煤与CO_2突出矿井采煤工作面沿空留巷开采技术研究

在煤矿建设及生产过程中,防范和治理瓦斯、煤与CO2突出是矿井实现安全生产的重大难题。窑街煤电集团有限公司是我国目前惟一开采具有煤与CO2突出危险性的矿区,海石湾煤矿是窑街煤电集团有限公司的主力接续矿井,主采煤层CO2含量高,压力大,煤与CO2突出灾害严重。为了应对矿井生产规模不断扩大的挑战和煤与CO2突出灾害带来的严重威胁,实现矿井安全、高效开采,实现矿区的和谐发展,通过对海石湾煤矿煤一层(保护层)沿空留巷、Y型通风、连续开采的超远距离上保护层开采及煤二层卸压瓦斯抽采技术研究,探索出开采煤与CO2突出危险矿井的模式,形成适合海石湾煤矿的上保护层开采及卸压瓦斯抽采技术体系,实现矿井的安全、高效、集约化开采。     

电磁辐射作用下煤中自由基影响瓦斯突出的研究

目前煤与瓦斯突出灾害仍时有发生,非常严重。本文着重从突出煤的微观分子结构方面寻找瓦斯的来源。理论分析化学变化和粒子相互作用在煤与瓦斯突出过程中的影响,并建立一套电磁辐射实验方案力求通过实验研究含瓦斯煤岩在电磁辐射作用下其物质粒子移动或相互作用,研究煤的大分子结构中部分烷基(CH3-、CH2=CH-)和氢(H-)发生断裂和结合生成新的甲烷或瓦斯的可能性,创新煤层瓦斯灾害防治基础理论。     

急倾斜煤与CO_2突出厚煤层透气性系数、瓦斯（CO2）涌出衰减系数的测定

通过对急倾斜煤与CO2突出厚煤层透气性系数、瓦斯（CO2）涌出衰减系数的测定,分析总结出煤二层为透气性较好的煤层,属容易抽放煤层。为合理布置瓦斯（CO2）抽放钻孔提供了科学依据。     

窑街皮带斜井瓦斯地质特征与CO2成因分布

皮带斜井投产初期,矿井瓦斯等级鉴定为"低CH4矿井"。1978年发生一起特大型"煤(岩)与CO2突出"事故,被改定为"低CH4、煤(岩)与CO2突出矿井"。通过多年探测和井下瓦斯地质编录工作,证明皮带斜井瓦斯地质条件比较复杂,突出的CO2气体具有来源的特殊性,分布的区域性,高压富集和突出的局部性等特点。     

RES理论在煤与瓦斯突出危险性预测中的应用

为提高煤与瓦斯突出危险性预测的准确性,引入岩石工程系统理论,利用交互作用矩阵描述各影响因素间的作用关系,通过因果分析图来分析各因素的交互作用强度和参数优势特性.同时建立基于岩石工程系统理论的煤与瓦斯突出预测模型,并对预测结果进行验证.研究结果表明:该方法具有较高的准确性及可信性,能够有效地预测煤与瓦斯突出的危险性.     

煤岩与CO2突出特征及其预防技术研究

煤岩与CO2 突出有别于煤与CH4突出 ,近年来因其在国内外发生较少而研究不多 ,但在窑街煤田它时刻威胁着矿井安全生产。本文分析了獐儿沟井田纵横交错断层的地质构造特性和富含CO2 、CH4的瓦斯地质概况 ,总结出獐儿沟矿煤与CO2 突出的 4个基本特征 ,提出了预测、钻孔预抽、破碎带技术加固、束管监测和施工组织管理等系统化预防技术     

压力在煤层气吸附、解吸过程中的作用及变化

以克隆拉多方程以及朗格谬尔方程为解释基础，结合煤储层煤层甲烷的赋存、解吸方式解释煤储层甲烷气体压力的转变，受控因素以及作用效果。进而解决瓦斯突出机理，为瓦斯突出防治作出相应的指导。     

