难注水煤层降尘注水工艺参数研究

针对赵庄二号井3#煤层孔裂隙发育程度低、渗透性、润湿性差,煤的坚固性系数大等问题,提出了一套适宜该煤层的降尘注水工艺。同时,对混合注水工艺参数进行分析,并研究了注水压力、注水流量、注水时间三者之间相互关系,进一步明确了难注水煤层最佳注水区域,优化了注水工艺参数。结果表明:注水后,煤体水分含量增加了66.1%,总粉尘降尘率达57.6%,呼吸性粉尘降尘率达56.4%,降尘润湿效果明显。

注水煤层瓦斯运移规律研究现状与发展方向

对煤层进行注水是目前比较常见的增加瓦斯抽采效率的方式,研究注水煤层瓦斯运移规律有助于丰富瓦斯渗流理论,而且还是合理部署水力化措施进行瓦斯抽采的理论依据。对注水煤层瓦斯运移规律的研究成果进行了系统的梳理,就相关理论陈列的观点进行了详细的分析。指出了注水煤层瓦斯运移规律研究的发展方向:考虑水的各项性质对煤体吸附解吸规律的研究;基于外部环境的变化对注水煤层瓦斯运移规律的研究;注水条件下基于瓦斯非线性渗流规律条件下建立更为精细的多物理场耦合理论的研究。

注水煤层渗透性的影响因素分析及其改善对策

本文分析了影响注水煤层渗透性的各种因素，在此基础上提出了改善渗透性的一些有效对策，对现场煤层注水工艺具有一定的指导意义。

回采工作面煤层注水综合治理煤尘与瓦斯试验研究

为进一步降低回采工作面粉尘浓度和瓦斯涌出量,决定开展煤层注水防尘、防瓦斯试验,以确保回采工作面环境更加符合安全文明生产的要求。通过分析煤层注水的作用机理,开展注水有效压力p、注水时间T、有效半径R等考察研究,以煤层注水前后粉尘浓度变化量、瓦斯涌出量等指标作为评判指标开展试验。试验结果表明,本次注水试验使得工作面回采期间呼吸性粉尘和总粉尘浓度降幅分别达到93%和94%,S_(max)和Δh_(2)值由原来的4 kg/m和130 Pa分别降低到2.5 kg/m和100 Pa,有效解决了试验回采工作面工作环境的粉尘和瓦斯涌出量偏大的问题。

煤层注水钻孔径向渗流演化规律数值模拟研究

为研究煤层注水钻孔径向渗流演化规律,基于渗流基础理论,采用Fluent软件模拟分析不同注水压力下钻孔径向煤体的润湿范围及渗流速度。结果表明:在同一钻孔条件下,随着注水压力的增大,煤层内平均水压与平均渗流速度衰减越来越明显,注水压力对钻孔周围煤层的压力分布和渗流速度的作用范围逐渐扩大,煤体内密度变化越来越快,煤体内注水越来越均匀,注水效果进一步增强。该研究成果对提高煤层注水抑尘效果具有重要的意义。

微生物菌液强化煤层注水降尘的机理研究及数值模拟

为了改善采掘工作面粉尘质量浓度超标、矿井工作环境恶化等问题,通过对煤层注水、水力压裂和微生物菌液改性煤体渗透机理的研究,提出了强化煤层注水的新方法,得到了基于水力压裂和微生物菌液强化煤层注水的降尘新思路。结合多孔介质应力平衡方程和流体连续性方程,构建了煤层注水渗流过程的数学模型。采用数值模拟软件模拟了煤层注水过程中不同注水压力和注水时间条件下水在煤体内的渗流规律。结果表明,当注水压力一定时,煤层的湿润半径随注水时间的延长逐渐增加;当注水时间一定时,煤层相同位置处注水压力越大,煤层的渗透性也越大,9 MPa为最优注水压力;水力压裂后注入微生物菌液,煤层的有效润湿范围明显增大,注水降尘效果得到强化。

