大平煤矿煤与瓦斯突出特征及影响因素分析

安全高效生产是煤矿工作的重中之重,整理分析了大平煤矿历年的煤与瓦斯突出资料,总结出了煤与瓦斯突出的基本特征。运用瓦斯地质理论分析了影响大平煤矿煤与瓦斯突出的主要因素为地质构造、高能瓦斯、煤层埋深以及构造煤,尤其是褶皱和断裂构造及高能瓦斯赋存。认为地质构造通过控制瓦斯赋存、煤体结构类型来控制突出的发生,是发生突出的主导因素;高能瓦斯作为突出发生的能量条件,是影响突出的重要原因;而大平煤矿煤层埋深与煤层瓦斯含量和瓦斯压力关系明显,瓦斯垂直分带性强,是煤与瓦斯突出的另一个原因;同时大平煤矿构造煤成层发育,属易突出煤层,为煤与瓦斯突出创造了物质条件,是该矿发生煤与瓦斯突出的关键因素。这些原因为今后防治煤与瓦斯突出工作指明了方向。     

基于层次分析法的煤与瓦斯突出预测研究

为了对煤与瓦斯突出进行预测，采用层次分析法研究了煤与瓦斯突出预测方法，分析了煤与瓦斯突出因素，对煤与瓦斯突出瓦斯压力和瓦斯含量临界值进行了确定。建立了煤与瓦斯突出的相关指标的层次分析模型。研究得出，某矿5号煤层的煤层瓦斯压力指标临界值为0.68 MPa，5号煤层瓦斯含量指标临界值为10.8 m³/t；影响煤与瓦斯突出的指标依次为煤的破坏类型和坚固性系数、顶板强度和厚度、煤层厚度、瓦斯压力、地质构造、瓦斯含量和埋深。研究为类似条件下煤与瓦斯突出预测提供了技术支持。     

超声波探测瓦斯突出煤体

瓦斯突出煤体的存在是发生煤与瓦斯突出的必要条件，探测瓦斯突出煤体是预测瓦斯突出的一种新方法。文内讨论了用超声波探测瓦斯突出煤体的基础和条件，并对现场探测结果进行了分析研究     

不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验研究

使用自主研发的煤与瓦斯突出模拟试验装置开展了不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验,以分析石门揭煤时含瓦斯煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出发生发展的影响。分析结果表明：突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,所以,石门揭煤时煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出有着一定的控制作用,合理设计揭煤工艺控制煤层新暴露面面积可有效防治煤与瓦斯突出;突出口径影响破断煤体中瓦斯的放散,使得煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同;突出口径越小,煤与瓦斯突出持续时间越长,瓦斯压力降低越慢,瓦斯对煤体的粉碎性越不明显,突出强度也越小,也因此改变了突出时温度变化量,结果在某种程度上说明了突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和抛出特性。     

基于事故树分析的瓦斯突出控制因素研究

在综合分析影响瓦斯突出多项瓦斯地质因素的基础上，探讨了瓦斯突出事故树通用模型的创建方法；并结合淮北芦岭矿的井田地质条件和瓦斯突出状况确立了相应的该矿井瓦斯突出事故树事件函数；通过求取其最小割集的基本事件临界重要度系数最终确定了控制瓦斯突出的主导因素。该方法的成功应用可为瓦斯地质单元的划分和瓦斯突出的区域预测提供定量化依据。     

矿井煤与瓦斯突出地质因素分析及防治

煤与瓦斯突出是受多种因素影响的突发性复杂瓦斯动力现象,其中瓦斯地质是影响煤与瓦斯突出的重要因素。从矿井地质概况着手分析了煤与瓦斯突出的特征和一般规律,并据此分析了煤与瓦斯突出的地质因素,提出煤层赋存变化、开采深度、地质构造和顶板水是矿井煤与瓦斯突出的主要因素。根据矿井实际提出了煤与瓦斯突出预防性措施。     

淮北矿区煤与瓦斯突出的瓦斯地质规律分析

介绍了淮北矿区煤与瓦斯突出的主要特征,在此基础上对淮北矿区煤与瓦斯突出进行了瓦斯地质规律分析,指出了影响煤与瓦斯突出的主要因素,为矿区防治煤与瓦斯突出提供理论指导。     

