葛店煤矿双庙扩大区二2煤突出敏感指标及其临界值的研究

跟踪考察了葛店煤矿双庙扩大区3条煤巷掘进工作面突出危险性预测过程.通过数据分析,确定进行突出危险性预测时,钻屑量S、钻屑瓦斯解吸指标△h2和钻孔瓦斯涌出初速度q0对该区二2煤层煤与瓦斯突出的敏感程度.在此基础上,确定了该区二2煤的突出敏感指标及其临界值,为葛店煤矿掘进工作面突出危险性预测及瓦斯防治提供基础数据.     

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展

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。     

基于模糊聚类方法的复杂煤层煤与瓦斯突出危险性分析

为研究复杂条件下煤层煤与瓦斯突出危险性的预测方法,以通顺煤矿2~#煤层为例,对其区域性突出危险性预测敏感指标进行筛选,通过井下直接测定法和实验室对比分析得出瓦斯含量值作为主要判定指标(敏感指标),临界值为8 m~3/t,瓦斯压力作为辅助判定指标,参考临界值定为0.60 MPa。并通过模糊聚类方法分析得出通顺煤矿2~#煤层同一工作面△h_2的相对敏感度最大,K_1次之,S最小,所以选取△h_2作为通顺2~#煤层煤与瓦斯突出危险性预测的敏感指标,K_1和S作为辅助性的参考指标。运用统计学理论和概率分布确定出通顺2~#煤层煤与瓦斯突出危险性预测敏感指标为△h_2,临界值定为180 Pa(湿煤临界值为160 Pa);K_1值作为局部预测的辅助指标,参考临界值为0.41 m L/(g·min~(1/2))(干煤);S反映煤层应力大小,亦作为辅助指标,参考临界值为5.10 kg/m(干煤)。     

梅河二井煤与瓦斯突出危险性评价

依据《防治煤与瓦斯突出细则》规定的预测煤与瓦斯突出危险性指标的临界值，结合煤层瓦斯基础参数，分析指出梅河二井第三水平( 65～-50m)12煤硬分层无煤与瓦斯突出及12煤软分层有煤与瓦斯突出危险性，为矿井防治煤与瓦斯突出提供了依据。     

首山一矿突出煤层突出敏感指标及其临界值确定

用单项指标预测工作面突出危险性,对于不同矿井其预测准确程度不尽相同。用"四率"法和灰色关联分析法,对首山一矿的突出预测敏感指标及其临界值进行分析研究,确定适用于该煤层的突出预测敏感指标及其临界值,确保了矿井的安全生产。     

煤与瓦斯突出危险性预测指标的探讨

针对煤与瓦斯突出危险性预测指标确定的要求和各种因素对突出危险性预测确定的影响,重点分析了单一指标在预测煤与瓦斯突出危险性中的局限性,钻孔定位对敏感指标确定的影响和支持方式不合理或支护不及时对指标的影响,并对不同条件下各种突出敏感指标选择进行讨论。     

影响工作面突出危险性预测指标确定的因素分析

针对井下复杂环境因素对煤与瓦斯突出危险性预测指标确定的影响和预测指标确定的要求 ,着重分析了单指标在预测煤与瓦斯突出危险性中的局限性和钻孔定位对敏感指标确定的影响。同时 ,定义了作为突出危险性预测指标的温度指标和瓦斯涌出指标 ,并对不同条件下各种突出预测敏感指标的选择进行了讨论     

煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值的确定

为了确定煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值,采用灰色系统理论建立了确定突出敏感指标的理论模型,运用三率法确定突出临界值.通过对孟庄煤矿煤巷掘进工作面突出危险性预测指标(qm,△h2,K1和S)的跟踪测定,得出了孟庄煤矿突出危险性预测指标敏感性排序为R(△h2)>R(qm)>R(S)>R(K1);煤与瓦斯突出临界值△h2为220 Pa,钻屑量指标S值为6.5 kg/m,满足突出临界值确定原则.     