基于UDF的煤层注水渗流演化规律的数值模拟研究

为了更好地揭示煤体高压注水渗流演化规律,提高煤层注水抑尘效果;基于三轴压缩和煤矿生产实际,通过煤岩渗透性试验得到煤岩变形与孔隙水压匹配关系;利用用户自定义函数UDF模块将其编译到Fluent中对钻孔注水过程中的流体压力场、速度场及水量分布情况进行模拟,分析不同注水压力下钻孔径向周围煤体内润湿范围以及渗流速度等因素。结果表明:渗流场压力随着孔隙水压的增大而增大,压力变化率随着时间段的增长逐渐降低并趋至稳定,渗流场速度变化展现出相似的变化规律;随着孔隙水压的不断增大,煤体孔隙率随之增大,煤体内部含水率逐渐升高,分布范围从钻孔周围逐渐向两侧扩大,煤层钻孔周围的润湿过程是一个快速增长后缓慢降低达到稳定的状态。

新桥煤矿难湿润煤层注水数值模拟研究及应用

为改善新桥煤矿综采面难湿润煤层注水效果,基于多孔介质理论建立新桥煤矿综采工作面煤层注水模型,通过Fluent软件对综采工作面注水过程进行模拟研究,得到了不同注水压力下的煤体湿润半径变化规律和煤体中的水流压力分布与速度分布情况,并开展了现场煤层注水应用试验研究。数值模拟结果表明,煤体的湿润半径随着注水压力的增大而增大,注水压力为6 MPa时湿润半径达到了2.39 m,注水压力7 MPa和8 MPa时湿润半径分别为2.45、2.48 m,相比6 MPa注水压力下的湿润半径增量已不是很大;现场试验结果表明,工作面注水压力为6、7、8 MPa时,煤层湿润半径分别为2.34、2.42、2.47 m,现场注水试验结果与数值模拟结果吻合;煤层注水降尘效率测试结果表明,注水过后采煤机逆风割煤和顺风割煤状态下粉尘浓度有大幅度降低,煤层注水过后最佳降尘效率分别达到了60.09%和58.27%,取得了较好的降尘效果。

煤体注水渗流模型构建及微观主控影响规律

煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一,起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加,煤体孔隙率相对较低,极大影响煤层注水的润湿效果.因此,为了提高煤层注水的效果,结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素,首先,引入连通孔隙率,建立了包含孔喉、等效孔径、有效孔隙率、毛细管束、迂曲度、流动路径在内的渗流模型;其次,采用高精度射线显微镜(μ-CT)对内蒙古煤矿、同富新煤矿、梅花井煤矿、大黄山煤矿以及磁窖沟煤矿5个煤矿的不同变质程度煤进行扫描,三维重建可视化煤体微观有效孔隙结构,运用分形理论,提取煤体有效连通孔隙结构参数进行计算;再次,通过实验对5个煤矿不同变质程度的煤进行渗透率实测;最后,引入“敏感度”来表征每种影响因素对渗流量的影响程度,运用Morris筛选法,将数值分析法与渗流模型相耦合,定量筛选了煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数、孔喉半径等主控因素,并分析了各主控因素对注水能力的影响规律.本研究建立了一个综合煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径的渗流模型.分析表明,影响注水能力的主控因素依次为煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径.注水能力与煤体坚固性系数呈正弦函数关系,随着有效孔隙率的增加,迂曲度分形维数和体积分形维数的减小,注水能力增强.研究结果可为进一步完善煤层注水渗流理论、增强煤层注水润湿效果,防治矿井粉尘灾害提供理论依据.

