时空效应下不同孔径超前钻孔有效排放半径研究

为解决煤矿在施工过程中局部防突问题,进行现场实测并结合数值模拟计算,研究瓦斯排放钻孔影响半径在不同排放时间和不同超前钻孔直径影响下的变化规律。研究结果表明:对于同一孔径的钻孔,在一定时间内影响半径随着时间的增加而增加,不同直径的钻孔呈不同的函数关系;对于不同的孔径,影响半径随着钻孔直径的增加而增加,研究结果可为矿井作业中治理煤与瓦斯局部突出提供重要参考。

多孔介质局部化与煤和瓦斯突出射流理论

针对目前国内外对煤与瓦斯突出三个无法解释的现象,本文提出采用孔隙瓦斯压力局部化及射流理论来讨论煤与瓦斯突出问题,通过现场观测和数值模拟验证了煤体变形局部化,并把煤作为多孔介质射流模型给出了瓦斯射流的相关计算式和初步估算了发生突出时的煤与瓦斯抛出量和射流流速,对研究煤与瓦斯突出提出了一种新的探讨。

突出薄煤层智能化综采面一体化防突技术

针对龙滩煤矿K_(1)突出单一薄煤层厚度变化大、煤与瓦斯突出危险性高和断层发育等问题,从消能防突和卸压增透两方面入手,提出了以工作面顺层钻孔、底板穿层钻孔、底板穿层网格化钻孔完全区域消能为主,断层带深孔爆破、抽采盲区水力压裂、超前排放钻孔局部卸压增透为辅的一体化防突技术体系。3124S智能化综采工作面现场抽采结果表明:一体化防突技术实施后,瓦斯抽采浓度提升1.32倍,抽采纯量提升1.27倍,瓦斯抽采率46%以上,瓦斯抽采效率大幅提升,为突出薄煤层智能化综采工作面安全快速推进奠定了基础。

丰城矿区排放钻孔有效影响半径确定

为了解决丰城矿区局部综合防止煤与瓦斯突出措施排放钻孔布置的问题,采用数值模拟方法对钻孔瓦斯排放半径进行分析,对排放钻孔周围应力及瓦斯流动进行研究,同时对该排放半径进行了现场考察.研究结果表明:该矿区瓦斯排放一天,其有效影响半径为0.5 m.该结论为矿井采取局部防止煤与瓦斯突出措施提供了合理的参数和重要的参考依据.

QFZ-22钻机实施超前钻孔有效排放半径的试验测定

超前钻孔是煤与瓦斯突出矿井中煤巷掘进工作面的局部防突措施之一。QFZ - 2 2钻机是一种实施超前钻孔的有效工具 ,在华蓥山李子垭南井对用该钻机实施的89mm超前钻孔的有效排放半径进行了试验考察 。

层滑构造的形成机理及其在煤矿安全中的意义

研究表明,层滑构造是煤系地层断块相对滑动的结果,其力学本质是煤层由于其低强度而充当了煤系地层构造作用下的剪切带而发生破坏,煤层越厚,剪切带宽度越大,越易破坏,从而形成了选层性特征,文章以淮南煤田潘三矿为例进行了说明。

煤与瓦斯突出中单个煤壳解体突出的突变理论分析

在煤与瓦斯突出中,煤体自组织地形成最具抗力的球盖壳形式来抵抗被突出,煤壳一旦解体便丧失承载能力,高位势煤岩系统中与单个煤壳突出相应的各种能量得以释放。根据反映煤岩破坏特性的塑性变形局部化理论,导得突出前煤壳形变、位移时相应于偏应力的功、能增量关系,建立了煤壳失稳解体的突变模型,并对由于偏应力作用导致煤壳失稳解体机制进行了研究,给出失稳瞬间释放的偏应力应变能表达式、煤岩系统体积应变能释放量表达式和孔隙瓦斯粉碎解体后的碎煤及与煤层瓦斯渗流形成瓦斯-煤粉两相流描述。所得结果可深化对煤、地应力与瓦斯压力三因素对煤与突出演化规律综合作用的认识。

