼吸性粉尘质量浓度明显下降。研究为指导煤层注水防尘的参数设计与效果评价提供了参考。

煤层注水防治冲击地压现场试验应用

随着煤矿开采深度不断增加,冲击地压、瓦斯和煤尘等自然灾害不断升级,严重制约了煤炭企业的高产高效发展。因此,急需采取有效的灾害防治技术,以减少灾害事故发生。现代研究表明,煤层注水作为一种重要手段,在防治煤矿瓦斯事故和冲击地压事故方面取得了显著效果。尤其是在防治冲击地压方面,煤层注水能够有效降低煤层冲击倾向性,降低现场的脉冲量和电磁辐射强度。因此,本文以老虎台矿为试验对象,分析并验证了煤层注水在冲击地压防治方面的重要作用,为类似矿井采用煤层注水开展冲击地压防治提供参考。

煤层注水防治冲击地压效果及可注性鉴定

本项目通过煤体浸水试验及野外注水防治试验,发现煤体注水后,煤体冲蚀趋势明显下降,其原位岩屑含量及电磁辐射强度明显改善。本项目选择裂隙发育程度、孔隙率、湿润边角、坚固性系数、饱和水分增值以及埋深等6个注水难易程度的影响因子,利用15个典型矿井观测资料作为训练样本,构建基于间距识别的可注入性识别模型,识别准确率达100%。

深浅孔结合煤层注水防治粉尘技术探究

随着煤炭工业的快速发展,煤矿粉尘问题日益凸显,成为影响矿工健康和煤矿安全生产的重要因素。深、浅孔结合煤层注水技术作为一种有效的粉尘防治方法,受到业界的广泛关注。本文系统分析了煤矿粉尘产生的原因及其危害,并详细论述了煤层注水技术局限性,特别是深、浅孔结合注水技术的原理、实施步骤及其在实际中的应用效果,以期为煤矿粉尘防治提供有效的建议。

低透气性煤层注水瓦斯解吸特性实验研究

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的主要手段,随着我国绿色开采及智能化开采的不断深入,利用水力方法致裂煤层以提高煤层透气性已广泛应用于提高煤层气抽采效果。通过利用一个新型高压吸附和注水实验系统,研究注入水对煤层气解吸特性的影响,并测定不同吸附平衡压力和含水量条件下的压力释放解吸值和总气解吸值。结果表明,注入的水既可以替代游离气体又可以替代吸附气体,导致系统压力显著增加。在释放系统压力时,注水的煤样的气解吸值会降低。注水后,煤的总解吸值增加。因此,煤层注水可以促进煤层气解吸,是目前防止煤和瓦斯突出的有效方法,同时也可以提高煤层气的生产效率。

添加湿润剂煤层注水降尘效果的试验研究

针对国内部分煤矿煤的亲水性差导致注水降尘效果差的问题,以淮北芦岭煤矿Ⅱ1084风巷掘进工作面为试验工作面,进行添加湿润剂的分段式封孔注水实验。通过实验室煤的亲水性实验、湿润剂配比实验、现场注水试验,得到该矿煤为不亲水,注水最佳添加湿润剂添加比例为0.6%,注水压力为10 MPa,注水湿润半径为1.5 m,在此条件下,对掘进机司机位置处的降尘效果考察,得到总粉尘降尘效率达到61.7%。进行粒度分析,得到粒径为:<2μm、2~5μm、5~10μm、>10μm、<7.07μm、>7.07μm的降尘效率分别为54%、58.2%、60.1%、62.2%、56.3%、62%。

煤层注水预防冲击地压的研究

煤层注水防治冲击地压的方法简易、价廉、适应性广 ,同时具有降尘、降温及软化煤层功用 ,一举数得 ,可以作为冲击地压防治的首选措施。煤层注水防治冲击地压的机理以及注水过程中 ,对水在煤层中的运动规律还缺乏研究 ,因而工艺参数决定只能依靠经验 ,存在很大盲目性 ,必然影响防治效果。因此 ,笔者从水对煤物理力学性质的影响 ,对煤层注水防治冲击地压的机理等方面进行了分析和研究 ,认为煤层注水过程 ,实际上是水驱气的驱替过程 ,是有动界面的渗流力学问题 ,为此 ,进一步研究了水在煤层中的运动规律。研究的结果和有关数据 ,为制订煤层注水防治冲击地压的工艺参数提供依据 ,为有效地防治冲击地压的发生 ,提供了新的手段。

基于千秋矿冲击性煤样浸水时间效应的煤层注水方法

为研究浸水时间对煤样冲击倾向指标的影响规律,在自然和不同浸水时间条件下,采用煤的冲击倾向度测试系统对千秋煤矿3组煤样进行综合冲击倾向度、冲击倾向指标试验。试验结果表明:延长浸水时间降低了强冲击倾向煤样的综合冲击倾向度,对弱冲击倾向煤样影响较小;冲击倾向指标在临界范围内,随浸水时间延长出现拐点,其中自然状态为强冲击倾向的煤样,浸水时间变化规律基本一致,4项指标中前3项指标变化可以用二次函数进行拟合;浸水20 d后前3项指标冲击倾向度均降低较快,但是超过20 d后,3项指标冲击倾向度开始升高。单轴抗压强度指标,在浸水7 d后,各煤样强度降低迅速,软化系数为0.59～0.83,但随着浸水时间延长,强度开始增大,最大不超过自然强度,浸水20 d后强度趋稳,表明浸水时间越长,煤样失掉少量易溶矿物成分越多,剩余主体部分抗压缩强度向上逐渐恢复。

煤层注水过程分析和煤体润湿机理研究

分析了煤层注水过程中水在煤体中的运动动力和过程 ,用界面化学理论分析了煤体表面的润湿过程 ,得出了煤体能够自行润湿的条件 ,即润湿过程的润湿功必须为正 ,同时得出了各种润湿过程的判断依据。根据上述理论分析 ,阐明了煤层注水降尘的润湿机理 。