平煤一矿丁_6煤层突出危险性预测指标临界值实验研究

为了考察平煤一矿丁6煤层硬煤、软煤不同的突出危险性预测指标临界值,使之更具有针对性和有效性,遂运用实验室瓦斯吸附解吸实验和理论分析相结合的研究方法,对实验数据进行统计分析并回归得出了瓦斯含量W和瓦斯压力p、瓦斯解吸指标V1和瓦斯解吸指标Q3、瓦斯解吸指标V1和瓦斯压力p之间的关系,最终基于瓦斯膨胀能确定了丁6煤层硬、软煤突出危险性预测指标瓦斯含量W和瓦斯解吸指标Q3的临界值,其中硬煤、软煤区域突出危险性预测指标瓦斯含量W的临界值分别为5.55、4.93 m3/t;硬煤、软煤工作面突出危险性预测指标Q3的临界值分别为0.20、0.26 mL/g。     

中岭煤矿煤与瓦斯突出局部预测指标敏感性确定方法研究

预测指标的敏感性决定了煤层突出危险性预测的准确性,开展预测指标敏感性的研究对煤与瓦斯突出防治工作至关重要。本文以中岭煤矿为研究对象,构建了一套确定局部预测指标敏感性的方法,首先分析煤层实际发生煤与瓦斯突出的规律,进而揭示控制煤与瓦斯突出的敏感因素,在此基础上建立局部预测指标敏感性分析标准;并依据此标准对不同预测指标的敏感性开展现场考察实验。结果表明:钻孔瓦斯涌出初速度q与突出敏感因素地质构造、瓦斯含量、地应力未见明显相关性;钻屑量S与地质构造、地应力具有相关性,而与瓦斯含量未见明显相关性;钻屑解吸指标K1与上述因素均具有较明显的相关性;q对煤层突出危险性预测敏感性最差,S具有一定的敏感性,K1对煤层的突出危险性预测敏感性最强。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07~0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。     

羊场湾矿2号煤层自燃指标气体及其阈值研究

为研究羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报指标体系，采用程序升温方法测试了不同粒径实验煤样在氧化过程中气体产生规律，确定了煤样自燃的气体指标及其临界值。结果表明:CO/CO₂值可以作为煤自燃低温阶段的主要指标，ΔCO/ΔO₂值为辅助指标，C₂H₄在煤温达到90 ℃后出现，可以作为煤自燃进入高温阶段的指标气体，ΔCO/ΔO₂值可以作为煤自燃高温阶段指标。研究结果为羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报及主动防控提供了依据。     

煤层底板突水脆弱性预测评价系统设计与实现

为了提高煤层底板突水预测评价信息系统的准确性与普遍适用性,在系统分析煤层底板突水主控因素指标体系及煤层底板突水预测方法的基础上,结合GIS与数据库技术,对煤层底板水文地质数据管理、主控因素专题图制图表达、AHP层次分析法、基于常权理论的煤层底板突水脆弱性评价模型、基于局部变权理论的煤层底板突水脆弱性评价模型及突水系数法评价等问题进行深入的研究,最终实现了基于GIS的煤层底板突水脆弱性预测评价信息系统的设计与研发,为煤层底板突水预测分析提供技术支持,进一步为煤矿安全生产部门针对煤层底板突水防治提供决策依据。     

巴拉素煤矿不同阶段水害问题防治技术研究

在我国西部地区煤炭资源丰富、水害问题严重。为了矿井在建设、生产等不同阶段所面临水害问题可得以有效防治，以侏罗纪煤田榆横北区巴拉素煤矿为例，通过对矿井地质、水文地质条件进行分析，确定主要充水水源和充水通道，并对2号煤层水进行涌水量预测，结合矿井不同阶段的水害隐患，提出相应的防治措施。结果表明:矿井采掘2号煤层时，2号煤层水、其顶板侏罗系延安组第四段和直罗组砂岩含水层水为矿井主要充水水源，覆岩导水裂隙带为主要充水通道。通过涌水量预测，分析确定采用水平廊道法预测的2号煤层水涌水量为防治水工作依据。结合现场实际，提出采用地面、井下等不同地段进行探查，物探、钻探等方法共同使用的综合方法，对后期矿井采掘过程中的顶板水、煤层水、采空区水、离层水等水害，提出相应的防治措施和方案。     