贵州突出矿区局部突出危险性预测敏感指标研究

为了验证贵州煤矿区目前所采用的局部突出危险性各预测预报指标的敏感性,在对区内典型突出矿井调研基础上,利用三率法和指标与突出危险性相关性分析2种方法,对贵州突出矿区预测预报指标的敏感性进行了研究。结果表明:贵州煤矿区目前所采用的预测预报指标中,以钻屑瓦斯解吸指标最为敏感,钻孔瓦斯涌出初速度次之,钻屑量和钻屑温差敏感性最差。钻屑瓦斯解吸指标中,安顺、黔西南和六盘水地区K1整体情况更为敏感,毕节和遵义地区Δh2相对更为敏感。由于钻屑瓦斯解吸指标不能反映地应力因素,钻屑量敏感性差,建议贵州煤矿区采用钻孔瓦斯涌出初速度,配合钻屑瓦斯解吸指标进行局部突出危险性预测预报。

深井强突出煤层石门揭煤区域防突技术

矿井深部高地压石门揭穿强突出煤层是煤矿安全生产中一大难题。淮南矿业集团谢一矿通过对石门揭穿强突出煤层位置实施多角度区域性大面积打钻、卸压,采取立体网格式抽放,并严格执行"四位一体"综合防突措施,加强高地压揭煤顶板管理,按照正规循环作业渐进式逐步逼近,安全揭开强突出煤层,为矿井向深部开拓石门揭煤防突工作提供了借鉴。

不同冲击倾向性煤样变形场演化特征

煤样破坏前出现的变形局部化现象,对研究其失稳破坏前兆有重要的意义。选取了冲击和非冲击倾向性煤样进行单轴压缩破坏实验;基于CT扫描,可以预测样品裂隙演化趋势;通过实验发现,冲击与非冲击煤样劈裂破坏前变形局部化带内相对拉伸和相对滑动分量都是从增大到急剧增大、并最终导致样品失稳破坏;冲击煤样的变形局部化出现较突然、更接近破坏的时刻;冲击煤样的变形局部化带内相对拉伸和相对滑动分量均较非冲击煤样变化小数倍;非冲击煤样在微破裂稳定发展阶段的变形局部化带内相对滑动表现较冲击样品复杂。

煤/瓦斯突出过程中煤介质局部化破坏的损伤机理

提出了一种煤／ 瓦斯突出过程中煤介质失效破坏局部化的损伤机理的数值分析模型。模型的理论基础是将损伤力学与煤层中瓦斯气迁移的理论通过局部化处理相结合。模型中考虑了气体流动，瓦斯吸附，煤介质的变形及煤层中损伤的发展与传播间的相互影响。该模型被用于有限元分析。通过数值模拟阐述了以局部化损伤模型为基础的煤／ 瓦斯突出机理。

煤与瓦斯突出预测多元数据可视化系统构建与应用

针对现有煤与突出预测方法存在可视化程度低、突出预测准确性和实时性不高等问题,以新元煤矿为试验矿井,构建了煤与瓦斯突出预测多元数据可视化系统。该系统通过物探、钻探等方式及WTC瓦斯突出参数仪、安全监控系统、专用数据采集仪获取突出预测所涉及的基础数据,通过井下工业环网和地面办公网实现突出预测数据的传输;采用涵盖突出危险性时空演化关系的区域总体把控、局部在线辨识两级预测方法,通过深度挖掘煤与瓦斯突出预测多元数据,使杂乱的原始数据变得有序,为数据可视化奠定基础;通过基于WebGIS的突出预测综合可视化平台对区域预测和局部预测子系统的数据进行有效融合,实现对预测结果及多元数据的直观展示,使突出预测过程可控、结果可查。应用结果表明,该系统改变了新元煤矿突出预测指标单一、不连续的现状,显著提高了矿井煤与瓦斯突出预测准确性与实时性。

煤与瓦斯突出防治措施研究现状综述

随着我国煤炭开采深度的增加和矿井地质条件的复杂化,煤与瓦斯等动力灾害的发生越来越频繁。立足于我国煤矿开采具体条件,研究煤与瓦斯突出的预兆、机理、防治措施,显得愈来愈重要。从矿井煤与瓦斯突出发生机理入手,进而引出煤与瓦斯突出防治措施:区域性防突措施和局部防突措施,并对煤矿具体防突措施进行综述,强调了局部综合防突措施实施的重要性。

沿空留巷顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯技术

《防治煤与瓦斯突出规定》要求"区域措施先行,局部措施补充",由于焦作矿区不具备解放层开采条件,地面抽采效果差,只能采取井下区域预抽的区域防突措施,但由于开拓滞后、接替紧张,区域预抽时间严重不足。为了解决采掘和抽采的矛盾,九里山矿在16021工作面试验了高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术,从而延长了区段预抽时间,提高了抽采效果,被掩护掘进面16041运输巷掘进过程中采用顺层钻孔预抽煤巷条带区域措施、水力掏槽局部防突技术,加快了掘进进度,降低了效检超指标率,减少了瓦斯超限次数。

