近距离松软煤层群高位钻孔瓦斯抽采技术研究

为解决高应力近距离松软煤层群高位钻孔抽采效果差、工作面上隅角瓦斯超限等问题,利用轨迹测试仪测定钻孔轨迹,并结合对现场高位钻孔参数设计、现场施工、抽采效果的分析,得到了高位钻孔抽采技术中存在的问题,分析了造成高位钻孔抽采效果差的原因,基于此提出了高位钻孔抽采优化方法。结果显示:造成高位钻孔抽采效果不佳的原因为钻孔大幅度偏离设计轨迹及煤孔段堵孔;可通过控制钻进速度、缩短钻孔长度、增加孔径、对煤孔段进行扩孔、下筛管的手段优化抽采设计。对比优化前后高位钻孔抽采效果,发现优化后平均单日抽采纯量提高了3倍,优化抽采效果显著。

矿井高位钻孔偏斜特征及其对抽采效果影响的研究

为研究高位钻孔偏斜对抽采效果的影响,利用钻孔轨迹测量仪对现场高位钻孔实际施工轨迹进行测定并分析其偏斜特征。根据偏孔位置将钻孔分为上偏轨迹钻孔、有效轨迹钻孔、下偏轨迹钻孔、偏向采空区钻孔4类,并分析了各类钻孔抽采效果及特征。结果表明:高位钻孔偏斜严重,有效钻孔数量较少,偏向采空区钻孔所占比例最高;采动影响所形成的裂隙为造成高位钻孔偏斜的主要因素;4类偏斜钻孔抽采效果具有显著规律性及差异性,为高位钻孔优化设计提供了依据;有效轨迹钻孔抽采量最高,约为上偏轨迹钻孔的1.3倍,为下偏轨迹钻孔的2.9倍,为偏向采空区钻孔的4倍,其中偏向采空区钻孔抽采量最小且为无意义抽采。

基于核磁共振技术的煤体微观孔隙结构研究

为了了解煤样的微观孔隙结构特征,应用核磁共振技术(NMR)对煤样孔隙类型、连通性、孔径分布等特性进行分析,结合X射线衍射(XRD)和计算机断层(X-CT)扫描测试结果探究了煤样的物相组成、矿物质成分及表观形貌特征。结果表明:测试煤样含有多种矿物质成分,主要为高岭石、方解石和黄铁矿等,矿物质主要夹杂在煤样割理系统中;NMR测试的横向弛豫时间T2谱呈典型的三峰曲线,依照0.5~5 ms,5~100 ms,和>100 ms的弛豫时间区间可将煤样内部孔隙类型对应为吸附孔、渗流孔和扩散孔;所测煤样的T2截止值在10~20 ms之间,表明具有高度发育的微观孔隙和较为发育的中孔结构;NMR的测试结果与CT扫描的三维可视化分析结果相吻合,证实样品具有较高的非均质性。NMR技术能较好弥补CT扫描在微孔观测中的不足,呈现出更为具体的煤样内部微观孔隙特征。

冲击破坏条件下煤的红外光谱特征研究

通过电磁控制落锤冲击系统对大同塔山矿煤样进行定量循环冲击,冲击破坏后得到煤粉制样,并对其进行红外光谱特征分析。结果表明:煤体中含有大量氢键,氢键在冲击破坏过程中会发生断裂,塔山矿煤样主要表现为光谱波长3 400 cm^(-1)处的羟基自缔合氢键断裂;随着冲击强度的增大,氢键吸收强度降低;随着煤破坏加剧,氢键断裂需要的能量变大,氢键吸收强度下降趋势大大减缓,表现为非线性特征。