初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力的关系

根据突出模拟实验中出现突出时初始释放瓦斯膨胀能的临界值,可以确定煤层发生突出需要达到的瓦斯压力临界值.本文通过现场钻取煤样,并在试验室进行了不同瓦斯压力下的初始释放瓦斯膨胀能测定,发现煤样的初始释放瓦斯膨胀能与煤中的瓦斯压力呈线性关系.根据这一发现,石门揭煤之前的预排瓦斯过程中,只要用少量的实验就可以确定局部煤层瓦斯压力应该降到多少就可以安全揭开煤层,为石门揭煤进行突出预测和预排瓦斯过程中定量检测其防突效果提供了一种方便可靠的方法.

初始释放瓦斯膨胀能与煤体破碎程度的关系研究

通过在同一试验条件下,对不同破碎程度(不同筛分模数)的煤样进行初始释放瓦斯膨胀能实验研究,得出了初始释放瓦斯膨胀能和筛分模数之间存在着指数增加的关系。从而很好地解释了石门揭煤条件下煤体破碎程度与突出的关系。对避免石门揭煤突出危险性预测因f值测定造成误差出现危险,准确地预测石门揭煤突出危险性有着十分重要的意义。

初始释放瓦斯膨胀能测定原理与应用

初始释放瓦斯膨胀能可以综合反映地应力、瓦斯压力及煤体原始强度等因素对突出过程的影响,是一种可以有效预测石门揭煤突出危险性的新型指标.研究了初始释放瓦斯膨胀能的测定原理,提出了由"单罐系统"改为"双罐系统"的设计构想.利用改进后的测定技术对从河南大平煤矿13051工作面和16071工作面采集的煤样进行了实验研究,得到了其初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的变化曲线,并对两工作面进行突出危险性预测.结果表明,大平煤矿两个工作面在生产中均有突出危险性,与实际情况一致.

初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力关系的修正

基于初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力成正相关,通过对突出煤样与非突出煤样的初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力数据进行数理分析,在保证满足工程实践的前提下,确定了最佳的瓦斯压力值选取方式,得出了可以拟合出本煤层的初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力方程式最合适的瓦斯压力数据点数。有效地解决了实验取值过多、实验周期长的问题。

二氧化碳/甲烷/氮气条件下煤样的初始释放瓦斯膨胀能研究

对同一个煤样分别充入不同压力的二氧化碳/甲烷/氮气进行初始释放瓦斯膨胀能测定试验,研究二氧化碳/甲烷/氮气条件下煤样的初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的关系,并分析二氧化碳/甲烷/氮气条件下的煤层突出危险性。结果表明:对于同种气体,煤样的初始释放瓦斯膨胀能与吸附平衡压力均成正相关关系,吸附平衡压力越大,煤样的初始释放瓦斯膨胀能越大,煤层突出危险性越大;对于不同气体,在吸附平衡压力相等的情况下,充二氧化碳的煤样具有较大的初始释放瓦斯膨胀能,突出危险性较大,充甲烷的次之,充氮气的最小。这一结论可以为解释煤矿现场突出和实验室突出模拟过程中的一些现象提供重要的依据。

基于初始释放瓦斯膨胀能测定极限抽放半径技术研究

为解决高瓦斯突出煤层预抽煤层瓦斯过程中存在抽放钻孔设计不合理易导致突出危险性未能消除的问题,通过对初始释放瓦斯膨胀能和瓦斯压力、瓦斯含量关系的分析,提出了基于初始释放瓦斯膨胀能测定钻孔极限抽放半径的新技术,并在高河煤矿进行了现场应用。结果表明基于初始释放瓦斯膨胀能测定钻孔极限抽放半径是一种简单有效的方法,高河煤矿3~#煤层北翼西回风巷极限抽放时间为150 d,极限抽放半径为1.5 m。

基于神经网络的初始释放瓦斯膨胀能预测模型

研究了BP神经网络的原理和方法,收集了全国100多对矿井的实测初始释放瓦斯膨胀能资料,获得20组可靠数据,选取煤的破坏类型、煤层的相对瓦斯压力、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度4个单项指标为BP神经网络的输入变量,初始释放瓦斯膨胀能作为输出变量;建立了基于BP神经网络的初始释放瓦斯膨胀能预测模型;通过模型检验和精度分析,得出模型拟合效果好,预测精度能够满足工程精度要求。从而说明利用BP神经网络对初始释放瓦斯膨胀能进行预测是可行的。

