基于钻孔瓦斯涌出规律的突出危险性预测模型

为提高急倾斜煤层上山掘进过程中煤与瓦斯突出危险性预测的准确性,首先,基于Mohr-Coulomb准则建立钻孔瓦斯流动模型;其次,通过数值模拟定量分析钻孔瓦斯初始涌出量和瓦斯压力之间的关系;最后,使用ZTL20/1000-Z型矿用隔爆预测装置对贵州洪兴煤矿111707上山掘进面进行现场试验。结果表明:钻孔初始瓦斯涌出量与瓦斯压力呈正相关关系,其相关系数为0.977 3,钻孔初始瓦斯涌出量可以作为预测煤与瓦斯突出的一项参考指标;随着钻孔深度的增加,钻孔初始瓦斯流量会经历“稳定—增加—降低—稳定”4个阶段,钻孔瓦斯流量峰面积可以反映煤与瓦斯突出危险性。

突出煤层卸压前后钻孔瓦斯涌出初速度的变化规律

突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度进行工作面预测和效果检验时经常超过突出临界值,造成开采保护层后煤层突出危险性更大的现象.通过建立钻孔瓦斯涌出初速度的数学模型,利用数值计算得出突出煤层卸压前后钻孔瓦斯涌出初速度的变化规律,研究钻孔瓦斯涌出初速度的主要影响因素,从理论上解释突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度预测和效果检验超标的原因.结合淮南潘一矿突出煤层卸压前后煤巷掘进测定钻孔瓦斯涌出初速度,研究其变化规律.研究结果表明,在突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度预测和效果检验超标是由于煤层透气性增大,卸压瓦斯未得到充分抽采而产生的现象,此时工作面已无突出危险性.

基于灰色马尔科夫模型的钻孔瓦斯流量预测

钻孔瓦斯流量是影响矿井瓦斯抽放效果的一个重要因素,为准确预测钻孔瓦斯流量,优化矿井瓦斯抽放工艺,将灰色系统理论与马尔科夫链预测相结合,充分利用两者的优点,通过对瓦斯流量原始数据处理,瓦斯流量状态划分,构建马尔科夫转移概率矩阵及Matlab分析软件进行计算的方法,建立灰色马尔科夫预测模型。结合现场工程实例,将该预测模型和GM(1,1)预测模型进行比较分析,结果表明,利用灰色马尔科夫模型预测钻孔瓦斯流量,能够消除GM(1,1)模型本身固有偏差,预测值平均相对误差为2.16%,最大相对误差仅为5.40%,均优于GM(1,1)模型。

钻孔瓦斯压力恢复法求解煤层透气性系数

煤层透气性系数可以准确评估煤层瓦斯的可抽采性能,指导煤层增透改造工艺。借鉴油气试井中的压力恢复曲线相关方法求解煤层透气性系数,建立适应于煤矿井下钻孔瓦斯流动的理论模型。采用半对数直线段分析方法,利用双对数、半对数压力恢复特征曲线,合理确定压力恢复曲线中期直线段起始点位置,准确计算中期直线段的斜率大小,继而计算煤层透气性系数。通过现场实例验证,并和径向流量法计算结果对比,其相对误差为13%~36.6%,平均误差为24.62%,验证了压力恢复曲线求解煤层透气性系数方法的可行性。

低透气性煤层钻孔瓦斯运移及抽放参数研究

运用瓦斯流动理论和岩土力学相关理论,研究深部煤层受采动影响后渗透特性变化情况及规律。依据淮南矿区某矿井地质情况,通过现场实测瓦斯基础参数,建立数学模型、实验室数值模拟等手段,综合分析钻孔瓦斯流量衰减规律,确定了研究矿井煤层钻孔有效影响半径和合理抽放时间,为实现煤与瓦斯安全高效共采提供了依据。

高瓦斯矿井穿层钻孔瓦斯流量衰减特征分析

为了研究高瓦斯矿井穿层钻孔单孔瓦斯极限抽采量及其流量衰减特征,利用自行研制的煤层钻孔瓦斯流量及浓度检测装置,对底抽巷穿层钻孔单孔瓦斯流量和浓度进行监测,并绘制单孔瓦斯流量和浓度衰减变化规律曲线,基于高负压抽采条件下的单孔瓦斯流量衰减理论、高等渗流力学及弹塑性力学等相关理论综合分析了钻孔瓦斯流量变化衰减规律。结果表明:(1)钻孔瓦斯流量衰减随时间呈现出3个阶段:线性衰减阶段、不稳定波动阶段、稳定平缓衰减阶段;(2)在测定钻孔瓦斯流量衰减系数时,只需进入相对稳定衰减阶段,即监测周期50 d;(3)基于钻孔周围应力与瓦斯抽采流量的相互关系,确定了瓦斯抽采流量与时间呈现负指数关系式。

