基于负压衰减效应的抽采长钻孔残余瓦斯分布规律研究

为研究顺层长钻孔抽采下煤层瓦斯残余含量的分布规律,基于负压衰减效应推导了长钻孔瓦斯抽采模型公式,利用COMSOL模拟软件建立了瓦斯-空气模型,分析了顺层长钻孔抽采下煤层瓦斯残余含量分布规律。结果表明:抽采负压呈现对数函数分布,孔底处负压最小,随着钻孔孔深增加,抽采负压衰减越小;由于钻孔存在抽采负压衰减现象,钻孔横向和纵向残余瓦斯含量呈现对数函数分布;在封孔段末端煤体受到封孔材料压力作用,使得煤体压实,孔隙率减小,瓦斯在附近运移更加困难,瓦斯流动阻力增大,致使封孔段末端瓦斯含量变化存在“滞后”现象;通过在贵州林华煤矿测量1^(#)、2^(#)钻孔不同孔深处煤层残余瓦斯含量,获得了取样深度与残余瓦斯含量的对数函数关系,拟合度分别为0.9430和0.9572,与理论分析结果相吻合。

基于煤样残余瓦斯压力的煤层瓦斯压力推算方法研究与应用

煤矿瓦斯灾害防治亟需一种操作简单、测定准确、适用性强的煤层瓦斯压力确定方法。首先,从理论上对煤样残余瓦斯压力影响因素进行了分析;然后,实验研究了煤样残余瓦斯压力与煤样初始瓦斯压力的关联性,并提出了基于煤样残余瓦斯压力的煤层瓦斯压力推算方法;最后,进行了工程应用。研究结果显示:煤样残余瓦斯压力主要受控于煤层瓦斯压力、煤样粒度、瓦斯解吸时间和煤质特性,煤样残余瓦斯压力和煤样初始瓦斯压力呈线性关系,采用煤样残余瓦斯压力推算的煤层瓦斯压力相对可靠。

基于临界残余瓦斯压力的有效抽采半径确定方法

针对目前现场有效抽采半径界定困难和指标不统一的问题,结合我国现行规范标准的相关要求,提出了有效抽采半径界定新指标——临界残余瓦斯压力,并建立了临界残余瓦斯压力的计算方法,结合瓦斯抽采钻孔径向瓦斯压力分布的数学模型,提出了基于COMSOL Multiphysics的有效抽采半径快速解算方法,利用该方法计算得出了余吾煤业3号煤层不同抽采时间的有效抽采半径,通过现场实测有效抽采半径与数值计算结果进行了验证。结果表明:建立的有效抽采半径界定新指标及数值求解方法是可靠的,可以利用这种方法准确快速地计算出目标区域煤层的有效抽采半径,为矿井瓦斯抽采工程的布设提供依据,保证了矿井瓦斯抽采达标和安全生产。

软、硬煤残余瓦斯含量差异性研究

针对具有软煤分层的突出煤体,为了更加准确地检验瓦斯抽采效果,必须研究瓦斯抽采后软、硬煤残余瓦斯含量之间的差异性.基于抽采条件下的瓦斯渗流场分析,考虑了煤层中存在软煤条件下对瓦斯流动及煤层的综合影响,通过建立瓦斯流固耦合方程,并结合钻孔抽采瓦斯的初始条件和边界条件,运用多物理场耦合分析软件模拟了抽采条件下软、硬煤的残余瓦斯含量的差异性.数值模拟结果表明:在相同的抽采时间内,软煤的残余瓦斯含量始终高于硬煤,软煤瓦斯含量降到8 m3/t需要180 d,硬煤瓦斯含量降到8 m3/t需要162 d.

