孤岛工作面瓦斯释放影响因素分析及预抽必要性论证

针对高瓦斯矿井综放工作面煤层瓦斯含量较低,开采条件影响下回采期间瓦斯涌出量大的情况下,选取合理的瓦斯治理措施,避免瓦斯治理的盲目性。通过类似工作面瓦斯治理措施及效果分析,工作面预抽效果差,甚至没有预抽的必要性。为了进一步论证I011502工作面预抽的必要性,主要从以下几方面进行研究:孤岛工作面瓦斯释放影响因素分析、I011502工作面煤层残余瓦斯含量论证、相似I011501工作面瓦斯治理效果论证以及I011502工作面回采期间瓦斯治理措施保障分析。论证结果表明:工作面回采期间最大绝对瓦斯涌出量为12.78 m^3/min,回采期间高位钻孔瓦斯抽采量为10 m^3/min,可得工作面除去高位钻孔抽采瓦斯量剩余2.78 m^3/min远远小于工作面风排瓦斯量4.96 m^3/min,保证工作面回采期间回风流瓦斯浓度不超0.5%。

对矿井防治水及瓦斯释放钻探的认识

对矿井防治水、瓦斯释放钻探的设备选型、施工工艺施工中事故预防及处理等方面进行了详细的论述。

采面打瓦斯释放孔与煤层注水综合防治瓦斯技术

通过对常村煤矿1121采面上顺槽打孔释放瓦斯后注水与采面煤壁注水相结合防治瓦斯技术的实施,摸索出低瓦斯矿井高瓦斯区域的简单、经济、有效的防治瓦斯技术,说明该技术具有推广价值。

采动对工作面内瓦斯释放的影响

煤矿开采中的瓦斯来自于采下的煤、巷道的两壁、自由工作面、相邻煤层和采空区的碎矸当中。工作面内瓦斯浓度的增加与震动的能量有关,就象震动的能量与震动传播的距离有关一样。采动过程中,如果不调整瓦斯的溢出量,将引起工作面内空气中瓦斯浓度超过容许值。瓦斯与震动间的必然联系要求采取正确的预防措施以改善工作面的通风状况。

煤/瓦斯突出过程中的能量释放机理

将煤 /瓦斯突出过程中能量释放的热动力学过程应用于煤层中瓦斯气迁移理论的有限元分析方法中 ,提出了一种分析煤 /瓦斯突出过程的能量释放机理。通过数值分析比较煤层发生突出所必须的弹性功与煤 /瓦斯突出过程中所释放的瓦斯内能 ,发现瓦斯解吸附所释放出的能量是引起煤 /瓦斯突出的主要原因。此外 ,还进一步讨论了在等温和绝热情况下煤 /瓦斯突出过程中能量释放的机理。

煤样中初始释放瓦斯膨胀能的测定

介绍了测定煤样中初始释放瓦斯膨胀能的原理和测定方法，设计了一套初始释放瓦斯膨胀能的测定装置。通过对突出与非突出煤样的测定表明，煤样中初始释放出来的瓦斯膨胀能要比后期涌出的瓦期膨胀能大得多，并且随着煤样初始释放瓦斯膨胀能的增大，揭煤时的动力现象也增大。

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。

掘进工作面瓦斯治理措施的应用与研究

从掘进工作面瓦斯治理入手,介绍了一条适合余吾实际的高瓦斯复杂地质条件下快速掘进的抽采方法,形成了井上下相结合、区域与局部性瓦斯治理相结合的全方位、模块化、立体化抽采模式,有效提高了掘进工作面抽采效率。

特殊条件下高突综采工作面瓦斯综合治理技术研究与应用

综采工作面在孤岛、不等长、大采高、煤与瓦斯突出危险等特殊条件下,根据以往的瓦斯治理经验来看,单纯依靠通风或抽放手段不可能有效地解决瓦斯问题,需要采取针对性措施,多措并举,综合治理,才可能有效地解决好瓦斯问题。