测定工艺对钻孔瓦斯涌出初速度影响的探讨

通过分析测量工艺中对钻孔瓦斯涌出初速度的影响因素,明确了只有熟练打钻操作、确定出合理的钻孔测试深度和测量室长度以及逐步完善测量仪器性能,才能真实准确的测量出钻孔瓦斯涌出初速度。

煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径考察研究

为了准确测定煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径,提出采用钻孔瓦斯流量法＋瓦斯含量降低法相结合的现场考察方法.基于穿层钻孔瓦斯抽采流量统计法推导得出有效抽采半径计算公式,并根据钻孔抽采影响范围内煤层瓦斯抽采率、残余瓦斯压力、残余瓦斯含量,以及工作面日产量等要求,综合分析确定计算公式中的残余瓦斯含量临界指标值.通过现场布置多组考察钻孔进行综合分析,得到石炭井焦煤公司3^#、4^#、5^#煤层的有效抽采半径,采用瓦斯含量降低法进行验证,最终确定煤层群底板穿层钻孔的抽采半径,为矿井煤层群底板穿层钻孔布置提供了依据.

高位钻孔瓦斯抽放参数的优化设计

从瓦斯流动规律、高位钻孔布置、钻孔参数优化及分析等几个方面介绍了陶一矿高位钻孔瓦斯抽放参数优化设计的研究情况。认为这一方法是解决高瓦斯矿井回采工作面瓦斯高的有效方法。

基于GM(1,1)模型的钻孔瓦斯动力异常灰色预警预测

以灰色系统灾变预测理论为基础,以预测掘进面钻孔瓦斯动力异常期为目标,建立了钻孔瓦斯动力异常GM(1,1)灰色预测模型。通过对模型预测结果的残差分析和现场实测结果检验表明,钻孔瓦斯动力异常期的灰色预测结果与实测数据拟合精度高,建立的瓦斯动力异常期灰色预测系统方法可行,预测结果可靠。

钻孔瓦斯流量预测区域突出危险性技术研究

提出穿层钻孔稳定瓦斯流量与煤层瓦斯压力近似服从线性关系,钻孔瓦斯流量随瓦斯压力的增加而增大。进而依据煤矿现场实测的5组钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯压力对应值,利用线性回归推导出采用穿层钻孔瓦斯流量指标预测区域突出危险性的临界值。

钻孔瓦斯连续流量法测定煤巷卸压带宽度研究

为准确测定煤巷工作面前方卸压带宽度,基于工作面前方煤体涌出的瓦斯流量与地应力之间的关系,提出钻孔瓦斯连续流量法测定卸压带宽度,并从理论上分析该方法的可行性;采用煤巷突出线预测装置在薛湖煤矿2303风巷测定钻孔瓦斯流量。研究结果表明:瓦斯流量曲线先增大后减小,瓦斯流量曲线峰值为卸压带边界,确定该工作面前方卸压带宽度为9~10 m;采用钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标Δh2测定的工作面前方卸压带宽度为9. 5~10 m,与钻孔瓦斯续流量法测定结果一致,验证了钻孔瓦斯连续流量法测定卸压带宽度的可靠性。

利用井下钻孔瓦斯解吸法测定平沟煤矿瓦斯含量

本文介绍了井下钻孔瓦斯解吸法测定煤层瓦斯含量在黄白茨矿的应用过程，测出了9^#、10^#、16^#煤层的瓦斯含量。该方法为高瓦斯矿井高产、高效测定煤层瓦斯含量提供了借鉴。

钻孔瓦斯流量法测定煤层有效抽采半径

为了准确测定煤层有效抽采半径,根据含瓦斯煤层预抽达标规定,结合瓦斯涌出量衰减模型推导出有效抽采半径的计算公式。以建新矿4-2煤层4207回风巷为测试地点,基于对钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量下降率的研究,对煤层有效抽采半径做出测定,预测出抽采半径达到预设数值所需抽采时间;根据测定的有效抽采半径与抽采时间,最终得出二者呈对数关系,其关系式表示为R=0.685 3ln(t)-1.060 6,为矿井编制抽采防突方案提供重要参数。考察结果表明,当抽采时间为90 d时,抽采半径达到2.02 m。经验证,预测时间内,瓦斯含量下降率满足抽采达标规定,该预测模型相对准确。

钻孔瓦斯引燃煤墙事故救护得到的启示

钻孔瓦斯燃烧引燃煤墙时,必须在最短时间内直接灭火,防止灾情扩大。文章所述救灾案例,暴露了现场作业人员不熟悉灭火常识,丧失了最佳灭火时机致使灾情扩大。救护队在灭火过程中先后采取了多种方法,最终救灾成功,为煤矿瓦斯治理、灾变处置与救护提供了有意义的尝试。

