瓦斯解吸指标与煤层坚固性系数关系的现场实验研究

根据瓦斯解吸指标K_1值的测定原理及现场测定方法,对山脚树煤矿的24#煤层进行了K_1与煤层坚固性系数f的测定,研究了瓦斯解吸指标K1随煤层坚固性系数f的变化特性,结果表明:瓦斯解吸指标K_1与煤层坚固性系数f之间有显著的相关性,且两者之间呈现很好的幂函数特性,与现场局部突出预测情况相符合。

工作面采动应力状态电磁辐射响应规律

通过对梁宝寺煤矿3305采煤工作面与3408掘进工作面电磁辐射监测数据的分析,得到了采掘区域煤岩体内部应力的分布情况和变化规律.划分了采掘工作面高应力危险区域.分析表明,电磁辐射信号可以准确反映煤体内部应力分布情况,并且可以进一步反映工作面前方卸压区与应力集中区的范围.针对高应力危险区域,采用钻屑法与电磁辐射法两种手段进行了监测.并对监测结果进行了分析,结果表明,两种监测手段在反映煤体内部应力集中程度上具有很高的一致性.电磁辐射技术具有监测区域广,连续非接触的优点.而钻屑法则具有在某点处监测精度高的优点.

钻孔加密过程中的孔周应力响应特征研究

为分析钻孔加密过程中的孔周应力响应特征,根据河南某矿的实际情况,采用ABAQUS软件对钻孔加密过程应力响应进行模拟.结果表明:巷道周围的应力较为集中,破坏区域主要存在于巷道周围数米范围内,水平两侧的煤体破碎程度明显大于上下两侧;钻孔施工后,钻孔周围应力大幅度提高,随着钻孔间距的减小,钻孔间应力出现叠加现象,煤体产生较大塑性流动,形成了钻孔间相互沟通的裂隙场;钻孔水平方向裂隙发育多于垂直方向,且随着钻孔深度的增加,孔周应力呈不均匀性减小,钻孔周围裂隙也逐步减少.该研究有助于确定合理封孔深度,实现瓦斯高浓度抽采.

二氧化碳与水预处理煤样对甲烷吸附热效应特性的实验研究

研究煤体吸附甲烷的热效应对于深入揭示煤层气在煤表面的吸附机理有重要意义。通过C80微量量热仪测试了无烟煤、焦煤、褐煤在二氧化碳与水预处理前后的甲烷吸附热力学参数,得到甲烷的等温吸附曲线和吸附热曲线,并建立了甲烷吸附量—吸附热定量模型,从能量角度解释了煤样预处理前后对甲烷的吸附特性。研究结果表明:经二氧化碳与水预处理后,煤样对甲烷的吸附量以及吸附过程产生的微量吸附热均有所增加,且预处理对煤体造成的影响主要体现在能增大其表面孔隙结构。

不同温度压力下低渗煤体瓦斯的解吸规律

以平顶山低渗煤体为研究对象,研究了不同温度和瓦斯平衡压力对瓦斯的解吸速率的影响。在瓦斯解吸初期,温度和瓦斯平衡压力对解吸速率的影响程度不一,但在解吸基本平衡之后,瓦斯解吸速率随温度的增加呈正比例上升,且1.5~2.0 MPa瓦斯压力的影响程度比0.74~1.50 MPa瓦斯压力的影响程度大。

煤层瓦斯抽采钻孔密封理论模型与工程技术研究

瓦斯抽采浓度低是由孔内漏气和孔边裂隙漏气共同导致的,为分析钻孔漏气机理,基于多物理场耦合理论建立了考虑孔内漏气和孔边裂隙漏气的数学模型.采用COMSOL Multiphysics对其进行数值求解,结果表明采动影响区漏气裂隙的宽度越大,钻孔瓦斯抽采浓度衰减得越快,漏气裂隙特性是影响瓦斯抽采浓度的重要因素.为了保障封孔质量、增强瓦斯抽采效果,现代钻孔密封技术不仅要实现孔内密封,更要有效封堵钻孔周边煤岩体漏气裂隙,重点介绍了囊袋注浆封孔和二次封孔2种封堵裂隙的新技术及应用效果.

穿越多采空区地面钻井抽采试验及井身破断特性分析

地面钻井是一种高效的瓦斯抽采技术。针对五虎山煤矿开采煤层上方存在多个老采空区的情况,成功应用了偏心钻头配合管靴的跟管钻进工艺,有效解决了钻井穿越采空区的卡钻、埋钻问题,顺利完成钻井施工。地面钻井共抽采瓦斯9 d,累计抽采纯瓦斯2.31×104m3,由于抽采效果不佳而被迫停抽。运用ABAQUS有限元软件研究了采动作用下套管的受力特性,结果表明上覆老采空区位置钻井套管的应力较大,是钻井破断的关键位置。

大直径地面钻井井身稳定特性分析及工程控制

高强度开采条件下地面钻井受剧烈采动影响易破坏失效,运用有限差分程序FLAC3D对采动条件下不同直径钻井套管的受力进行了模拟计算,结果表明岩层分界面处套管变形较大,套管直径越大其变形和承受应力更小,钻井直径加大失效的风险降低。针对常规直径钻井在抽采过程中受采动影响发生严重破坏的问题,余吾煤业公司开展进行了大直径地面钻井抽采采空区瓦斯的工程试验,取得了良好的效果,现场试验结果表明采用大直径地面钻井可避免钻井完全失效,延长钻井抽采有效期。