煤与瓦斯突出过程的能量分析

基于煤与瓦斯突出综合作用假说,通过理论分析与实验研究了煤与瓦斯突出过程中煤体弹性能和瓦斯膨胀能做功。利用MTS815岩石力学试验系统,实验研究了不同围压下煤样的三轴压缩试验,得出煤体的单位体积弹性能与体应力之间呈幂函数关系;用自制的瓦斯膨胀能装置,测试了不同含水量、气体压力、密实度条件下煤体中的气体膨胀能,得出气体膨胀能与气体压力呈线性关系,且气体在膨胀过程中对外做功时,系统温度变化在1℃左右,研究表明,煤与瓦斯突出过程可以近似看作等温过程。研究结果深化了对煤与瓦斯突出机理的认识,为能量判据奠定了基础。     

煤与瓦斯突出的构造物理环境及其应用

将构造物理学的理论和方法应用于煤与瓦斯突出预测中,对地质构造控制煤与瓦斯突出机理及分布规律进行了研究,指出煤与瓦斯突出构造物理环境由构造组合特征、构造应力场、构造煤和煤层瓦斯四因素组成,探讨了煤与瓦斯突出构造物理环境各种因素控制突出的机理,提出了煤与瓦斯突出构造物理环境多种因素的综合作用控制地质构造带煤与瓦斯突出,为地质构造突出危险性判定提供了理论依据.工程实践证明,利用煤与瓦斯突出构造物理环境可以对煤与瓦斯突出进行准确地预测.     

煤与瓦斯突出的地质理论分析

从地质理论出发,分析了导致煤与瓦斯突出的内因和外因。结果表明,地应力、煤层形成时代、大地构造环境是导致煤与瓦斯突出的主要内因,掘进方式和掘进速度是导致煤与瓦斯突出的主要外因。研究旨在提高对煤与瓦斯突出的理论认识,减少由煤与瓦斯突出带来的灾害。     

关键层—应力墙瓦斯突出机理

认为瓦斯突出的发生和发展受控于赋存在岩石－含瓦斯煤－岩石体系中诸多因素的综合作用,并在此基础上提出了关键层－应力墙的瓦斯突出机理。     

煤与瓦斯突出的时间效应与管理体系研究

随着煤矿开采深度和机械化程度的加大,煤与瓦斯突出的威胁日益突出,为了更加清楚的研究煤与瓦斯突出的机理和过程,对煤与瓦斯突出过程中的主要影响因素进行了分析,认为瓦斯内能是突出的主要能量来源,而瓦斯内能是由瓦斯含量决定的。通过对煤与瓦斯突出过程的孕育、突出发展、突出发生及再发展和突出衰退等阶段的分析,建立了煤与瓦斯突出发展时间矢、预测预警时间矢和应急响应时间矢,并进行了煤与瓦斯突出的时间效应的分析,建立了基于时间效应分析的煤与瓦斯突出管理体系,以提高矿井的抗灾减灾能力。     

不同瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出模拟实验

为探讨瓦斯压力在煤与瓦斯突出过程中的作用机制,利用自主研制的煤与瓦斯突出模拟试验台和同一种煤样,在煤样成型压力、煤样含水率、受力状况等参数均恒定的情况下,分别进行了5种不同瓦斯压力水平下的煤与瓦斯突出模拟实验。结果表明,煤与瓦斯突出可形成口小腹大的呈梨形或椭圆形的突出孔洞,且突出孔洞容积仅为突出煤体积的1/2～2/3;在瓦斯压力方面存在一个使煤与瓦斯突出发生与否的阀值,高于此阀值时,瓦斯压力愈大则突出强度亦愈大,且瓦斯压力作为突出发生的动力同时也对突出煤粉有一定的粉碎和抛出作用;煤样温度呈先升高后降低并连续变化的趋势,利用温度变化梯度可进行煤与瓦斯突出预测预报。     

采场应力和煤结构对煤与瓦斯突出的影响

本文通过具体实例,分析讨论了采场应力对矿井煤与瓦斯突出的控制作用;煤的物理性质对矿井煤与瓦斯突出的影响。研究表明:煤的灰分、挥发分含量直接影响着煤体瓦斯压力、含量及煤与瓦斯的突出。     