瓦斯含量在突出过程中的作用分析

为了研究瓦斯含量在煤与瓦斯突出过程中的作用,采用能量法分析煤与瓦斯突出过程中的能量关系、掘进进尺为L时煤体的应力条件与弹性变形潜能和煤层瓦斯积聚内能的释放功,研究了煤与瓦斯突出时的抛出功、破碎功和瓦斯突出的动能,得到了煤与瓦斯突出的能量条件。并以贵州化处煤矿二采区突出为例,对煤与瓦斯突出的能量条件进行分析。研究结果表明:煤与瓦斯突出的能量来源为瓦斯内能,瓦斯内能做功比弹性潜能做功大。煤层的地应力越大,坚固性系数越小,发生突出时所需煤层的瓦斯含量越小;在地应力一定的情况下,进尺越大突出时临界瓦斯含量越小;煤层的厚度对突出时的临界瓦斯含量的影响不明显。     

瓦斯含量法预测突出危险性的试验研究

介绍了瓦斯含量法预测突出危险性的基本原理和煤层瓦斯含量快速测定方法,研究了基于瓦斯含量法煤与瓦斯突出预测敏感性,探讨了突出预测临界初值。实现了煤层瓦斯含量直接快速测定,瓦斯含量测定时间一般不超过8h;瓦斯含量法预测突出具有良好的敏感性,技术上可行。     

超声波探测瓦斯突出煤体

瓦斯突出煤体的是发生煤与瓦斯突出的必要条件，探测瓦斯突出煤体是预测瓦斯突了的一种新方法，文内讨论了用超声波探测瓦斯突出的煤体的基础和条件，并对现场探测结果进行了分析研究。     

突出口径对煤与瓦斯突出强度影响研究

改进大型煤与瓦斯突出模拟试验装置,增加两个气体压力传感器和两个温度传感器,进行突出口径分别为10mm,30mm,50mm的煤与瓦斯突出模拟试验。试验结果表明:在0.75 MPa瓦斯压力条件下,突出口径为10mm时没有发生煤与瓦斯突出,突出口径为50mm和30mm时发生煤与瓦斯突出,突出煤体质量分别为25.40kg和15.05kg。随着突出口径的减小煤与瓦斯突出的煤量减少,突出强度降低。突出口径的大小影响煤体突出的状态,突出口径越大,煤体突出的距离越远,破坏性也越高。突出后煤样中粒径在1.6~5.0mm范围内的煤颗粒比例减小,而粒径小于0.75mm的煤颗粒比例增加,体现了突出过程中的破碎功,具有较强的粉碎性。突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,煤体中瓦斯的放散受突出口径的影响,使煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同。突出口径越大,瓦斯压力降低越快,瓦斯对煤体的粉碎性越明显,突出强度也越大,突出过程中煤体温度也发生变化,说明突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和突出特性。     

煤与瓦斯突出强度预测的BP神经网络模型

煤与瓦斯突出是危害煤矿安全生产的主要因素,因此做好煤与瓦斯突出特别是突出强度的预测,为针对性的采取防突措施,防止突出事故的发生,减小突出所造成的危害具有重要的指导作用。通过对新安煤田二1煤层突出特征的统计分析和瓦斯地质规律的研究,找出了煤与瓦斯突出强度预测的主要影响因素。应用人工神经网络的有关知识,结合其主要影响因素建立适合于新安煤田煤与瓦斯突出强度预测的BP人工神经网络预测模型。并通过误差分析验证了该模型的正确性。     

基于灰色关联分析的突出预测指标敏感性研究

煤与瓦斯突出的影响因素众多,选取合适的突出预测敏感指标是突出危险准确预测的关键。本文利用灰色理论对煤与瓦斯突出预测指标的敏感性进行了分析,并运用灰色关联优选了九里山矿煤与瓦斯突出预测的敏感性指标。研究结果对煤与瓦斯突出预测具有重要的实际意义。     

掘进工作面突出前瓦斯涌出规律研究

瓦斯涌出动态监测是未来非接触式连续预测煤与瓦斯突出的主要发展方向。通过对近年来全国几次典型煤与瓦斯突出事故的瓦斯监控数据的分析,深入剖析煤与瓦斯突出事故前期瓦斯涌出具有的明显异常行为,借鉴突出事故的瓦斯涌出特点,深入分析潜在的突出危险隐患,为防治煤与瓦斯突出事故提供了新举措,可为确保矿井安全生产提供强有力的技术支持。     