煤与瓦斯突出协同预测技术研究及应用

针对现有煤与瓦斯突出预测技术难以实现时间和空间领域的全方位连续预测、防突预测结果利用率低、预测信息发布滞后等问题,提出了一套适用于现代化高产高效矿井的多因素、全方位、时空连续型的煤与瓦斯突出协同预测技术体系.按照煤与瓦斯突出形成的时空维度,将煤与瓦斯突出危险性预测划分为以空间维度为主的区域突出危险性预测和以时间维度为主的局部突出危险性预测.通过对地质构造、煤层埋深、煤体煤质、软煤分布、钻屑指标、瓦斯涌出初速度等区域、局部防突预测数据的深度挖掘分析,得到区域、局部突出危险性预测结果,并按照一定规则进行有效融合,实现时间和空间范围内的连续监测预警.研发了配套的防突信息综合管控平台和WTC-1型瓦斯突出数据采集仪,为煤与瓦斯突出协同预测技术的实现提供了软硬件支撑.现场应用结果表明,该技术预测准确率超过90%,防突预测结果单次审批时间缩短为原来的22.5%,防突信息综合管控平台多次超前捕捉到了煤与瓦斯突出危险,提高了矿井防突信息利用效率.

基于多嵌入维加权一阶局域法煤矿灾害混沌时间序列预测

煤矿生产过程中常伴有煤与瓦斯突出等矿井动力灾害,威胁矿工的生命安全。文章提出了多嵌入维加权一阶局域法,并通过Lorenz混沌时间序列对该方法进行了验证且与加权一阶局域法进行了比较。通过对矿井灾害预测表明,应用多嵌入维加权一阶局域法预测结果的精度得到了提高。该方法具有较好的适应能力和鲁棒性。

矿井区域综合防突关键技术探讨

结合安阳矿区瓦斯地质条件和井田实际情况,阐述了在防治煤与瓦斯突出的区域综合防突措施中,所实施的工作面底板岩石抽放巷、穿层钻孔和顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯,以及提高开拓后预测可靠性方面的具体措施和参数设计方法。

基于LLE-FOA-BP模型的煤与瓦斯突出强度预测

针对目前煤与瓦斯突出强度预测精度低、稳定性差及训练速度慢等问题,提出了一种基于局部线性嵌入法-果蝇优化算法-BP神经网络(LLE-FOA-BP)模型的煤与瓦斯突出强度预测方法。借助LLE算法的非线性数据特征提取优势,提取煤与瓦斯突出影响因素原始数据的本质特征,形成重构有效因子,降低数据间的冗余信息及噪声;利用FOA算法较强的全局寻优能力优化BP神经网络的权值和阈值,避免陷入局部极小,提高参数寻优效率;将重构有效因子输入优化后的BP神经网络进行训练,实现煤与瓦斯突出强度快速、准确预测。测试结果表明,LLE-FOA-BP模型的平均相对误差为8.06%,相对误差的方差为3.69,经过24次迭代训练就达到10-8的训练精度,能够在保证预测精度的基础上,提高鲁棒性和学习效率。

晋城矿区突出矿井防突设计研究

针对晋城矿区突出矿井特点,总结了突出矿井的防突设计原则;通过突出矿井设计实例,对区域防突措施进行了优选。结果表明,矿井采用预抽煤层瓦斯的区域防突措施较为合理;提出了区域综合防突措施、局部综合防突措施,提出了减少顺槽揭煤次数的措施;对晋城矿区有效防治煤与瓦斯突出,具有重要意义。

四川某矿K1煤层排放钻孔有效影响半径测定技术研究

为了解决四川某矿K1煤层局部防突措施排放钻孔布置的问题,采用了"施工1组钻孔,考察2项指标"的布孔工艺,同时测定钻屑解吸指标与瓦斯含量2项指标,并通过上述指标分别对其排放钻孔有效影响半径进行了现场测定。结果表明,在采用直径φ75 mm的排放钻孔排放8 h的情况下,2种方法测定有效排放半径基本一致,确保了准确性,最终选用0.9 m作为该矿的有效排放半径,并成功运用于现场实践。本结论为矿井采取局部防止煤与瓦斯突出措施上提供了合理的参数和重要的参考依据。