河南某矿煤与瓦斯突出主因分析与措施优化

为确定煤与瓦斯突出的主控因素和解危优化措施,以河南某煤矿为研究对象,综合运用瓦斯地质分析法、地质动力区划方法、FLAC3D数值模拟等方法,研究确定了瓦斯赋存规律,划分了煤与瓦斯突出发生危险区域,建立区划断裂与煤与瓦斯突出发生的内在联系,分析煤与瓦斯突出发生的危险性概率值和掘进工作对煤与瓦斯突出的具体影响,确定矿井煤与瓦斯发生的主控因素及其显现特征,并对原解危措施进行了优化.研究结果表明:超过临界条件的埋藏深度、区划断裂交汇以及较高的构造应力等是该矿井煤与瓦斯突出发生的地质类因素;巷道的掘进使煤岩体应力升高24%～25%,增大了煤与瓦斯突出等动力灾害发生的危险.     

急倾斜CO2突出厚煤层保护层开采技术

根据有关技术规定,突出煤层在开采过程中,可以利用上分层的开采保护下分层,本论述通过对瓦斯（CO2）压力、瓦斯吨煤含量等参数的现场测定分析研究,从技术上确定了保护层开采的深度以及非突出技术判别指标,为工作面设计、安全开采提供了技术支持。     

芦岭煤矿煤与瓦斯突出的地质因素分析及防治对策

煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中的一种复杂动力灾害现象,其产生的机理复杂,突出要素之间相互关联,具有突发性特征,其中以煤矿瓦斯地质特征对煤与瓦斯突出的影响最关键.通过对煤矿现场资料收集总结与分析,研究了芦岭煤矿瓦斯地质特征及与煤与瓦斯突出的关系,表明矿井瓦斯地质特征、印瓦斯的赋存受地质条件控制,地质构造和构造煤是引发煤与瓦斯突出的主要因素,并在此基础上提出了防治煤与瓦斯突出的相关对策.     

大数据理论下的煤与瓦斯突出事故致因分析

煤与瓦斯突出事故致因分析对矿井的安全生产具有重要意义。文中将大数据理论应用于煤与瓦斯突出事故致因分析,旨在为突出事故提供一种新的研究方法。对近15 a来发生的一般及以上的煤与瓦斯突出事故进行统计分析与深度挖掘,提取影响煤与瓦斯突出事故发生的27个因素。采用关联分析对影响因素进行定量研究,分析其重要程度;并将其中7个主要因素分别与瓦斯含量和瓦斯压力进行交叉耦合分析,归纳煤与瓦斯突出事故发生的一般性规律。研究表明:造成煤与瓦斯突出事故的主要影响因素不仅是瓦斯含量和瓦斯压力,地质构造、煤层厚度、开拓方式、采煤工艺、作业方式和掘进工艺也对煤与瓦斯突出事故具有重要影响;在不同开采条件下发生煤与瓦斯突出的临界瓦斯含量差异较大,对于复杂地质构造的矿井,当瓦斯含量接近8 m3/t时采取区域防突措施,才能有效地防止突出事故的发生;利用大数据理论分析煤与瓦斯突出事故可以为事故的预测预警提供可信的依据,能有效提高煤与瓦斯突出预测的准确率。     

基于应变角度分析N_2和CO_2对煤层透气性的影响

为深入了解煤在注入提高煤层气产能的N2、CO2气体后,煤的应变及透气性系数的变化情况,采用实验的方法研究了注入N2、CO2气体后应变的变化及对透气性系数的影响。结果表明:煤对氮气的透气性系数最高,其次是甲烷,再次是二氧化碳。这与煤对二氧化碳的吸附能力最强,甲烷次之,氮气最弱是相一致的,然而,注入三种气体煤样所产生的应变变化比例与透气性变化比例却不尽一致。因此,从应变角度建立的对透气性系数影响的分析模型,对于注入N2、CO2后透气性系数变化的分析适用做进一步研究。     

浅谈煤与瓦斯突出的机理、类型与一般规律

该文结合国内外对煤与瓦斯突出的研究的现状,对煤与瓦斯突出的机理、、预测与一般规律进行了研究分析。