两性离子表面活性剂对煤层注水渗流润湿协同效应的研究

煤层注水技术是防治冲击地压、粉尘以及火灾等众多矿井灾害的重要手段之一,煤层注水过程可以概括成渗流阶段、渗流与润湿协同阶段以及润湿阶段。针对煤层注水渗流阶段,利用三轴渗流实验装置,以达西定律为理论基础,研究了不同表面活性剂溶液(十二烷基硫酸钠和复合型表面活性剂)表面张力及其对裂隙煤体渗流特性的变化规律,对比分析了不同表面活性剂溶液在煤体中渗透系数的变化特征,探讨了复合型表面活性剂对破裂煤体注水的影响规律以及不同表面活性剂对裂隙煤体的润湿协同效应。实验结果表明:十二烷基硫酸钠能够降低液体表面张力,将渗流系数从3.73×10^(-4)提高到5.6×10^(-4),能够有效地促进煤层注水润湿效果;十二烷基硫酸钠与煤体之间的吸附性,增大了渗流溶液在煤体裂隙表面的张力,降低了煤体的注水润湿效果,最终阻碍了渗流润湿过程;通过加入其他原料配置的非离子-阴离子复合表面活性剂能够有效减小吸附性,并有效增强渗流效果,明显提高注水渗流润湿效率,验证了两性离子表面活性剂对煤层注水具有显著的协同效应。

采煤工作面煤层注水钻孔湿润半径的研究

煤层注水是煤矿井下综合防尘的一项重要措施,可以减少作业场所的煤尘飞扬,给井下作业人员提供良好的作业环境,注水效果需要考虑注水时间、注水压力、湿润半径、封孔长度、密封效果等因素。为更好的确定采煤工作面煤层注水湿润半径,给煤层注水钻孔的参数设计提供可靠的依据,本文对金河煤矿6123-2采煤工作面开展了煤层注水试验,分别采取动压和静压注水进行试验,确定煤层注水的湿润半径,为煤层注水钻孔的施工参数提供设计依据。

煤矿煤层注水技术工艺及实践研究

为进一步探究煤矿煤层注水技术的优化路径,以降低煤矿开采过程中的粉尘问题,结合某煤矿采取内的11240综采工作面的现状,对煤矿煤层注水技术工艺进行研究。在研究过程中,结合现场试验,确定了该煤矿煤层注水技术工艺的最优参数,以形成基本的工艺方案。而后将该方案应用于实践当中,结果显示,注水降尘率超过50%,效果相对较为显著,证明该工艺具有一定的应用价值。

干河煤矿高效煤层注水降尘技术应用研究

干河煤矿2号煤煤尘存在矿物含量高、亲水性差的问题,导致综采工作面粉尘浓度超标,为了解决该问题,设计实验室沉降实验来测量不同类型、浓度表面活性剂溶液对煤尘的润湿性,选择1.5%X-100、2%JFC、2%SDBS、2%SDS溶液作为组份进行复配实验,确定1.5%X-100、2%JFC、2%SDBS三种溶液1∶2∶2比例的三元复配润湿剂作为2-126工作面现场应用试验的煤层注水添加剂,较注入纯水条件下,工作面总粉尘除尘率提高62.65%,呼吸性除尘率提高72.80%,取得理想降尘效果。

基于高分子增透剂的煤层注水增渗作用分析

为提高煤体润湿性与注水渗透效果,以自行制备的天然高分子增透剂为基础,从增透剂的反应过程、分子结构微晶结构及其与煤的表面形貌作用效果和润湿作用机理出发,研究了天然高分子增透剂对煤的增渗作用机理,同时利用分子动力学模拟研究了增透剂与煤粉之间的微观作用机理。研究结果表明,添加高分子增透剂后,水对于煤的润湿能力大幅度提升,在相同时间内添加高分子增透剂的试验组呈现出最佳的渗透效果;分子动力学模拟得到增透剂—煤体系的相互作用强度为-232.19 eV,而水—煤体系的相互作用强度为-34.60 eV,表明添加增透剂的溶液体系中水分子更容易附着在煤分子表面上,分子间相互作用力增强,会使附着在煤表面的分子结构更加稳定,更有利于煤表面的润湿。研究结果为煤层注水增透剂的研发和应用提供了参考依据,有助于进一步提高煤层注水抑尘效果。