基于综合指标法和残余瓦斯含量法的突出预测

综合指标法是预测煤与瓦斯突出的常用方法,但由于煤层地质条件的不同,煤层对预测指标的敏感程度不同。这就导致了在不同矿区,或同一矿区的不同煤层的预测不够准确。在分析了现有的预测瓦斯突出危险性方法的局限性和预测结果不确定性的基础上,提出了采用综合指标法和残余瓦斯含量法预测工作面的采前瓦斯突出危险性。对煤矿现场工作面消突措施薄弱带进行抽样钻孔取芯,实测煤层瓦斯参数,采用综合指标法和残余瓦斯含量法对工作面采前瓦斯突出危险性做出了预测,并对预测方法的可靠性进行了分析。根据现场的实测结果,对该面后期回采时所采取防突措施提出了建议。

基于残余瓦斯含量的顺层钻孔抽采有效半径阶梯式测定法

为确定瓦斯抽采合理钻孔间距,有效减少或消除抽采空白带,基于瓦斯抽采相关标准与行业规范,以突出煤层采煤工作面瓦斯含量临界值、采煤工作面回采前煤体可解吸瓦斯含量、采煤工作面瓦斯抽采率和预抽率作为抽采达标的4项基本指标,根据4项基本指标计算得出残余瓦斯含量最小值,将其作为考察指标,对顺层钻孔瓦斯抽采有效半径测定方法进行探索,提出阶梯式测定法。使用该测定法对山西霍尔辛赫煤业有限责任公司3号煤层瓦斯抽采有效半径进行现场测试,同时基于含瓦斯煤的流固耦合动态模型对测试结果进行数值模拟验证。结果表明:阶梯式测定法现场测试结果与数值模拟结果基本吻合,在该矿合理预抽期内,抽采有效半径为1.52 m,合理钻孔间距为2.50 m。研究结果对于完善瓦斯抽采有效半径测定方法、确保瓦斯抽采达标具有参考作用。

软、硬煤层残余瓦斯含量区域效果检验临界值研究

针对软、硬煤层瓦斯含量区域突出危险性效检指标临界值存在较大差异这一工程实际。建立软、硬煤样相关参数关系模型,对基于残余瓦斯含量的区域防突措施效果检验指标临界值进行研究。结果表明:同一煤质软煤和硬煤瓦斯吸附量差别不大,但随着煤的变质程度降低,软、硬煤瓦斯吸附量差值先减小后增大。对存在软、硬分层的煤层,建议采用0.74MPa时软、硬煤瓦斯含量测值的小值(取整)作为煤层残余瓦斯量指标的临界值。此研究因地制宜地确定符合矿井实际的突出预测指标临界值和区域措施效果检验指标临界值,对降低防突成本具有重要意义。

保护层开采条件下煤层残余瓦斯含量预测方法研究

保护层开采是保证突出煤层实现最安全、经济、高效的关键开采技术。介绍了采用保护层开采过程中岩层移动观测情况,分析了地应力作用下岩层移动变化,讨论了岩层移动过程中的裂隙发育规律和钻孔瓦斯流量变化规律,给出了煤层瓦斯放散的衰减方程,建立了计算吨煤瓦斯损失量的数学模型。结合原始煤层瓦斯含量,间接采用煤层瓦斯等效还原的办法,预测计算了煤层残存瓦斯含量。

汝箕沟煤矿残余瓦斯含量区域效果检验临界值研究

区域措施效果检验指标临界值的准确确定对于保障煤矿安全生产和降低防突工作成本具有重要的意义.以汝箕沟煤矿为例,在分析区域措施效果检验指标临界值确定原则及其敏感性指标的基础上,选择残余瓦斯含量作为区域措施效果检验敏感性指标;从瓦斯动力现象、坚固性系数、临界瓦斯压力、现场考察和瓦斯治理角度分别确定了残余瓦斯含量临界值的大小,最终确定汝箕沟煤矿区域措施效果检验指标——残余瓦斯含量临界值为9.0 m3/t;并进行了应用,实现了巷道的安全快速掘进,应用效果良好.

