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煤矿瓦斯治理过程控制方法研究 被引量：5
1
作者 程远平 王海锋 侯少杰 《中国煤炭》 北大核心 2010年第8期15-19,共5页
为确保区域防突措施效果,提出了瓦斯治理过程系统及过程系统控制的概念,给出了区域防突措施过程系统模型,分析了3种典型的区域防突措施过程系统及特征参数,并以穿层钻孔结合顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术为例详细介绍了瓦斯治理过程跟踪控... 为确保区域防突措施效果,提出了瓦斯治理过程系统及过程系统控制的概念,给出了区域防突措施过程系统模型,分析了3种典型的区域防突措施过程系统及特征参数,并以穿层钻孔结合顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术为例详细介绍了瓦斯治理过程跟踪控制和节点控制方法。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 区域性瓦斯治理 过程控制
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基于底板岩巷全生命周期瓦斯治理技术研究 被引量：6
2
作者 翟成 唐伟 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第6期95-103,167,共10页
对于缺乏开采保护层条件的矿井,底板岩巷条带预抽煤层瓦斯是主流瓦斯治理方法。分析指出底板岩巷在实际应用中存在空间层位选择差异较大、穿层冲孔致煤巷围岩稳定性差、底板岩巷掘进造价高且利用效率低等问题。以底板岩巷为基础,考虑整... 对于缺乏开采保护层条件的矿井,底板岩巷条带预抽煤层瓦斯是主流瓦斯治理方法。分析指出底板岩巷在实际应用中存在空间层位选择差异较大、穿层冲孔致煤巷围岩稳定性差、底板岩巷掘进造价高且利用效率低等问题。以底板岩巷为基础,考虑整个煤炭生产过程中的瓦斯问题,提出了基于底板岩巷全生命周期瓦斯治理技术,形成了“层位优选-穿层冲孔-穿层注浆-采动抽采-矸石回填”五位一体的瓦斯综合治理模式。以首山一矿为例,通过测定采煤工作面地层的岩石力学性质,基于数值方法分析了巷道掘进和工作面回采条件下底板岩巷的稳定性,根据围岩损伤特征和采动围岩应力分布,确定了将底板岩巷布置在采煤工作面运输巷下部16 m、与上部运输巷内错1 m位置。对底板岩巷穿层水力冲孔钻孔布置进行优化,设定了组间距6.4 m、每组按单双号交错打孔的方案,通过测定水力冲孔钻孔残余瓦斯压力得出水力冲孔有效影响范围超过4 m,钻孔瓦斯浓度较高、衰减较慢,条带预抽效果良好。通过穿层注浆技术改善上部破碎煤体性质,钻孔窥探显示经过穿层注浆加固后的煤体强度提高、破碎程度降低,巷帮变形量监测结果表明巷道围岩整体稳定性较好、煤层强度提高,钻屑量监测结果表明注浆加固范围超过5 m,有效降低了巷道掘进的突出危险性。通过底板岩巷穿层钻孔,对工作面回采期间采动卸压瓦斯进行抽采,发现采动有效影响范围为采煤工作面前方50 m,采动影响区内瓦斯抽采效果良好,采煤工作面风流瓦斯体积分数降低至0.45%以下,有效降低了采煤工作面瓦斯浓度。回采结束后,设计了底板岩巷矸石回填方法,以降低矸石出井成本,提高巷道利用效率。 展开更多
关键词 底板岩巷 全生命周期 瓦斯综合治理 条带预抽瓦斯 穿层水力冲孔 穿层注浆 采动抽采 矸石回填
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页岩气在狭缝中燃爆超压及爆燃转爆轰特性研究
3
作者 邵昊 蔡毅 +3 位作者 杨涛 吴征艳 胡焕 姚志远 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期51-58,共8页