马兰矿10604工作面煤层钻孔注水参数优化研究

针对马兰矿10604工作面回采时产生大量煤尘的问题,通过利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对不同钻孔注水参数如注水压力和注水钻孔直径下的煤层注水效果进行数值模拟并进行分析优化的方法,提出一套适用于工作面的最佳注水技术方案,用来显著降低该工作面的产尘量。相关研究结果表明:随着注水时间的延长,注水效果增强,在30 h左右达到饱和状态;随着钻孔直径的增加,注水效果也在增强,由d=0.05 m时注水有效湿润半径的1.52 m提高至d=0.2 m的2.78 m,但考虑钻孔直径过大会导致塌孔,选择了直径d=0.06 m;随着注水压力增加,注水效果也在增强,由注水压力P=6 MPa时的注水有效湿润半径1.33 m提高至P=12 MPa的2.95 m,结合现场的条件最终选择注水压力P=12.5 MPa。最后经过现场应用后对模拟结果的准确性进行了验证。

煤层注水参数优化及降尘效果分析

文章以中煤新登郑州煤业有限公司31101综采工作面为例,分析了影响煤层注水防尘效果的因素,并使用数值模拟方法研究了在不同注水压力和注水时间条件下湿润半径的变化规律。模拟结果表明:随着注水压力和注水时间的增加,湿润半径持续扩大,但其增长幅度呈现递减趋势。基于模拟结果,提出了煤层注水工艺参数的优化方案。实际现场测试表明,优化后的注水参数能获得更好的防尘效果,使得综放工作面的全尘质量浓度和呼吸性粉尘质量浓度明显下降。研究为指导煤层注水防尘的参数设计与效果评价提供了参考。

煤层注水防治冲击地压现场试验应用

随着煤矿开采深度不断增加,冲击地压、瓦斯和煤尘等自然灾害不断升级,严重制约了煤炭企业的高产高效发展。因此,急需采取有效的灾害防治技术,以减少灾害事故发生。现代研究表明,煤层注水作为一种重要手段,在防治煤矿瓦斯事故和冲击地压事故方面取得了显著效果。尤其是在防治冲击地压方面,煤层注水能够有效降低煤层冲击倾向性,降低现场的脉冲量和电磁辐射强度。因此,本文以老虎台矿为试验对象,分析并验证了煤层注水在冲击地压防治方面的重要作用,为类似矿井采用煤层注水开展冲击地压防治提供参考。

添加湿润剂煤层注水降尘效果的试验研究

针对国内部分煤矿煤的亲水性差导致注水降尘效果差的问题,以淮北芦岭煤矿Ⅱ1084风巷掘进工作面为试验工作面,进行添加湿润剂的分段式封孔注水实验。通过实验室煤的亲水性实验、湿润剂配比实验、现场注水试验,得到该矿煤为不亲水,注水最佳添加湿润剂添加比例为0.6%,注水压力为10 MPa,注水湿润半径为1.5 m,在此条件下,对掘进机司机位置处的降尘效果考察,得到总粉尘降尘效率达到61.7%。进行粒度分析,得到粒径为:<2μm、2~5μm、5~10μm、>10μm、<7.07μm、>7.07μm的降尘效率分别为54%、58.2%、60.1%、62.2%、56.3%、62%。

煤层注水防治冲击地压效果及可注性鉴定

本项目通过煤体浸水试验及野外注水防治试验,发现煤体注水后,煤体冲蚀趋势明显下降,其原位岩屑含量及电磁辐射强度明显改善。本项目选择裂隙发育程度、孔隙率、湿润边角、坚固性系数、饱和水分增值以及埋深等6个注水难易程度的影响因子,利用15个典型矿井观测资料作为训练样本,构建基于间距识别的可注入性识别模型,识别准确率达100%。

低透气性煤层注水瓦斯解吸特性实验研究

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的主要手段,随着我国绿色开采及智能化开采的不断深入,利用水力方法致裂煤层以提高煤层透气性已广泛应用于提高煤层气抽采效果。通过利用一个新型高压吸附和注水实验系统,研究注入水对煤层气解吸特性的影响,并测定不同吸附平衡压力和含水量条件下的压力释放解吸值和总气解吸值。结果表明,注入的水既可以替代游离气体又可以替代吸附气体,导致系统压力显著增加。在释放系统压力时,注水的煤样的气解吸值会降低。注水后,煤的总解吸值增加。因此,煤层注水可以促进煤层气解吸,是目前防止煤和瓦斯突出的有效方法,同时也可以提高煤层气的生产效率。