液态CO_(2)溶浸作用对煤吸附特征的影响

将液态CO_(2)注入煤层既可以达到驱替煤层CH_(4)的目的,又可以有效地对CO_(2)进行封存,对煤矿瓦斯灾害防治和实现CO_(2)封存及减排具有的重要意义。为研究液态CO_(2)溶浸作用对煤吸附特征的影响,指导和完善液态CO_(2)利用一封存一体化技术及机理,采用压汞实验结合CO_(2)等温吸附实验,对煤岩经液态CO_(2)“溶浸”作用引起的孔隙变化和CO_(2)气体的吸附特征变化进行了探讨。结果表明:溶浸前后煤样的孔隙变化是造成煤样对CO_(2)气体吸附存在差异性的主要原因,其中<100 nm孔径非闭合孔隙在这个过程中起到了主导作用,溶浸后煤样对CO_(2)的吸附量小于原始煤样,且对温度的敏感程度要弱于原始煤样。从热力学角度分析得出,吸附过程中,原始煤样的吸附热及吸附势始终比溶浸煤样大,且原始煤样比溶浸煤样具有更大的吸附空间;解吸过程中,溶浸煤样的吸附热及吸附势稍大于原始煤样,但两者的吸附空间差异不大。

矿井煤仓自燃火灾治理及防控方法研究

为了扑灭山东某矿井煤仓自燃火灾,采用红外测温仪测试发现,煤仓东北放煤口以上5、7、8 m的表面存在3处煤自燃产生高温区域;煤仓内部出现明火,最高温度超过500℃。为了确保煤仓火灾治理过程中的安全、高效,设计了液态二氧化碳与水直接压注相结合的技术工艺及灭火钻孔技术布置方案。从空气炮口和钻孔压注液态二氧化碳和水不仅能够快速降低高温煤体温度,而且会显著降低煤仓内可燃可爆气体及氧气浓度,防止水煤气爆炸,保证煤仓灭火过程的安全。同时在灭火过程中,放煤口打开正常放煤,加速火灾熄灭。经过对煤仓高温区域控制和灭火2个阶段的治理实现了煤仓火灾控制和熄灭。利用液态二氧化碳和注水相结合的煤仓火灾治理方案具有高效、安全、低成本的优点,对煤仓火灾的治理具有较高的应用和推广价值。

矿井可燃性气体爆炸特性研究

利用20 L近球形容器,对不同浓度甲烷-空气混合气体的爆炸过程进行了实验,得出了单组分纯甲烷气体、双组分混合气体、四组分混合气体的爆炸极限、爆炸压力、爆炸压力上升速率的变化规律。

低渗透性煤层井下低压液态CO_2促抽瓦斯工程实践

针对韩城矿区3#煤层渗透率较低,瓦斯抽采难度大、抽采效率低等难题,在理论分析液态CO_2低温相变增渗和驱替置换煤层瓦斯机理的基础上,提出了低压(2~3 MPa)液态CO_2顺层钻孔压注增透技术,研发了适用于煤矿井下的低压液态CO_2压注系统和工艺,确定了压注过程的关键参数。桑树坪2号井3#煤层工业性试验结果表明:整个CO_2压注过程大致可分为相态平衡建立、注液和保压3个阶段;液态CO_2在3#煤层中的渗流扩散半径超过18 m,此半径范围内瓦斯抽采浓度整体得到提高,抽采活跃期至少一个月。距压注孔6,12和18 m的抽采孔单孔瓦斯浓度平均值分别达41.66%,35.43%和24.14%,且随距压注孔间隔的增大,单孔瓦斯抽采浓度呈逐渐减小趋势,与钻孔内CO_2浓度变化趋势一致。整个抽采活跃期内,支管平均瓦斯抽采浓度和纯量分别达48.49%和1.42 m3/min,明显高于水力割缝后的瓦斯抽采效果,压注后32~40 d,衰减至29.37%和0.88 m3/min,仍高于原始煤层瓦斯抽采浓度。

巷道连接形式对瓦斯爆炸的影响

通过对瓦斯爆炸规律进行整理分析,利用气体爆炸仿真模拟软件FLAC3D对瓦斯爆炸进行数值模拟,基于瓦斯爆炸机理,分别从巷道分岔、转弯等不同连接形式对瓦斯爆炸的影响等方面进行研究。结果表明:瓦斯在爆炸后,无论巷道采用何种连接方式,只要巷道发生分叉,爆炸过程对分岔点后各巷道的破坏程度,均比其对分叉点前主巷道的破坏程度严重。

高地温条件下的煤自燃预报指标优选实验研究

高地温环境对矿井煤自燃过程及指标气体的产生有较大的影响,从而影响煤自燃早期预报。针对这一问题,通过对煤样进行充氮40℃恒温处理,模拟矿井高地温环境使其以40℃为起点进行程序升温实验,分析指标气体变化规律,并对比常温煤样实验结果,进而进行预报指标优选。结果表明:高地温环境会使得煤体特征温度出现明显降低,指标气体浓度及增长率出现显著升高,更容易发生自然氧化;CO、C_2H_4、φ(CO)/φ(CO_2)、链烷比能够作为主要的预报指标进行煤自燃的早期预测,CH_4、C_2H_6只可作为辅助预报指标。