为阐明页岩储层甲烷(CH_(4))原位燃爆在狭缝内爆燃转爆轰(DDT)距离、最大爆炸压力(P_(max))等传播特性,自主搭建多尺寸可调的三维平板狭缝燃爆试验系统,开展4种水力直径下的甲烷-氧气预混燃爆试验,并结合数值模拟研究高压状态下的页岩... 为阐明页岩储层甲烷(CH_(4))原位燃爆在狭缝内爆燃转爆轰(DDT)距离、最大爆炸压力(P_(max))等传播特性,自主搭建多尺寸可调的三维平板狭缝燃爆试验系统,开展4种水力直径下的甲烷-氧气预混燃爆试验,并结合数值模拟研究高压状态下的页岩气燃爆特性。结果表明:甲烷-氧气预混气体在水力直径1.9~11.43 mm内可以维持燃爆自持传播;P_(max)与最大爆炸升压速率均与初始压力成正比,呈现线性增长的关系;在水力直径11.43 mm下甲烷-氧气预混气体P_(max)接近理论爆轰压力,随着水力直径的减小,P_(max)与初始压力的倍率逐渐降低;初始压力与DDT距离间符合幂函数关系,提升初始压力或降低水力直径,均可缩短DDT距离,从而加快DDT的发生;高压条件下页岩气爆炸特性模拟结果表明,甲烷-氧气预混气体爆炸超压可达到330 MPa,能够对岩石裂隙充分压裂。 展开更多
关键词 页岩气 甲烷(CH_(4)) 狭缝 燃爆 爆燃转爆轰(DDT)
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矿井除湿溶液再生速率预测研究
4
作者 黄荣廷 陶奕淳 +4 位作者 陈江林 李世航 杨子系 王仕远 罗祥轩 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3572-3584,共13页
基于道尔顿蒸发定律、Antoine方程等气液传质理论,提出一种针对质量分数为40%及以下双组分混合除湿溶液的矿井再生预测模型,通过实验验证模型并研究溶液温度、空气温度、空气含湿量、空气流量及溶液质量分数对再生速率的影响。结果表明... 基于道尔顿蒸发定律、Antoine方程等气液传质理论,提出一种针对质量分数为40%及以下双组分混合除湿溶液的矿井再生预测模型,通过实验验证模型并研究溶液温度、空气温度、空气含湿量、空气流量及溶液质量分数对再生速率的影响。结果表明:溶液质量分数为35%以下时,风速函数修正后的预测模型对除湿溶液再生速率预测较为准确,预测值与实验值偏差均值仅为0.51%,标准差为5.27%;溶液质量分数为35%~40%时,采用活度补偿系数进一步修正后的模型可准确预测该浓度范围内溶液再生过程。此外,研究发现,溶液温度从50℃升高到70℃时系统平均再生速率从1.09 g/min提高到3.27 g/min,溶液质量分数从30%到40%,系统平均再生速率降低了38.09%,影响显著;空气温度、含湿量及流量的变化对系统再生效率影响较小,空气温度从25℃升高到35℃时系统平均再生速率提高了1.77%,空气含湿量从14 g/kg提高至22 g/kg时系统平均再生速率降低了6.05%。研究结果可为除湿溶液矿井空气接触式再生工程实践提供参考。 展开更多
关键词 矿井除湿溶液 空气接触式再生 传质 预测模型 实验验证 再生
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地质因素对煤层瓦斯赋存影响的研究 被引量：48
5
作者 舒龙勇 程远平 +3 位作者 王亮 蒋静宇 翟清伟 孔胜利 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期121-125,共5页
为研究地质因素对煤层瓦斯赋存的影响,针对淮北矿区石台煤矿3煤层,采用瓦斯地质块段划分的方法,以井田内主要断层和天然焦区为界,把3煤层划分为3个独立的地质块段,分区对不同地质块段内地质因素对煤层瓦斯赋存规律进行研究,分析褶皱构... 为研究地质因素对煤层瓦斯赋存的影响,针对淮北矿区石台煤矿3煤层,采用瓦斯地质块段划分的方法,以井田内主要断层和天然焦区为界,把3煤层划分为3个独立的地质块段,分区对不同地质块段内地质因素对煤层瓦斯赋存规律进行研究,分析褶皱构造、断裂构造及岩浆侵蚀等对煤层瓦斯压力和瓦斯涌出量的影响。结果表明:地质构造对瓦斯保存和运移起到重要作用,岩浆岩侵入对石台煤矿3煤层煤与瓦斯突出的控制作用最为明显,地质块段的划分(分区管理)对地质构造复杂的高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井具有重要意义。 展开更多
关键词 地质块段 地质构造 岩浆侵入 煤与瓦斯突出
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煤矿瓦斯智能抽采理论与调控策略 被引量：53