基于瓦斯地质的防突技术措施研究

煤与瓦斯突出是矿井生产过程中最为严重的瓦斯灾害，瓦斯地质因素是发生煤与瓦斯突出的必要条件，主要表现为瓦斯赋存和瓦斯突出的地质条件。在分析瓦斯地质与煤层瓦斯赋存和煤与瓦斯突出的基础上，结合《防治煤与瓦斯突出细则》中防治煤与瓦斯突出区域和局部综合防突措施要求，以煤层瓦斯地质为根源，提出基于瓦斯地质的“四位一体”防突技术措施。     

南山煤矿煤与瓦斯突出规律分析

为研究矿井的煤与瓦斯突出规律,以南山煤矿发生的192次煤与瓦斯突出(含动力现象)为事例,根据煤与瓦斯突出记录卡片,按突出的类型、标高和埋深、突出点地质情况、突出预兆、回采和掘进工作面突出发生情况,分类进行突出次数和百分比统计。分析得出南山煤矿煤与瓦斯突出规律以压出型居多;随着标高的降低、埋深的增大,突出发生的次数增多;地应力为矿井突出的主导因素,瓦斯压力和自重力为次要因素;突出诱因放炮占绝大部分;地质构造区域容易发生突出;绝大多数的突出事先都有突出预兆。     

掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理猜想

借鉴巷道蝶型冲击地压理论及非线性动力系统理论,提出了掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理的猜想,认为掘进巷道煤与瓦斯突出的力学本质是巷道掘进工作面前方极短时间内出现一定程度的蝶形塑性区增量,引发围岩内弹性能与瓦斯能的叠加并迅速释放,进而发生煤与瓦斯突出。从蝶型冲击地压与蝶型煤与瓦斯突出在塑性区变化规律上的一致性及突出能量源的大小等方面对猜想的合理性进行了论证,构建了煤与瓦斯突出危险性的评估指标体系,提出了发生煤与瓦斯突出的强度、应力、角度和触发事件等4个必要条件,确定了发生煤与瓦斯突出的充分条件;首次对煤与瓦斯突出现象、发生条件与过程进行了定量分析与定量(非定性)解释。研究成果为煤层巷道煤与瓦斯突出的预测、预报和防治提供了全新的思路。     

瓦斯突出地球物理场的能量标志及意义

针对瓦斯突出力学破坏过程,采用最大剪切应力理论首次提出了瓦斯突出地球物理场的能量标志。瓦斯突出能量标志的建立,成为了联系瓦斯突出动力现象和地球物理场的桥梁和纽带,为提出全新的基于地球物理场的瓦斯突出预测理论和预测方法提供理论基础。     

煤与瓦斯突出强度与冲击波超压关系研究

煤与瓦斯突出强度是评判突出危险性的一个重要指标,因此对突出强度的准确预测意义重大.应用气体动力学理,对吨煤瓦斯膨胀能进行了理论分析,指出了参与突出的瓦斯量不仅仅是游离态瓦斯含量;通过自行研制的煤与瓦斯突出试验模拟装置,得出了不同瓦斯压力下突出强度;最后应用数值模拟,得出了不同时刻以及巷道不同位置的超压变化规律,并根据理论公式推算出突出强度,经过与试验值比较,说明理论分析、数值模拟的正确性.为煤与瓦斯突出强度研究与冲击波超压之间的关系研究预测提供了新的方法.     

下峪口井田煤与瓦斯突出瓦斯地质分析

根据以往资料和实验测试结果,研究了下峪口井田煤与瓦斯突出的分布特征,采用定量的方法对煤与瓦斯突出的控制因素进行了分析,并确定了突出危险性预测指标及临界值。研究认为:本区突出点分布有明显的分区分带特点,影响煤与瓦斯突出的主要因素为褶皱构造、煤层埋深、煤体结构类型、瓦斯含量与瓦斯压力。瓦斯含量与瓦斯压力是突出产生的基础,褶皱构造、煤体结构类型与埋深是产生突出区域分布的主控因素。