钻孔瓦斯有效抽采半径预测方法探讨

解析了钻孔瓦斯有效抽采半径测定存在的受限因素,分析了压力指标法测定参数之间的灰度关系。建立了灰度预测模型并进行数据预测和现象实测数据比较,提出了压力指标法考察钻孔瓦斯有效抽采半径的灰度预测理论。预测结论为在第25天表压值降至最大值的56%以下,并随着观测时间的累计,预测的表压值具有持续下降的趋势,与现场实测的第23天数据指标相差仅2d。研究结果表明,灰度预测模型的引入为克服考察钻孔瓦斯有效抽采半径过程中的难点问题提供了可靠的预测理论依据和比对参照数据。

矿用钻孔瓦斯抽采多参数监测系统与装置

为了弥补传统瓦斯抽采监测系统区域化监测的不足,提出了以钻孔为监测单元构建钻孔瓦斯抽采监测系统,能够实时动态掌握各个钻孔在瓦斯抽采过程中的抽采效果,将大面积区域化测量转变为区域内部各钻孔的测量,实现了瓦斯抽采的精细化监测。针对钻孔瓦斯抽采监测系统需求,结合钻孔孔口处瓦斯抽采参数的特点,研制了一款矿用瓦斯抽采钻孔多参数监测装置,该装置具有超声波气体流量测量、非色散红外瓦斯浓度测量、压电陶瓷气体压力测量、铂电阻气体温度测量四参数于一体的实时数据采集功能,搭载了数据显示、数据存储、数据远程传输、数据Wi-Fi传输等功能性人机交互模块,并开发了瓦斯抽采分析软件、移动数据采集站两款配套软件。装置根据实际应用需求,结合行业相应计量标准,于具有国家计量检定资质的检验单位进行了计量检测,并在黄陵矿业公司二号煤矿进行了井下工业性试验,对装置的实际应用效果进行了验证。试验结果表明:矿用瓦斯抽采钻孔多参数监测装置的四项测量参数均满足相应行业标准的计量要求,可实现各项参数的准确测量,且该装置在实际井下应用中具有良好的工作可靠性与工作稳定性,达到了以钻孔为监测单元的瓦斯抽采监测目的,能够为瓦斯抽采评价提供有力的数据支撑。

顺层钻孔瓦斯抽采合理封孔深度

为确定顺层钻孔瓦斯抽采合理封孔深度,基于实际地质条件,运用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,对薛湖煤矿2306运输巷侧帮卸压带范围及合理顺层钻孔瓦斯抽采封孔深度进行研究.研究结果表明:钻孔初始瓦斯流量与地应力、钻孔直径、钻进深度、钻进时间、煤体的物理性质以及瓦斯压力梯度密切相关,且当钻进方式和煤层确定时,影响钻孔初始瓦斯流量的主要因素为瓦斯压力梯度;当瓦斯压力梯度确定时,随着钻进深度的增加,钻孔初始瓦斯流量也逐渐增加,且钻孔初始瓦斯流量与瓦斯压力梯度之间存在明显的线性关系;数据显示封孔深度为10 m时可实现瓦斯的持续性抽采,而连续流量法测得的卸压带宽度为0~10 m,验证了连续流量法所测得的卸压带宽度的准确性.

考虑松动圈影响的钻孔瓦斯抽放合理封孔长度确定研究

以王行庄矿11071工作面为工程试验地点,通过超声波和钻孔窥视现场测试,结合理论计算,开展了瓦斯抽采煤巷松动圈范围和瓦斯抽放钻孔合理封孔长度确定的研究。确定了王行庄11071工作面二1煤层围岩卸压区宽度为8.87 m,极限平衡区宽度为9.87 m,合理封孔深度为10 m;通过极限平衡法理论计算得到的结果与超声波法、钻孔窥视法的测试结果基本相符。

水力切槽钻孔瓦斯涌出特征及渗透率反演分析

为探究水力切槽对钻孔瓦斯抽采的影响,基于钻孔瓦斯渗流与切槽增渗机制理论分析,设计井下现场试验,考察切槽钻孔瓦斯涌出速度、累计涌出量及其周围瓦斯压力变化特征,并根据瓦斯涌出速度反演讨论水力切槽煤体渗透率变化过程及其影响因素。结果表明:受切槽周围应力演化、煤体力学行为以及煤层压力水等因素影响,切槽钻孔瓦斯涌出速度总体上呈快速衰减、缓慢衰减、小幅度升高再衰减、大幅度升高4个阶段变化,在切槽作业约40天后,钻孔瓦斯涌出速度开始大幅升高;切槽孔周围瓦斯压力下降率总体上呈远离切槽孔而减小的趋势,切槽煤体渗透率呈先降低后小幅升高再大幅升高的变化趋势,渗透率与周围煤层瓦斯压力呈负相关性,反演分析结果与现有模拟结论相一致。