6
作者 周福宝 刘春 +2 位作者 夏同强 刘应科 孙玉宁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2377-2387,共11页
基于瓦斯抽采的安全原则与效率原则,提出了瓦斯智能抽采的原理;建立了瓦斯抽采管网中瓦斯-空气混合气体流动控制方程,以最大瓦斯抽采纯流量为目标函数,建立了瓦斯抽采管网参数的优化模型,分别从瓦斯体积分数、流量以及效能比等参数约束... 基于瓦斯抽采的安全原则与效率原则,提出了瓦斯智能抽采的原理;建立了瓦斯抽采管网中瓦斯-空气混合气体流动控制方程,以最大瓦斯抽采纯流量为目标函数,建立了瓦斯抽采管网参数的优化模型,分别从瓦斯体积分数、流量以及效能比等参数约束条件定量判定瓦斯抽采安全与效率;以上述模型为基础,针对钻孔抽采区域温度高于临界温度、钻孔抽采纯量低于抽采纯量下限,以及钻孔抽采浓度低于瓦斯安全浓度下限等工况条件展开理论分析和数值计算,提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略,通过协同调整不同抽采钻孔的阀门开度和抽采泵转速,有效提高了抽采瓦斯体积分数、效能比和抽采纯流量,并提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略。最后,设计了由数据感知模块、通信传输模块、数据处理与决策模块、控制模块等部分组成的瓦斯智能抽采系统,开发了基于物联网的智能调节阀门,阀门的感知模块包括温度传感器、瓦斯浓度传感器和气压传感器等,通讯模块将数据上传至云存储端,通过电脑网页和手机客户端实现监测与控制;发明了采用高分子减阻剂提高水环真空泵效率的技术方法,以高分子减阻溶液作为水环真空泵的工作介质,有效降低了液环的湍流损失和流体与泵体过流部件的摩擦损失,并开发了地面全封闭式和井下直注式2种瓦斯抽采泵节能系统,该项技术在山西潞安集团余吾煤业成功应用,节电率和节水率分别达到22.5%和66.7%,为瓦斯智能高效抽采提供了借鉴。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯 智能抽采 调控策略 抽采效率
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高强度开采覆岩离层瓦斯通道特征及瓦斯渗流特性研究 被引量：31
7
作者 刘洪永 程远平 +2 位作者 陈海栋 孔胜利 徐超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1437-1443,共7页
根据上覆煤岩层的破断和裂隙发育情况,将穿层裂隙通道直径大于10-1mm的区域定为采动瓦斯通道发育区。基于砌体梁理论,研究了关键层控制下的离层断裂带瓦斯通道的发育特征,并基于Kozeny-Carman准则建立了瓦斯通道流态的判定方法,依据其... 根据上覆煤岩层的破断和裂隙发育情况,将穿层裂隙通道直径大于10-1mm的区域定为采动瓦斯通道发育区。基于砌体梁理论,研究了关键层控制下的离层断裂带瓦斯通道的发育特征,并基于Kozeny-Carman准则建立了瓦斯通道流态的判定方法,依据其内瓦斯的流动状态将上覆岩瓦斯通道的发育沿纵向由下到上分为瓦斯紊流通道区、瓦斯过渡流通道区和瓦斯渗流通道区,并根据离层断裂带瓦斯通道的发育规律,构建了以高位瓦抽采巷为主要手段的瓦斯过渡流通道区人工导流方法。最后通过以阳泉新景煤矿80201工作面卸压瓦斯抽采现场试验,反演得到了工作面上覆岩采动瓦斯通道的演化规律及其对瓦斯导向流动规律的影响,并对瓦斯过渡流通道区内瓦斯的流态进行了判定,验证了本文提出的理论计算方法和采动瓦斯通道分区的正确性和可行性。 展开更多
关键词 高强度开采 采动瓦斯通道 瓦斯渗流特性 流态 关键层
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煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统研究 被引量：42
8
作者 邱黎明 李忠辉 +3 位作者 王恩元 刘贞堂 张酉年 夏善奎 《工矿自动化》 北大核心 2018年第1期17-21,共5页