采空区遗煤残余瓦斯含量及解吸规律与遗煤粒径的关系

为提高煤矿采空区遗煤可抽采瓦斯量评估的准确性,利用自主研制的采空区遗煤残余瓦斯解吸模拟实验装置,模拟密闭采空区条件下的不同粒径煤样瓦斯解吸过程,拟合并推导出遗煤残余瓦斯解吸速度与时间、粒径的函数关系式,以及遗煤累计瓦斯解吸量经验计算公式。验证表明,所推导的遗煤瓦斯解吸公式能够较好地描述粒径对实验煤样瓦斯解吸规律的影响,能较好地体现粒径对煤样累计瓦斯解吸量变化的影响。

基于残余瓦斯含量的抽采有效半径验证研究

在对顺层钻孔有效抽采半径的主要影响因素进行分析的基础上,结合对兴隆煤矿C5煤层顺层钻孔抽采有效半径的实际考察,得出了抽采半径与预抽期的关系。通过抽采效果检验钻孔残余瓦斯含量的测定,对实际考察的抽采有效影响半径进行了验证分析,可以看出C5煤层抽采有效半径的考察结果与实际验证相吻合,考察结果比较准确可靠。

关于煤层残存瓦斯含量与残余瓦斯含量的探讨

煤层残存瓦斯含量和残余瓦斯含量是煤矿瓦斯管理、抽采达标评判、突出危险性评估的重要参数,其准确的定义及测定关系到矿井瓦斯防治乃至整个"一通三防"工作的科学开展,同时也关系到煤层气资源的合理评价。根据现行相关标准、规范和实际应用情况,对煤层残存瓦斯含量和残余瓦斯含量的定义、取值及应用进行了分析、探讨,并提出相应的建议,以期能完善相应的标准规范体系,进而为我国煤矿的瓦斯防治、矿井煤层气资源评价提供准确、可靠的依据。

突出煤层区域措施效检指标残余瓦斯含量临界值研究

残余瓦斯含量是检验突出煤层瓦斯防治效果的重要指标,对煤与瓦斯突出灾害防治起到重要作用。为科学、合理、准确地确定该指标在不同煤层的实际临界值及相应的适用条件,确保煤矿对瓦斯防治效果检验的可靠性,通过在中岭煤矿一井现场3号煤层突出资料及以往数据统计分析、瓦斯基本参数测试及以往研究成果综合分析确定其残余瓦斯含量临界值初值,并对该初值进行现场考察和扩大实验,最终确定了3号煤层残余瓦斯含量临界值为9m^(3)/t,并分析了该临界值的适用条件。

采空区复合灾害环境下含瓦斯煤自燃特征研究进展

采空区瓦斯与煤自燃复合灾害日趋成为制约矿井安全生产的主要灾害模式,煤自燃作为瓦斯燃烧、爆炸等灾害事故的“点火源”,无疑是防范煤矿采空区复合灾害的关键。目前关于采空区遗煤残余瓦斯(吸附态为主)与风流瓦斯(游离态)对煤自燃影响机理的认识还不够深入,为此探究了含瓦斯条件下煤自燃相关研究的最新进展。现阶段针对含瓦斯风流/气氛下煤自燃特性的研究内容较为丰富,但吸附态瓦斯影响条件下的煤自燃特性实验平台及相关研究成果较匮乏。研究表明,游离瓦斯易引起煤低温氧化气体产物出现明显的“滞后效应”,同时煤体放热强度减弱、活化能整体增大,这反映出氧化气氛中的瓦斯对煤自燃具有抑制作用;相应地,煤自燃过程中的官能团、自由基及煤微晶结构等微观特征参数均会随瓦斯体积分数呈现规律性演变。进一步,考虑到遗煤内部残余瓦斯与风流瓦斯的赋存状态差异,探究了瓦斯对煤自燃过程的影响机理,包括CH4对O_(2)的驱替稀释作用、CH_(4)与O_(2)的竞争吸附解吸引起的置换效应,以及高温环境下的O_(2)分子化学吸附和煤氧复合效应作用。基于此,提出了采空区遗煤在吸附态瓦斯影响下的自燃过程特性、含瓦斯煤自燃流–固–热–化多场耦合特征、含瓦斯煤自燃监测预警理论应用等亟待突破的瓶颈问题。

