煤屑瓦斯全程扩散规律的实验研究

为深入探讨煤屑瓦斯全程扩散规律,基于传感器及计算机数据采集技术,运用瓦斯流量测定装置,完整测定了煤屑瓦斯在整个解吸期间的扩散过程;利用Matlab曲线拟合工具,对实验数据进行分析,得出了煤屑瓦斯全程扩散规律曲线。研究表明:煤屑瓦斯流量在扩散瞬间达到峰值,此后随时间的延长逐渐衰减,最终无限趋近于0;煤样罐内"死空间"的存在导致峰值出现,其出现时刻与喷口面积有关;在区间(0,t)内,扩散曲线存在一条水平渐近线Qv=0,但少数学者提出的铅直渐近线并不存在。

煤屑瓦斯扩散规律研究

为深入探讨煤屑瓦斯扩散规律，基于Fick定律，建立了煤屑瓦斯球向流动微分方程，并运用分离变量法对其进行解算，得出了煤屑瓦斯扩散规律的无穷级数解；通过理论分析及模拟计算，对无穷级数解进行了简化，获得了其近似解。研究表明：在B值为6．5797×10～～6．5797×10（-3）s（-1）范围内，凡=135，K=O．92时，理论分析结果与煤屑瓦斯实际扩散过程相符，B值标志着瓦斯扩散的快慢程度及衰减程度，可作为煤屑瓦斯扩散特征指标；煤屑瓦斯扩散速度在扩散瞬间达到峰值，此后随时间的延长逐渐衰减，最终无限趋近于0，扩散速度曲线存在一条水平渐近线p=0，但少数学者提出的铅直渐近线并不存在；在同一时刻，吸附平衡压力越大，则煤屑累计瓦斯涌出量越大，瓦斯扩散速度也越快。

煤屑瓦斯扩散理论研究与展望

论述了煤屑瓦斯扩散理论及其模型研究成果。其中扩散理论主要有菲克扩散、考虑时变扩散系数时的菲克扩散、温度以及注水对煤扩散系数影响下的菲克扩散以及综合考虑其他因素影响时的扩散理论。煤屑瓦斯扩散的数学模型有定常扩散系数下的菲克扩散模型、时变扩散系数下的扩散模型、不同形状煤粒的瓦斯扩散模型以及其他因素影响下的扩散模型等。分析了各种扩散模型的建立方法,认为现有的煤粒瓦斯扩散模型考虑因素各有侧重,难于涵盖所有的扩散类型;尚未考虑实际应用过程中边界浓度时变条件下的瓦斯扩散特征。

基于时变扩散系数的圆柱体煤屑的瓦斯放散规律研究

通过对煤样破碎、筛分后煤屑的形状进行观测,发现其中一小部分煤屑形状为球形、平板形,而大部分煤屑形状为圆柱体或长方体。分析了煤屑放散瓦斯过程中扩散系数的时变特征,以此为基础建立了基于时变扩散系数的圆柱体煤屑瓦斯扩散数学模型,采用数学物理的方法求取了相应的解析解。采用实验测试的方法,对所推导的圆柱体煤屑瓦斯扩散数学模型的解析解进行了验证,并与球形煤屑瓦斯扩散模型的解析解进行了对比,结果表明:圆柱体煤屑瓦斯扩散模型解析解能更好地反映煤屑放散瓦斯的特征,具有广泛适用性,可用于对试验数据的拟合,以及为煤矿井下瓦斯含量测定方法的研究提供理论依据。

钻孔煤屑-瓦斯-水耦合的解吸规律

为探讨钻孔煤屑-瓦斯-水耦合的解吸规律,采用压风排渣取样测定煤屑解吸瓦斯量,方法简单快速,减少了瓦斯损失量。钻孔煤屑解吸瓦斯规律在120 min内符合对数方程。对单个煤样和多个煤样瓦斯含量测定结果进行误差分析与不确定度评定。结果表明:钻孔煤样的瓦斯含量测定相对误差仅为1.27%;统计数据为基础的煤层瓦斯含量测定的相对误差仅为1.34%,扩展相对不确定度为2.33%,符合工程实践要求。该研究为煤层瓦斯含量测定结果的可靠性提供了理论依据。

煤屑瓦斯扩散系数时间响应规律研究

为探讨煤屑瓦斯扩散系数随时间变化的响应规律,选取典型煤样进行煤屑瓦斯解吸扩散实验,建立了扩散系数随时间变化的球形煤屑瓦斯扩散微分方程,通过变量代换方法将得到的微分方程转化为经典的扩散方程,并运用分离变量法得到了煤屑时变扩散系数的理论解;基于扩散规律理论解对煤屑瓦斯解吸实验实测解吸数据进行分析,利用Matlab软件编制程序进行解算,得出瓦斯扩散系数的时间响应规律。研究结果表明:煤屑瓦斯等效扩散系数随时间响应规律符合幂函数关系,采用瓦斯扩散系数时间响应模型比经典瓦斯扩散模型和煤屑瓦斯扩散实验吻合度更高;煤屑瓦斯扩散系数时间响应模型描述煤层的瓦斯运移过程更合理、更准确。