针对目前煤与瓦斯突出预警在自动化程度、准确性等方面的需求,开发了煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统,介绍了系统构成及信号监测、干扰识别、信号传输、预警准则等关键技术。该系统以声发射、电磁辐射和瓦斯浓度为预警指标,可实现对... 针对目前煤与瓦斯突出预警在自动化程度、准确性等方面的需求,开发了煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统,介绍了系统构成及信号监测、干扰识别、信号传输、预警准则等关键技术。该系统以声发射、电磁辐射和瓦斯浓度为预警指标,可实现对突出演化过程声-电-瓦斯信号的远程监测和综合预警,并能够根据机电设备开停信息自动识别与滤除干扰信号,提高了煤与瓦斯突出预警的准确性。应用结果表明,该系统具有较高的预警准确性,可提前8~24h捕捉到煤与瓦斯突出危险信息。 展开更多
关键词 煤炭开采 煤与瓦斯突出 突出监测预警 多指标综合预警 声发射 电磁辐射 瓦斯浓度 干扰识别
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煤屑瓦斯全程扩散规律的实验研究 被引量：23
9
作者 韩颖 张飞燕 +1 位作者 余伟凡 蒋承林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1699-1703,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 煤屑 瓦斯扩散 峰值 死空间 喷口面积
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顺层钻孔有效瓦斯抽采半径数值解算方法研究 被引量：52
10
作者 刘清泉 程远平 +2 位作者 王海锋 刘洪永 刘敬敬 《煤矿开采》 北大核心 2012年第2期5-7,37,共4页
为了寻求皖北某矿合理的顺层钻孔抽采参数,使用COMSOL Multiphysics软件分别建立单个钻孔和多个钻孔抽采瓦斯的径向流动模型,通过数值模拟计算出钻孔周围瓦斯流动规律。建立的流动模型将游离瓦斯及吸附瓦斯分开考虑,在煤层中,参与渗流... 为了寻求皖北某矿合理的顺层钻孔抽采参数,使用COMSOL Multiphysics软件分别建立单个钻孔和多个钻孔抽采瓦斯的径向流动模型,通过数值模拟计算出钻孔周围瓦斯流动规律。建立的流动模型将游离瓦斯及吸附瓦斯分开考虑,在煤层中,参与渗流的为游离瓦斯,吸附瓦斯对裂隙系统而言为正的质量源,对现有二维瓦斯渗流模型进行了一定程度的修正。根据钻孔周围瓦斯压力分布规律分析单个钻孔不同抽采时间时的有效抽采半径,并分析多钻孔条件下相邻钻孔的相互影响规律。 展开更多
关键词 顺层钻孔 瓦斯抽采 半径 数值模拟 COMSOL MULTIPHYSICS
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近煤层岩巷掘进中防治煤与瓦斯突出技术研究 被引量：11
11
作者 杨云 程远平 +3 位作者 王亮 李伟 郭品坤 尚政杰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第10期31-34,38,共5页
为了保证近煤层岩巷的安全快速掘进，采用FLAC加分别对煤层距巷道底板5，10m时的情况进行了数值模拟，研究了近煤层岩巷掘进工作面前方岩层、煤层的应力分布规律，结果表明：煤层距巷道底板5m时，前方5～20m为煤层应力集中区；煤层距巷... 为了保证近煤层岩巷的安全快速掘进，采用FLAC加分别对煤层距巷道底板5，10m时的情况进行了数值模拟，研究了近煤层岩巷掘进工作面前方岩层、煤层的应力分布规律，结果表明：煤层距巷道底板5m时，前方5～20m为煤层应力集中区；煤层距巷道底板10m时，其应力集中区在10～25m，其应力峰值处在煤层距巷道底板5m时的集中应力区与原始应力区的交界处。根据煤层应力集中区情况，建议煤层距巷道底板5m时必需采取防突措施，防突长度为掘进工作面前方20m，并进行了合理的钻孔设计。 展开更多
关键词 近煤层岩巷 掘进工作面 煤与瓦斯突出 应力分布规律