煤层瓦斯实验影响因素分析与研究

煤层瓦斯是煤炭开采中的主要安全隐患之一,煤层瓦斯事故频发,严重影响了矿工的安全生产和生活。本研究通过对煤层瓦斯实验数据进行收集和分析,探讨现场解析量、损失量、实验室脱气量、瓦斯含量(气体组分摩尔分率)等不同因素对煤层瓦斯涌出量的影响。结果表明,现场解吸量和损失量中的瓦斯含量的成分分析有显著影响,以Gbt23249-2009《地勘时期煤层瓦斯含量测定方法》和Gbt23250-2007《煤层瓦斯含量直接测定方法》为例存在很大的不同,根据Clapeyron方程,现场解析量和损失量、实验室脱气量随着温度压力的变化存在着很大不同;实验室瓦斯解残余气体含量对瓦斯涌出量的变化也有着很大的影响;煤工业分析中的灰分、水分以及煤的可燃质对相对瓦斯涌出量有着显著的影响。通过对这些数据的深入分析,可以为煤矿安全生产提供科学依据和技术支持,从而减少煤层瓦斯事故的发生,保障矿工的安全和健康。

煤层预抽后残余瓦斯含量分布动态预测方法

针对煤层预抽后的残余瓦斯含量测定难度大且不能动态预测的问题,通过对影响残余瓦斯含量分布的瓦斯储量分布、预抽方法与布孔参数、煤层与煤质特征、井下生产活动等因素的分析,提出通过划分预测单元、确定预测指标、建立预测模型和绘制残余瓦斯含量分布动态预测图来实现残余瓦斯含量分布动态预测的方法。并采用该方法建立了金佳矿11223工作面残余瓦斯含量动态预测模型,经井下实测数据验证:最大绝对误差0.86 m3/t,最大相对误差18.08%,最后利用Surfer工具绘制出11223工作面的残余瓦斯含量分布动态预测图,实现了动态预测。

煤层预抽后残余瓦斯含量分布影响控因研究

针对煤层预抽影响因素多、无法准确预测残余瓦斯含量分布的难题,基于煤岩体力学理论分析残余瓦斯含量分布的影响因素,并以平庆煤矿117802回采工作面为研究对象,对不同因素影响下的残余瓦斯含量分布规律和控制机理进行研究。结果表明:117802回采工作面残余瓦斯含量呈离散型和高含量集中分布,主要受控于采掘活动与地质构造的复合应力作用和预抽时间;残余瓦斯含量呈现明显的复合应力作用区域特征,由集中应力往卸压作用区域规律性递减,依次为窄煤柱集中应力、宽煤柱集中应力、采空区—煤柱区—断层带共同影响、采空区卸压和采空区—断层带共同卸压;残余瓦斯含量与预抽时间呈现负相关关系,预抽2~6月后平均值大于8m^3/t,预抽7~10月后平均值均小于8m^3/t。

直接法测定煤层残余瓦斯压力的实践应用

煤矿开采之前,对煤层及瓦斯相关的参数测定是开展煤矿科研工作的基础,对于矿井制订防治瓦斯等灾害措施及方案设计有重要意义,因此必须对煤层残余瓦斯压力进行测定。通过对矿山某工作面采取消突措施后的残余瓦斯压力采用主动式封孔测压法进行测定,对消突效果进行了检验,结果显示,该消突措施效果良好,可以在其他工作面推广。

回采工作面区域措施效果检验时残余瓦斯含量测定取样点位置的选取

顺层钻孔预抽是目前回采工作面消突常用的措施,因抽采负压会随着钻孔深度增加而衰减,对沿钻孔路径上的抽采效果并不明显。采用数值模拟、现场实测及验证等手段,分析了在工作面上下两巷对向平行布置的顺层钻孔的预抽效果,结果表明:预抽后残余瓦斯含量指标沿工作面倾向呈现"中间高、两边低"的"凸"字形分布特征,残余瓦斯含量测定取样点应在工作面倾向中部三分之一条带区域内。

基于临界残余瓦斯含量的抽采半径确定方法

对上社煤矿15#煤层进行了抽采半径考察,得出了不同预抽时间对应的抽采半径。根据上社煤矿5.4m的煤层厚度,选择2.7m的抽采半径布置抽采钻孔,经过248d抽采后,瓦斯含量降至8m3/t以下,回采期间突出危险性预测指标K1值降至0.5mL/(g·min0.5)以下。实践证明,瓦斯含量降低法确定钻孔抽采半径方法简单、可靠,有效解决了区域防突问题,实现了矿井安全生产。