冲击地压后瓦斯异常涌出条件及致灾原因分析

针对冲击发生后瓦斯异常涌出的现象,分析了煤岩微裂隙状态、温度等因素在冲击地压发生前后的变化以及冲击地压引起矿体震动对瓦斯吸附能力的影响,从多角度分析了冲击地压发生后导致瓦斯异常涌出的条件和原因。通过理论计算,瓦斯渗透试验等手段,研究了煤体受载过程中孔隙度和渗透性的变化规律;在含气煤本构方程的基础上,利用三轴加载条件下应力-渗透率关系计算得到了煤样加载过程中的渗透率的变化曲线。结果表明:冲击地压的发生确实存在导致瓦斯异常涌出的条件,而瓦斯对煤体存在力学和非力学的作用,可以导致煤体强度下降,脆性增强,并能够加速煤体的失稳破坏;煤体孔隙度和渗透率在三轴加载条件下会有先降低后增大的趋势,在应力达到破坏载荷的70%左右时,孔隙度和渗透率急剧增长;煤岩体内裂纹扩展,渗透性能增加是高瓦斯矿井冲击地压发生后瓦斯大量涌出的最直接的原因,矿体震动、煤岩体温度升高等冲击地压的伴生现象在一定程度上会促进瓦斯解吸和逸出。

煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析

针对煤层的双重孔隙特性,采用考虑了Fick第一扩散定律和考虑有效应力的渗透率模型对煤层气的开采过程进行研究,探讨了扩散系数对煤层气开采的影响作用。采用不同的扩散系数值(1.2×10-10 m2/s与1.2×10-13 m2/s),通过数值计算,对煤层气的产量演化过程进行分析。计算结果表明:扩散作用主导的煤层气生产过程要远远长于自由相气体主导的煤层气生产过程,具体来说,基质气体压力演化过程的时间尺度(109s)比裂隙气体压力演化的时间尺度(107s)要高两个数量级;在煤层气解吸过程初期,不同的基质扩散系数对产量的影响不明显;在解吸过程后期,两种情况下单位时间内的煤层气产量相差很大,最终可达到三个数量级。

动压影响下坚硬围岩矿压显现规律研究

文章以正利矿14^-1103工作面受动压影响下的变形破坏规律为研究案例，针对该矿煤层顶板较为坚硬，工作面回采过程中常出现顶板无法正常断裂，老顶悬空面积大，顶板易突然断裂，对工作面和工作面巷道的工作安全带来巨大威胁的问题，通过现场监测研究了动压影响下坚硬围岩巷道的矿压显现规律，以期对现有支护体系进行优化。研究表明：工作面的推进影响围岩应力的范围在100m以内，围岩应力受到显著影响的范围为20～30m；锚杆受力最大增速可达55kN／d，最大增量为70kN，顶板离层速度最大可达15mm／h，最大离层值为67mm，高速增长的时间短。应力、位移的变化具有突变的特性。

正利煤矿动静压巷道矿压显现规律对比研究

本文以正利矿14-1103回采工作面的回采及支护工作和14-1107掘进巷道的支护工作为案例,针对该矿煤层顶板较为坚硬等特点,在巷道矿压及顶板离层监测工作的基础上,对比研究了动静压坚硬围岩巷道的矿压显现规律,以期在此基础上对该矿现有支护体系进行优化设计。研究表明,在距工作面110m范围外,动静压巷道顶锚杆受力规律没有明显差别,均呈线性变化,在距工作面30m范围内动压巷道锚杆(索)受力-推进度关系曲线呈对数型,在短期内锚杆受力增长了约70kN,锚杆受力增长表现出突然性,而静压巷道锚杆(索)受力规律始终呈线性增长,增幅约为0.5kN,最大增量8kN。

工作面动压影响下老窑破坏区煤柱应力状态研究

通过调研汾西矿区内老窑破坏区地质条件、顶底板岩体特性及水文条件,利用瞬变电磁法对汾西矿区新柳煤矿典型老窑破坏区进行精细地质探测,并在地质探测基础上构建破坏区相似模型,分析破坏区内煤柱应力状态受工作面回采动压影响的变化规律。结果显示,工作面回采过程中,开始阶段煤柱应力一直维持在初始状态,基本无变化。当距工作面62.5m左右时,煤柱应力开始增大;距离工作面12.5~25.0 m时,煤柱应力骤然增大。回收煤柱时,由于受工作面动压的影响,工作面前方煤柱内的弹性核处于高度受压状态,一直处于较高的应力水平,而且弹性核随着工作面的推进逐渐前移,对工作面的安全回采造成极大危害。因此,应当采取超前卸压的措施破坏煤柱内的弹性核,以保证煤柱回收工作安全高效地进行。