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钻孔瓦斯动态涌出规律的实验研究 被引量：8
12
作者 韩颖 张飞燕 +2 位作者 余伟凡 杨程涛 蒋承林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1874-1878,共5页
为深入探讨钻孔瓦斯动态涌出规律,设计了煤层模拟装置及钻进过程中钻孔瓦斯涌出速度测定装置,依照均匀设计方法确定了实验方案,运用动态测试技术进行了钻孔瓦斯涌出速度模拟测试。研究表明,动态测试技术可成功捕捉钻孔瓦斯涌出初始时刻... 为深入探讨钻孔瓦斯动态涌出规律,设计了煤层模拟装置及钻进过程中钻孔瓦斯涌出速度测定装置,依照均匀设计方法确定了实验方案,运用动态测试技术进行了钻孔瓦斯涌出速度模拟测试。研究表明,动态测试技术可成功捕捉钻孔瓦斯涌出初始时刻的最大速度变化率,其出现在测试过程的前5 s,并且随煤层吸附瓦斯压力的增大而增大,该变化趋势反映了煤层突出危险程度的变化规律。 展开更多
关键词 钻孔 瓦斯 涌出初速度 动态测试技术 低指标突出
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大兴煤矿岩浆侵入对煤体性质的影响研究 被引量：7
13
作者 王飞 程远平 +2 位作者 蒋静宇 王亮 邵振京 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第12期61-65,71,共6页
为了研究铁法煤田大兴煤矿岩浆侵入对煤体性质的影响,选取至火成岩岩墙不同距离的7个煤样,对煤样进行了镜质组反射率、工业分析、压汞、吸附常数、放散初速度等试验及测定。结果表明:岩浆侵入使煤体变质程度增加,即随着与岩浆距离的不... 为了研究铁法煤田大兴煤矿岩浆侵入对煤体性质的影响,选取至火成岩岩墙不同距离的7个煤样,对煤样进行了镜质组反射率、工业分析、压汞、吸附常数、放散初速度等试验及测定。结果表明:岩浆侵入使煤体变质程度增加,即随着与岩浆距离的不断减少,镜质组反射率逐渐变大,煤体从长焰煤过渡到焦煤,同时煤体灰分急剧增加,水分、挥发分和固定碳含量均逐渐减小;随着与岩浆距离的不断减少,总孔容、总比表面积以及孔隙率均是先增加后减少,同时岩浆侵入的影响主要体现在微孔方面。随着与岩墙距离的减少,煤体的极限吸附量和瓦斯放散初速度均是先逐渐增加后快速减少。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 煤体性质 岩浆侵入 变质程度 孔隙特征 吸附解吸能力
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煤层瓦斯抽采钻孔变形破坏测试技术及其应用研究 被引量：13
14
作者 李忠辉 王恩元 +3 位作者 郑安琪 钮月 张昕 蔡冠楠 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期37-44,共8页
为了揭示煤层瓦斯抽采钻孔失稳破坏规律及服役寿命周期特征,研发了包括钻孔变形模拟装置和钻孔变形测试装置的钻孔变形破坏测试系统,利用相似材料进行了钻孔变形破坏全过程的试验测试。研究了压力感应器压力、钻孔变形之间的关系,提出... 为了揭示煤层瓦斯抽采钻孔失稳破坏规律及服役寿命周期特征,研发了包括钻孔变形模拟装置和钻孔变形测试装置的钻孔变形破坏测试系统,利用相似材料进行了钻孔变形破坏全过程的试验测试。研究了压力感应器压力、钻孔变形之间的关系,提出了评价钻孔变形破坏状态的指标——钻孔破坏度。基于试验测试数据建立了钻孔破坏度与压力感应器压力的定性关系,根据试验结果确定了钻孔塌孔失效的判定条件为钻孔破坏度大于50%。现场测试了瓦斯抽采钻孔的变形破坏过程,分析了钻孔破坏度随时间和孔深的变化规律,定量考察了钻孔稳定性,发现钻孔成孔后初期变形破坏速度较快,之后进入缓慢变形破坏阶段直至稳定;沿孔深方向,钻孔破坏度先增大后减小,孔深5~11 m范围内钻孔破坏度最大,与巷道围岩应力分布相吻合,对确定合理封孔深度有指导意义;钻孔的变形破坏对瓦斯抽采流量影响显著,随着钻孔破坏度增加至50%及以上,钻孔失效,无法继续抽采。研究成果对合理瓦斯抽采设计、瓦斯抽采动态考察、准确评价抽采效果提供了依据。 展开更多
关键词 瓦斯抽采钻孔 破坏度 失稳破坏 塌孔