初始释放瓦斯膨胀能测定技术

初始释放瓦斯膨胀能可以综合反映地应力、瓦斯压力及煤体原始强度等因素对突出过程的影响,是一种可有效预测石门揭煤突出危险性的新型指标。研究了初始释放瓦斯膨胀能的测定原理,分析了现有初始释放瓦斯膨胀能测定技术的现状。研究表明,实验条件的不一致性是导致现有技术在准确测量及精密测量中存在不足的主要原因,由此提出了将"单罐系统"改为"双罐系统"的设计构想,并对原有测定仪器进行了改进。

死空间瓦斯涌出初始释放瓦斯膨胀能规律研究

通过利用热力学和流体力学理论推导出,在一定的温度、瓦斯压力与死空间体积等条件下,煤样罐内死空间涌出的初始释放瓦斯膨胀能的计算表达式;应用正交实验法进行一系列死空间初始释放瓦斯膨胀能实验,基于MATLAB软件建立一系列条件下的该实验数据库,据此验证一些实验测定的数值,经对比理论值和实验值,两者差距较小,很好的满足工程需要。

等压条件下温度对煤样初始释放瓦斯膨胀能的影响研究

为了研究温度对煤样初始释放瓦斯膨胀能的影响,在等压条件下测定了煤样不同温度对应的初始释放瓦斯膨胀。通过对比不同吸附平衡温度下煤样罐内的瓦斯压力衰减曲线,发现低温时的压力衰减曲线比高温时的压力衰减曲线平缓,降低到相同压力时的衰减时间也更长。数据分析结果表明,煤样初始释放瓦斯膨胀能随着温度的降低而增加,两者呈负指数关系,因此在以初始释放瓦斯膨胀能指标预测煤层突出危险性时,要考虑温度对指标测定的影响。

初始释放瓦斯膨胀能在防突领域中的应用前景

通过对煤与瓦斯突出预测现状分析,探讨了目前国内常用的突出预测指标,并论述了其不足之处。基于常见突出预测指标时常会造成"低指标突出"事故,认为这些指标并不能从本质上综合地反映出煤层突出危险性。指出初始释放瓦斯膨胀能指标能从突出机理实质性的体现出煤层的突出危险性,并通过工程应用实例证实了其突出预测的准确性,能够减少或杜绝"低指标突出"事故,是一个具有应用价值及前景的突出预测和突出强度预测指标。建议初始释放瓦斯膨胀能指标能够得到应有的重视,能得到相应的推广和应用;同时建议矿井或煤层应根据突出强度进行分级管理。

浅议现行煤与瓦斯突出区域预测指标及新探索

基于目前煤与瓦斯突出区域预测采用的指标中的不足,提出了初始释放瓦斯膨胀能指标,从能量学的角度解释了煤与瓦斯突出。通过实验模拟以及现场的实际验证,证明此指标的预测准确率达90%以上,初始释放瓦斯膨胀能方法很好地弥补了现行区域预测指标的不足。

煤与瓦斯突出危险性预测指标的现状及分析

煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中发生的严重自然灾害之一，而我国是世界上煤与瓦斯突出很严重的国家，因此，对煤与瓦斯突出危险性预测的要求就尤为重要。目前我国大部分煤矿采用的指标法有：D、K综合指标法，单项指标法，钻屑指标法等，本文在详述国内各类指标法的同时，还介绍了最新预测指标的成果（声发射法、弹性波探测技术、瓦斯膨胀能以及动力现象等）。另外，也具体分析了各种方法所出现的问题，提出了在未来发展过程中，在煤与瓦斯防突方面所面临的挑战和急需开展的科技研究工作。

基于逐步回归分析法研究初始释放瓦斯膨胀能指标

选取初始释放瓦斯膨胀能作为因变量,并从近几年来的初始释放瓦斯膨胀能的实测资料中选取20组具有代表性的数据,利用回归分析法并结合SPSS软件对数据进行分析,验证了瓦斯压力、瓦斯放散初速度和煤的坚固性系数与膨胀能是有关系的,且建立了预测模型,并对预测结果进行分析验证,预测的精度可以满足工程的需要,说明利用逐步回归分析对初始释放瓦斯膨胀能进行预测是可行的。

