基于低温液氮浸溶处理的淮南矿区松软中阶煤孔隙特征

为了研究低温液氮浸溶处理对淮南矿区中阶煤孔隙结构及其分形特征影响,采用不同液氮浸溶时间处理煤样,通过压汞法和液氮吸附法对煤体的孔隙结构加以测定,结合分形理论从多角度分析不同浸溶时间下煤体孔隙的发育规律及其尺度特征。结果表明:随着液氮浸溶时间的增加,煤体总孔容由198.089×10^(-3) cm^(3)/g上升至371.553×10^(-3) cm^(3)/g,总比表面积则由4.984m^(2)/g下降至4.496 m^(2)/g,效果显著;煤体吸附孔减小,渗流孔增加,吸附孔的孔隙连通性增加形成更大级别的孔隙,逐渐向渗流孔转变;渗流孔分形维数和吸附孔分形维数与液氮浸溶时间呈现负线性相关,液氮浸溶对于渗流孔分形维数比对吸附孔分形维数的影响程度更为显著;渗流孔分形维数和吸附孔分形维数随着液氮浸溶时间的增大逐渐降低,表明了煤体内部孔隙随着液氮浸溶时间的增大结构复杂程度降低,孔隙之间的贯通性增强,煤体孔隙度和渗透性的增加;综合分形维数随着煤体平均孔径和总孔体积的增加而减小,随着总比表面积的增加而增加,随着液氮浸溶时间的增加,煤体综合分形维数下降,煤体的吸附能力有所减弱,渗流能力有所增强,有助于提升淮南矿区低渗煤层煤层气抽采效果。

煤与瓦斯突出的动态过程研究

为研究煤与瓦斯突出的动态过程,利用真三轴煤与瓦斯突出模拟试验系统,开展不同条件下的煤与瓦斯突出模拟试验,动态监测突出过程中应力、瓦斯压力变化特征,统计分析抛出煤体的分布特征。结果表明,突出是否发生存在一个瓦斯压力阈值,高于该阈值,突出强度随着瓦斯压力增大而增大。突出孔洞口小腔大、呈梨形,孔洞后方煤体越靠近突出孔洞破碎程度越高。抛出煤体在水平地面呈梭形条带分布,以小粒径的粉煤为主,主要集中在远离突出口的区域,随着瓦斯压力的增大抛出煤体的粉碎效果越明显。煤与瓦斯突出是一个快速发展的动态过程,可划分为孕育、激发、发展、终止以及抛出5个阶段。

松软煤层快速全孔筛管护孔高效瓦斯抽采技术

针对松软煤层钻孔抽采瓦斯浓度低、抽采量小且易坍塌堵塞的现状,提出了松软煤层快速全孔筛管护孔高效抽采瓦斯技术,并介绍了相关的关键装备。淮南矿区典型矿井现场应用表明:通过使用该技术,75%的钻孔可在1 h以内完成,所有钻孔在2 h内完成,85%的钻孔筛管可安设至孔深的81%以上;单孔抽采瓦斯体积分数由30%增至60%,抽采瓦斯纯量由0.03 m3/min增至0.06 m3/min;评价单元抽采瓦斯体积分数提高约120%,瓦斯抽采纯流量由2.0 m3/min增至4.2 m3/min。该技术的使用避免了因钻孔坍塌导致的钻孔失效,大幅提高了钻孔预抽瓦斯的可靠性,保证了工作面瓦斯预抽的效果。

近距离上保护层开采下伏煤(岩)裂隙时空演化过程分析

为研究近距离上保护层开采下伏煤(岩)的裂隙时空演化特征,以平煤五矿为例(保护层与被保护层平均层间距为8 m),利用3DEC软件模拟不同开采距离下伏煤(岩)裂隙发育及分布特征,统计被保护层穿层斜交卸压瓦斯钻孔的抽采数据并对保护层开采效果进行验证。结果表明,随着保护层工作面的不断推进,底板岩层内裂隙逐步发育并向深部延伸;从回采8 m开始,被保护层己16-17煤层已出现裂隙发育,当回采18 m时,己16-17煤层内横向裂隙和垂向裂隙发育明显;然而,当回采24 m时,由于采空区上覆岩体的垮落压实作用,底板岩层内的裂隙将发生闭合现象。沿着水平方向,底板岩层裂隙依次可以分为原始状态区、高强度卸压增透区和重新压实区。随着卸压效果越来越明显,被保护层月瓦斯抽采量由2014年6月至11月逐渐增大,最大值达到每月174 400 m3;之后,由于被保护层裂隙闭合,每月瓦斯抽采量开始降低,并逐渐稳定在每月50 000 m3左右。

煤与瓦斯突出过程中煤体层裂演化特征实验研究

为了探究煤与瓦斯突出过程中煤体层裂演化特征,利用自主研制的煤与瓦斯突出实验模拟系统,研究突出过程中煤体层裂结构特征、煤体裂隙厚度演化特征和煤体质点运动演化特征。研究结果表明:在轴向应力0.9 MPa、瓦斯压力0.4 MPa时,煤体层裂发展时间持续85 ms,煤体共计出现11处裂隙。层裂从煤体后方的弱构面出现并向前方发展,其位置大多集中于突出腔体中后部,煤体层裂形式均为纵向贯通,在第9处出现最大纵向断裂裂隙。煤体裂隙总厚度约为75.6 mm、单处裂隙平均厚度约为8.4 mm,二者均呈现随时间递增的趋势。层裂过程中煤体单处裂隙厚度并不都是沿程递增的,部分煤体中部裂隙厚度呈现先增大后减小的特征。煤体的运动表现为靠近突出口端的运动速度更快、运动距离也更长。研究结果可为揭示煤与瓦斯突出层裂机制提供参考。