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煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展 被引量：37
15
作者 程远平 周红星 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期146-154,共9页
煤与瓦斯突出预测是突出煤层2个"四位一体"综合防突措施的关键环节,对确定突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义。以往突出预测敏感指标及临界值的确定,包括地应力指标和瓦斯指标,是通过现场反复测试、试验确定的;而现今... 煤与瓦斯突出预测是突出煤层2个"四位一体"综合防突措施的关键环节,对确定突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义。以往突出预测敏感指标及临界值的确定,包括地应力指标和瓦斯指标,是通过现场反复测试、试验确定的;而现今的突出防治管理模式不支持这种方法,故只能采取实验室试验研究,主要是针对瓦斯相关指标的研究,结合部分现场验证来确定。选取大隆矿12煤、芦岭矿8煤、祁南矿3煤、朱仙庄矿10煤、童亭矿7煤和新景3煤等6个煤样,煤种涉及中等变质程度的气肥煤到高等变质程度的无烟煤,试验研究了各煤样瓦斯压力P与瓦斯含量W,瓦斯压力P与钻屑瓦斯解吸指标K_1和Δh_2,以及钻屑瓦斯解吸指标K_1与Δh_2之间的关系规律。结果表明:突出预测的瓦斯指标之间具有单值对应关系,但各煤样的这种对应关系是变化的,国家相关标准给出的突出预测指标建议临界值之间并不对应,也不能完全反映煤层的实际突出危险性与突出严重程度,不同变质程度煤层很难存在统一的临界值;应用煤层瓦斯相关指标之间的对应关系,结合突出煤层的实际,如始突深度、突出动力现象、钻孔动力现象等,可间接确定突出预测敏感指标的临界值。同时,未来精细化的突出防治对突出预测敏感指标有更高的要求,进一步研究的方向应包含反映地应力状况、小构造影响下煤层赋存、预测煤层潜在突出强度的指标,以及适应突出灾害差异性的新突出预测方法及措施效果检验方法。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 突出预测 敏感指标 突出临界值
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防控采煤工作面瓦斯燃烧新技术实验研究 被引量：5
16
作者 潘荣锟 程远平 +1 位作者 余明高 路长 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1854-1858,共5页
在分析井下瓦斯燃烧起因和特点的基础上,结合目前煤矿多发的瓦斯燃烧事故,建立超细水雾作用下采煤工作面瓦斯燃烧防控实验平台。在不同条件下进行系列超细水雾抑制瓦斯燃烧实验,以甲烷流量150 mL/min、其体积分数90%、超细水雾流量220 m... 在分析井下瓦斯燃烧起因和特点的基础上,结合目前煤矿多发的瓦斯燃烧事故,建立超细水雾作用下采煤工作面瓦斯燃烧防控实验平台。在不同条件下进行系列超细水雾抑制瓦斯燃烧实验,以甲烷流量150 mL/min、其体积分数90%、超细水雾流量220 mL/min、水雾粒径5～30μm为最佳实验工况进行水雾与瓦斯燃烧作用机理研究。结果表明:超细水雾与瓦斯火焰作用后,在火焰周围形成封闭水雾圈,瓦斯燃烧火焰出现被抑制—切割—再抑制—再切割的过程,使火焰由大变小,直至熄灭;与自由燃烧相比,火焰周围温度和氧气体积分数均出现不同程度的降低,整个熄灭过程仅用90 s。 展开更多
关键词 采煤工作面 瓦斯燃烧 超细水雾 煤矿井下
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祁南煤矿72^#煤层钻屑瓦斯解吸指标敏感性分析 被引量：10
17
作者 翟清伟 程远平 +2 位作者 王亮 周红星 舒龙勇 《中国煤炭》 北大核心 2012年第1期88-91,共4页