煤粒初始释放瓦斯膨胀能的影响规律与温度效应分析

煤体瓦斯膨胀能对预测煤与瓦斯突出具有重要意义,在前人基础上优化改进研发了新型初始释放瓦斯膨胀能测定仪,仪器具备可更换的渐缩喷口(面积3.39,2.26,1.13 mm2)、快速释放机构和高精度高灵敏度传感器与采集仪,实现了高压气体密封,快速释放和气压、温度数据同步高速采集,提高了瓦斯膨胀能测定结果的精确度。利用仪器开展了不同粒径煤样、不同吸附瓦斯压力、不同喷口面积条件下初始释放瓦斯膨胀能试验。发现0.5~1.5MPa吸附压力下,测到的瓦斯膨胀能在10.45~55.55m J/g之间,瓦斯放散导致煤样温度下降了0.3~1.2℃,且吸附压力越高,温度下降越大,原因是瓦斯气体降压吸热和解吸吸热,其中解吸导致的降温最大0.5℃。膨胀能的影响规律如下:1)瓦斯压力越大,瓦斯膨胀能越大,两者呈线性关系;2)相同气压下,喷口面积越大,对应的瓦斯膨胀能越小,且喷口面积越大,膨胀能与气压曲线斜率越小,喷口面积为1.13 mm2时,斜率为36.56,喷口面积为3.39 mm2时,斜率仅为25.72;3)煤样粒径越大,瓦斯膨胀能越小,瓦斯膨胀能W与煤样平均粒径d成负指数下降的关系,且喷口面积越大,对应的相关系数a,b,k越小,即瓦斯膨胀能越小。新型初始释放瓦斯膨胀能测定仪为预测煤与瓦斯突出提供了科学手段。

穿层钻孔有效排放半径测定新方法

为了快速测定穿层钻孔的有效排放半径,提出了基于初始释放瓦斯膨胀能确定安全临界瓦斯压力和含量,进而确定穿层钻孔有效排放半径的新方法。通过在泉水沟煤矿的现场实测,得到钻孔的安全临界瓦斯压力为0.63 MPa,安全临界瓦斯含量为5.99 m3/t,有效排放半径为1.5 m。

仿制构造煤的初始释放瓦斯膨胀能特性研究

通过理论分析及采用一定破碎程度的非构造煤来仿制构造煤试验,研究仿制构造煤在初始释放瓦斯膨胀能方面的特征,并探讨其用于鉴定煤层突出危险性的可行性。试验结果表明:在瓦斯解吸的初始阶段,构造煤与仿制构造煤的瓦斯压力、瓦斯放散量、膨胀能均以负指数规律衰减,且在1000 ms之后就基本维持恒定值,并且膨胀能在超临界压力下的衰减速度小于亚临界状态下的衰减速度,衰减曲线在临界压力处产生拐点。相同破碎程度的仿制构造煤与构造煤的初始释放瓦斯膨胀能表现基本一致,这对解决煤层的突出危险性鉴定过程中,由于无法采集或不易采集到那些导致突出的构造煤煤样而采用非构造煤样做出判断失实的问题,有着十分重要的意义。

突出矿井的鉴定指标新探

根据产生煤与瓦斯动力现象的原因,提出了现场判断煤与瓦斯动力现象的特征指标;对影响矿井瓦斯动力现象的因素进行了分析,提出了预测突出矿井的“理想石门揭煤”模型和相应的预测指标,可以定量地将矿井根据可能出现的煤与瓦斯动力现象大小分为非突出,压出及突出矿井三种类型。

煤样粒径对初始释放瓦斯膨胀能影响的试验研究

为研究煤样粒径对初始释放瓦斯膨胀能的影响,对薛湖煤矿二2煤层不同粒径（0.5〈-1、1〈-2、2〈-5、5〈-10、10〈-15 mm）的煤样在同一温度条件下测定它们的初始释放瓦斯膨胀能。结果表明,任一粒径的煤样均随瓦斯压力的增大,具有的初始释放瓦斯膨胀能增大;在相同的瓦斯压力条件下,煤样的初始释放瓦斯膨胀能与平均粒径大致成负指数下降的关系,煤样粒径越大,初始释放瓦斯膨胀能越小,反之亦然。所以,煤体在地应力作用下破坏后平均粒径越小,发生突出的危险性越大。研究结果证实了降低煤层瓦斯压力和通过煤体固化提高煤体强度均可降低煤层突出危险性。

基于数量化理论的初始释放瓦斯膨胀能预测模型

研究了数量化理论Ⅰ建模的原理和方法,收集了近3年来100多对矿井的实测初始释放瓦斯膨胀能资料,获得10组可靠数据,选取煤的破坏类型为定性说明变量,瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、瓦斯压力为定量说明变量,建立了基于数量化理论Ⅰ的初始释放瓦斯膨胀能预测模型,通过模型检验和精度分析,得出模型拟合效果好,预测精度能够满足工程精度要求,说明利用数量化理论对初始释放瓦斯膨胀能进行预测是可行的。