关于煤屑瓦斯解吸经验公式的探讨

钻屑瓦斯解吸规律可以反映煤与瓦斯突出危险性及用于确定煤层的瓦斯含量。近年来,国内外研究者在实验室内对与煤屑瓦斯解吸规律有关的煤屑粒度、湿度、温度,瓦斯吸附压力以及煤的破坏类型等因素进行了比较深入的研究,同时结合实验结果建立了形式各异的描述钻屑瓦斯解吸参数随时间变化的经验公式。

顺煤层井煤屑录井法在废弃矿区二次开发中的应用研究

针对包头石拐矿区内L1-2主采煤层,通过现场煤屑录井工作,阐述煤体结构在垂向上的变化规律。结果表明:垂向上煤体结构分异性表现明显,煤体结构类型变化频繁,以原生结构煤为主,碎裂煤次发育(15个层段发育了碎裂煤),分布于全井段始终。碎粒煤发育甚少(仅1 172~1 184 m煤层段为碎粒煤),糜棱煤不发育,中下部较上部煤体结构破碎。为废弃矿区煤层气资源开发潜力前期评价和设备工作参数选择提供了依据。

锅炉混烧无烟煤屑的研究

针对苏州市煤气公司烟煤锅炉的实际改造情况 ,就煤质的选择、混烧的理论依据进行了介绍 ,提出了混烧的技术措施 ,取得了良好的燃烧效果及经济效益。

应用发射光谱平台电极法检验刑事案件中微量煤屑物证

本文介绍了应用发射光谱平台电极法检验刑事案件中的微量煤屑物证 ,这种方法在电极形状上加以改进 ,从而提高了发射光谱分析灵敏度 ,较好地通过煤屑中微量元素的异同和含量的多少进行煤屑的种屑认定。这种方法所需检材少 ,再现性好 。

不同煤屑形状对瓦斯解吸扩散规律影响的数学模拟

煤屑瓦斯解吸扩散规律的研究对应用解吸法测定煤层瓦斯含量以及预测煤层突出危险性有着重要的现实意义。受煤层地质条件、煤的物理力学性质、钻取工艺等多种因素影响,所取的煤屑会呈现不同的形状,其解吸扩散参数也不尽相同。通过对宏观上可根据肉眼分辨其形状的煤屑的几何形状对煤屑的瓦斯扩散规律的影响进行数学模拟,得出了不同煤屑形状下的瓦斯解吸扩散数学模型及其解析解。考虑到解吸放散时间不同,得到了不同解吸扩散模型的近似式。并通过对比分析发现,同一粒度分布范围内,煤屑瓦斯初期解吸时受到煤屑形状的较大影响;随着解吸时间的延长,煤屑形状的不同对解吸扩散规律影响趋于变小,不同形状的煤屑颗粒内部瓦斯有效扩散形状逐渐近似于球形。

煤屑/聚合物复合注浆材料宏观力学性能与机制分析

针对传统注浆材料存在的缺陷、及煤矿井下煤屑处理困难的现状,以钻孔施工产生的煤屑为填料,配以黏结剂等其他添加剂制得煤屑/聚合物复合注浆材料。采用宏观力学性能测试和微观结构观测相结合的方法对复合材料的性能进行研究,结果表明复合材料内煤屑存在一个合理的掺量,煤屑掺量过少对复合材料强度的改善极为有限,而掺量过多会导致煤屑/树脂界面结合力降低,使得复合材料内部形成缺陷,材料较早地发生损伤破坏。红外光谱分析结果说明了煤屑与树脂之间发生了氢键包覆和化学接枝反应,使得树脂基体在煤屑表面形成了牢固的覆盖。在考虑注浆成本的基础上,复合材料中煤屑掺量应控制在30%,此时复合材料具备较高的力学性能,并具有良好的工程应用前景。

锅炉混烧无烟煤屑的研究

锅炉混烧无烟煤屑的研究李毛俊马天明李俊芳石万芳（山西阳泉煤气热力总公司）杨安兴韦东彪（苏州市煤气公司，苏州２１５００２）１问题的提出苏州市煤气公司煤气厂现有６台ＤＮ２２６０ｍｍ固定床水煤气发生炉，年耗无烟块煤约１万吨，因运输等原因破碎为１～１０ｍｍ的...