为了确定祁南煤矿72#煤层钻屑瓦斯解吸指标的敏感性,采用实验室实验和现场统计分析相结合的方法进行研究。通过实验室模拟现场测定指标,掌握钻屑瓦斯解吸指标与吸附平衡压力之间的关系,结合煤层区域预测指标(瓦斯压力)得到指标的参考临... 为了确定祁南煤矿72#煤层钻屑瓦斯解吸指标的敏感性,采用实验室实验和现场统计分析相结合的方法进行研究。通过实验室模拟现场测定指标,掌握钻屑瓦斯解吸指标与吸附平衡压力之间的关系,结合煤层区域预测指标(瓦斯压力)得到指标的参考临界值。以714运输巷为考察对象,采用现场实测方法研究指标的分布规律和相关性,并利用临界值迫近度法对敏感性进行定量分析,结果表明:在突出危险性预测和效果检验工作中,祁南煤矿72#煤层钻屑瓦斯解吸指标Δh2相对K1敏感性更高,可作为主要预测指标。 展开更多
关键词 钻屑瓦斯 解吸指标 敏感性 迫近度
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构造煤和煤与瓦斯突出关系的研究 被引量：87
18
作者 程远平 雷杨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期180-198,共19页
构造煤是原生煤经过长期的强烈挤压,剪切变形后形成的,其具有黏聚力低、强度低和渗透率低等特点。长期以来,中国乃至全球的大部分煤与瓦斯突出事故都发生在构造煤层中,但是其根本原因尚未明确。为了揭示构造煤与突出的内在关系,对构造... 构造煤是原生煤经过长期的强烈挤压,剪切变形后形成的,其具有黏聚力低、强度低和渗透率低等特点。长期以来,中国乃至全球的大部分煤与瓦斯突出事故都发生在构造煤层中,但是其根本原因尚未明确。为了揭示构造煤与突出的内在关系,对构造煤与原生煤的孔隙结构、甲烷吸附、解吸、扩散、渗流和力学性质进行了系统性的回顾与对比,并结合突出能量进行了定量分析。结果表明,由于构造作用,构造煤比原生煤具有更大的总孔隙体积和比表面积,其中大孔受到的影响最为显著。此外,构造煤的吸附/解吸能力和扩散系数普遍较高,而抗压强度和弹性模量则普遍较小。在突出激发阶段,煤体破碎依赖于应力能的释放,此时破碎煤体释放的大量解吸瓦斯是突出后续发展的重要能量来源,特别是小于临界粒径的突出煤体,起到了决定性作用。然而,能量分析表明,若要满足临界粒径的要求,原生煤所需应力条件远高于构造煤,甚至会远超过目前采掘深度的应力水平。因此,原生煤难以提供足够的能量支撑突出的发展。在实际情况中,即使首先发生破碎的是原生煤或者岩石,突出的持续发展也强烈依赖于破碎比功更低和解吸能力更强的构造煤,表明构造煤不仅仅是更易于突出,更是突出发展的一个必要条件。此外,就构造煤的储层特性而言,在实验室中获得的构造煤渗透性能显著高于现场获得的结果(差异可达2个数量级),其主要原因可归结为实验室中重构的构造煤样品无法还原构造煤的原始物理性质。因此在未来的研究中,除了仍需要对构造煤体的孔隙结构进行系统性的研究外,还需要探究构造煤样品重构的新方法。 展开更多
关键词 构造煤 储层特性 突出机理 能量分析 应力
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初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯含量关系研究 被引量：4
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作者 刘辉辉 蒋承林 牟俊惠 《中国安全生产科学技术》 CAS 2012年第11期11-15,共5页
基于初始释放瓦斯膨胀能理论,根据突出模拟实验中发生突出时初始释放瓦斯膨胀能的临界值以及初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的关系,结合朗格缪尔方程,得出初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯含量的关系。该方法只需通过少量实验,就可以快速、... 基于初始释放瓦斯膨胀能理论,根据突出模拟实验中发生突出时初始释放瓦斯膨胀能的临界值以及初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的关系,结合朗格缪尔方程,得出初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯含量的关系。该方法只需通过少量实验,就可以快速、准确得出煤样的初始释放瓦斯膨胀能,解决了通过瓦斯压力实验得出煤样初始释放瓦斯膨胀能测压周期长,特别是在地质破碎,裂隙发育的矿区很难准确测出瓦斯压力的难题。这一研究成果对石门揭煤和煤巷掘进中的突出预测具有重大意义。 展开更多