近距离煤层煤体瓦斯解吸特性对比实验研究

为了研究近距离煤层煤体瓦斯解吸特性差异,以平煤五矿近距离煤层己_(15)煤和己_(16-17)煤为例,通过基本参数测定及煤体瓦斯解吸规律测定,获得了2种煤的瓦斯解吸特性。从瓦斯解吸特性的角度,解释了近距离煤层突出危险性差异的原因。

突出煤体空间分布及粒径分布特性试验分析

为进一步研究煤与瓦斯突出过程中突出煤体的空间分布与粒径分布特征,利用自主研发的真三轴煤与瓦斯突出模拟试验装置,在相同成型压力3 000 k N基础上,开展瓦斯压力为0.2,0.25,0.3,0.35,0.4,0.5 MPa下的煤与瓦斯突出试验。通过水平加载泵站控制,将垂直应力、构造应力、侧向应力均设置为5.5 MPa.结果证明了煤与瓦斯突出的发生存在一个瓦斯临界值,大于这个临界值,突出发生,本试验中突出临界值位于0.25~0.3 MPa之间。随着瓦斯压力的增加,煤样的突出量逐渐增大,相对突出强度也增大,说明在现场中,瓦斯压力是煤与瓦斯突出强度的重要决定因素。突出煤体呈梭形分布,中间有多条带式间隔,吹扫作用明显。突出煤体主要聚集在远处区域,主要为小粒径煤粉,其中直径小于0.25 mm的煤粉占比均大于20%,而小于0.5 mm的均超过45%,个别甚至高达66.7%.大粒径煤颗粒两头多,中间少。突出试验结果与现场实际突出情况有所不同,尤其是在大粒径煤体分布方面,但是综合试验空间、突出发展时间、煤的自然安息角等多方面因素考虑,可以得到合理的解释。

远距离上保护层开采被保护层应力时空演化规律研究

在高地应力作用下,煤层渗透率低,通过单纯的钻孔预抽无法达到煤层瓦斯治理的效果,而保护层开采结合卸压瓦斯抽采被认为是一种有效的煤层瓦斯治理方法。以任楼煤矿远距离上保护层开采为例,利用FLAC^(3D)软件对远距离上保护层开采进行数值模拟,进而获得被保护层应力的时空演化。

井下粉尘分布规律实测研究

为研究井下粉尘分布规律,以某矿为研究对象,采用理论分析与现场实测相结合的方法,分析各尘源产尘特点及致因,运用校准采样器对井下综采工作面、掘进头、主运巷转载处、辅运大巷进行统筹性现场实测.研究结果表明:割煤机与掘进机司机处为最主要尘源,割煤机司机处总尘、呼尘增幅超过322.06%、266.82%,沉降区间为0~30 m;掘进机司机处总尘、呼尘浓度大于280.62 mg/m^(3)、82.66 mg/m^(3),沉降区间超过30 m;掘进头整体可视度不足8m,应为重点防治对象;主运巷转载机处总尘、呼尘增幅超过144.80%、128.50%,沉降区间为0~15m;辅运大巷平稳区域内呼尘占比为59.50%,主运巷转载荡尘和辅运大巷地面扬尘是新鲜风流携尘主要致因.井下沿风流从副斜井井口、绕道口深入至各工作面的空间内,粉尘浓度整体呈现“递增-激增-递减-平稳-回落”的运移规律.研究结论可为制定粉尘防控策略提供依据.

城市燃气输配在公共安全课程体系建设中的重要作用分析

近年来,随着我国城市化的发展,我国城市公共安全面临新的要求和挑战。城市燃气输配安全作为公共安全的重要组成部分备受关注。本文深入分析了我国城市公共安全及燃气安全输配的现状,结合高等学校关于公共安全课程体系建设,阐述了城市燃气输配课程的主要内容。针对城市燃气输配课程教学过程存在的问题,从课程内容更新、教学模式改进和构建新的教学评估体系等3个方面提出相应的改进对策。

风流场作用下煤矿井下燃油车辆尾气迁移规律

随着煤矿机械化程度的提高,燃油车辆已经广泛应用于井下运输,由此带来的尾气污染不容忽视,而尾气治理的关键在于掌握尾气污染物的运移规律。以陕北矿区红柳林煤矿15206内撤架巷为测试区域,对区域内停放车辆在怠速状态下不同位置处的CO,NO和NO浓度进行测量,分析3种主要尾气污染物的运移分布规律。结果表明:燃油车辆排气管口CO浓度最低为75.7×10,最高达到107.4×10;NO浓度最低为14.6×10,最高达到23.3×10;NO浓度最低为26.4×10,最高达到43.8×10。3种主要污染物排放至巷道后浓度均呈现降低趋势,在距离排气管口3 m的值均远低于排气管出口处。数值模拟结果与现场采集数据呈现一致性,在排气管口附近出现浓度峰值,进入巷道空间后浓度明显下降。另外,在靠近车辆排气管口一侧的巷道行人空间及车身后方空间产生明显聚集,且无法通过风流短时间被稀释。上述研究证明尾气污染物在排气管出口经过短暂聚集后会排放至巷道内,经风流稀释后尾气浓度接近巷道内环境数值。

基于城市燃气输配的废弃煤矿井储存天然气方法

结合城市燃气输配关键内容,分析了中国废弃煤矿井资源及利用的现状和特点,研究了废弃煤矿井永久地下空间作为城市天然气储存空间的限制条件,提出了废弃煤矿井储存天然气的思路。分析表明,密封性是废弃煤矿井储存天然气的限制条件,可根据城市调峰气量的确定,利用废弃煤矿井井下的永久性地下空间,并配合井下空间的改造及地面工程建设,实现废弃煤矿井作为地下储气库,以有效解决城市不同时段的天然气供需不平衡问题。