链条炉燃用多煤屑的原煤

本文概述了链条炉燃用多煤屑原煤的运行调节和改善燃烧的措施，并提出符合实情的建议。

粒度对软硬煤粒瓦斯解吸扩散差异性的影响

基于气体在多孔介质的运移理论,采用物理模拟实验的方法,研究了软、硬煤粒瓦斯扩散速度、扩散系数的差异特征随粒径的变化规律;采用压汞法考察了软、硬煤粒孔隙结构特征的差异,分析了粒径对软硬煤瓦斯扩散行为差异性的影响机理。研究结果表明,当粒度大于等于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值达到最大值,且基本趋于稳定;当粒度小于硬煤的极限粒度时,软、硬煤瓦斯扩散初速度差值和扩散系数比值随粒度的减小而减小;当粒径减小到一定程度——称该粒度为原始粒度,软、硬煤的瓦斯扩散速度和扩散系数几乎没有差别。软煤相对于硬煤和粒度减小,均使大中孔的孔容显著增大,即粒度减小会缩小软硬煤之间瓦斯解吸扩散通道的差别。软硬煤孔隙结构差异是导致瓦斯扩散速度和瓦斯扩散系数随粒径变化规律产生差别的本质原因。以上研究成果为钻屑瓦斯解吸指标、瓦斯放散初速度和煤层瓦斯含量等测定过程中粒度选择与结果修正提供理论参考。

煤体结构识别新方法及应用实例

为了在勘探初期准确识别与预测煤体结构特征,开展了新疆阜康白杨河矿区构造节理裂隙填图,并于大黄山煤矿进行了煤体结构解剖。研究结果表明:地表构造节理裂隙具有明显的方向性和成带分布的特点,煤体结构破碎带的延伸方向与构造节理裂隙基本一致,两者之间的展布具有很好的规律性。

地应力主导型煤巷突出防治技术及评价指标研究

为了解决桑树坪煤矿无保护层开采条件下由地应力主导的突出危险松软3#煤层煤巷掘进防突难题,提出以卸压为主,兼顾瓦斯抽采的治理措施。在桑树坪煤矿开展水射流扩孔卸压抽采试验,考察结果表明:经水射流扩孔后,抽采钻孔瓦斯流量衰减系数降低了65%~74%,自然瓦斯涌出流量提高了2~3倍,煤层的可抽性得到改善。提出采用扩出煤屑率结合残余瓦斯含量的方法进行防突效果评价,根据煤巷掘进区域赋存条件差异化的特点确定了相应的临界值。该技术和评价指标的结合应用,可有效解决桑树坪煤矿地应力主导型松软突出厚煤层煤巷掘进的防突难题。

多功能井下钻孔防喷装置的研制和应用

针对煤田勘查中钻孔涌水和瓦斯煤屑突出的问题,设计出一种上部为卸压阻挡式防喷,下部为单闸板对卡式防喷,两个部分可组合在一起使用,也可拆开单独使用的多功能井口防喷装置。该装置的工作原理是:当钻孔涌水或瓦斯突出时,关闭第一道单闸板对卡式防喷,使钻孔的涌出水量减小到99%,剩下的经第二道进一步进行阻挡防喷。经在放水钻孔和煤层注水井中应用,防喷效果可达96%以上。

延长晚古生界煤系致密砂岩气藏的一种成藏模式——自生自储

致密砂岩气藏是我国近年来重要的天然气增长气藏类型,新探明的延长、川西、塔北及吐哈油田天然气均属于这种类型。通过对延长致密砂岩气藏的研究,发现这种致密砂岩气藏发育在煤系中,是一种典型的岩性气藏,这种岩性气藏存在自生自储成藏模式。延长晚古生界致密砂岩气藏发育在煤系中,部分致密砂岩含有大量煤屑或炭质泥岩颗粒。从岩心上来看,含炭屑的岩心多者可占表面积的10%~15%,少者也在2%~3%,一般均在7%~8%。这些煤屑或炭质泥岩颗粒来自于沼泽中的泥炭,是潮汐对泥炭沼泽的冲洗和河流在洪水期决口后进入泥炭沼泽对沼泽中沉积的泥炭进行侵蚀和搅浑的结果。在成岩作用中,泥炭颗粒发生煤化作用,释放出大量以甲烷为主的天然气。延长晚古生界致密砂岩气藏的R o值大部分超过了2.0,已进入有机质变质阶段。又由于砂岩本身致密,煤化过程中释放的大量天然气就会保存在砂岩中,形成这种特殊的自生自储型致密砂岩气。只要煤系中含有一定量有机质碎屑的致密砂岩就可以形成致密砂岩气,因此我国煤系致密砂岩气的储量十分巨大。