关键词 膨胀能 瓦斯压力 瓦斯含量
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远程采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动气固耦合动力学模型及其应用研究 被引量：9
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作者 刘洪永 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1243-1244,共2页
经过多年的科学研究和工程实践证明,采动卸压瓦斯抽采技术是防治煤与瓦斯突出、降低煤层瓦斯含量最有效、最经济的区域性措施。尽管近几十年来开展了大量的采动卸压瓦斯抽采现场试验,但对采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动相互作用的研究尚... 经过多年的科学研究和工程实践证明,采动卸压瓦斯抽采技术是防治煤与瓦斯突出、降低煤层瓦斯含量最有效、最经济的区域性措施。尽管近几十年来开展了大量的采动卸压瓦斯抽采现场试验,但对采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动相互作用的研究尚不够成熟,还无法为卸压瓦斯的高效抽采提供理论基础和技术支持。以远程采动煤岩体为研究对象,运用岩石力学、采矿工程、渗流力学、数值仿真等理论,采用现场实验、实验室实验、理论分析和数值分析相结合的研究方法,系统研究了采动煤岩体的卸压特征、移动变形、采动应力变化及卸压瓦斯流动规律;开展了采动煤岩体变形与瓦斯流动耦合作用研究,构建了采动煤岩体弹脆塑性本构模型和采动煤岩体变形与瓦斯流动耦合动力学模型及数值计算方法,通过模型的应用初步获得了远程上被保护层应力场、位移场与渗透率的时空变化规律,最后提出了保护层开采工程分类及判定方法,以及远程保护层开采及卸压瓦斯抽采技术体系,并在阳泉新景矿成功地进行了试验,取得了显著的抽采效果。为保护层开采设计及远程被保护层卸压瓦斯的高效抽采提供了理论依据和技术支持。主要研究内容及成果有:(1)利用平面应变相似模拟实验系统,以阳泉矿区新景矿为地质背景,开展了远程采动煤岩体裂隙演化相似模拟试验研究,获得了远程被保护层采动应力、裂隙发育和变形的时空演化规律;(2)基于Drucker-Prager准则,引入理想弹脆塑性模型和内切圆准则,构建了采动煤岩弹脆塑性损伤本构模型及数值格式,采用VC++2005将其开发成FLAC3D能够调用的模型,并开展了模型验证与应用,为采动煤岩体变形的研究提供了本构模型;(3)构建了反映采动裂隙、离层对瓦斯流动影响的非线性卸压瓦斯流动方程———广义幂定律,为采动煤岩体卸压瓦斯流动提供了控制方程;(4)构建了适合高强度开采条件下低渗透性煤岩体变形与瓦斯流动特点的采动煤岩变形与瓦斯流动气固耦合动力学模型;利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件平台实现了模型的验证与应用,初步获得了远程下保护层上覆岩应力场、位移场与渗透率的时空变化规律;(5)提出了综合考虑煤层赋存条件、层间硬岩以及保护层工作面回采参数等影响因素的保护层工程分类及判定方法,以当量相对层间距为指标对上、下保护层进行了分类;(6)提出了远程保护层开采及卸压瓦斯抽采技术体系,并在阳泉新景矿成功地进行了试验,取得了显著的抽采效果。保护范围内被保护层综合瓦斯抽采率达到了70.1%,瓦斯含量由18.17 m3/t降至5.4 m3/t,有效地消除了3号煤层的煤与瓦斯突出危险性,实践验证了采动煤岩变形与瓦斯流动气固耦合模型的合理性和可行性。 展开更多
关键词 远程采动煤岩体 弹脆塑性 非线性渗流 气固耦合模型 保护层开采 卸压瓦斯抽采
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