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。     

煤与瓦斯共生灾害现状研究

为了分析煤与瓦斯共生灾害研究现状，介绍了共生灾害特性及耦合关系的研究进展，揭示了共生灾害机理及防治方法，根据目前现状提出了研究存在的不足及展望。研究结果表明，共生灾害多物理场耦合关系复杂、灾害趋势明显，但目前共生灾害研究存在实验研究针对性不强、未考虑全面漏风场优化机制、缺少共生灾害风险识别模型及预警机制、防控体系较弱等弊端。在研究中应加强实验的侧重性，在工程实践中进一步优化漏风场，并构建瓦斯与煤自燃共生灾害风险辨识与风险判别指标体系，建立共生灾害风险识别模型及预警机制，降低共生灾害频率及后果。研究可为共生灾害防治提供理论指导。     

复杂地质条件下高突煤层群立井揭煤技术

针对渝阳煤矿水井湾回风立井揭煤面积大、地质条件复杂、透气性低、高突煤层群连续揭露的特点，采用优化抽采钻孔设计、穿层钻孔联合抽采、抽采数据监控抽采过程、水力压裂增透等联合防突措施，实现对立井揭煤区域突出危险性有效防控。同时，采用“五步法”预测揭煤对各煤层进行渐进式检验，确保井筒8层煤其中5层煤为突出煤层的安全、高效揭煤。为复杂地质条件下高突煤层群揭煤工作起到良好的示范作用。     

采场动压分布特征及高效瓦斯抽放技术研究

河南地区大部分煤矿所采煤层均属于三软煤层，煤层透气性差，瓦斯治理困难。现阶段河南区域煤与瓦斯突出矿井主要采用穿层钻孔及开采保护层作为区域防突措施，而低瓦斯矿井或临突矿井（低瓦斯矿井与煤与瓦斯突出矿井相邻）存在高瓦斯区时，仅仅用风排瓦斯很难达到治理效果，近些年煤矿发生瓦斯事故多数为低瓦斯矿井，所以低瓦斯矿井和临突矿井存在高瓦斯区域的工作面回采期间瓦斯治理尤为重要。根据采场“竖三带”和“横三区”理论，利用钻孔抽放效果考察法和工作突出预测指标法研究了采场围岩动压分布特征。在此基础上，通过优化动压区抽放钻孔设计，提高了瓦斯抽放效果。瓦斯抽放量提高了1.8倍，有效降低了工作面生产期间的风排瓦斯量，提高了生产效率，保证了矿井安全生产。     

基于PFC2D数值模拟的煤体裂隙演化规律研究

为了研究煤体裂隙演化规律，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，理论分析了煤体延伸压力、裂隙延伸规律和裂隙延伸压力，得出研究工作面裂隙延伸和扩展以垂直方向位置为主，断层属于正断层类型，然后采用PFC^2D数值模拟，模拟分析了不同动压幅值下煤体裂隙演化规律和不同地应力下煤体裂隙演化规律。研究为煤层卸压增透提供了理论基础。     

不同煤层掘进工作面瞬变电磁法探测应用研究

煤矿井下瞬变电磁法成为煤矿井下超前探测工作的重要手段，在矿井水害预测预报上发挥着很大的作用。随着矿井上组煤层资源的逐渐枯竭，煤矿开采资源逐渐延伸向下组煤层。同一井田范围内同煤层及其顶底板的岩性特征一般相差不大，瞬变电磁法在同煤层施工过程中接收到的物理背景场较为接近；而不同煤层及其顶底板岩性特征通常会有较大的差别，瞬变电磁法在不同煤层施工过程中会接收到差别较大的物理背景场。当矿井存在多煤层开采时，通过大量数据研究瞬变电磁法在不同煤层巷道探测中的响应特征规律，分析并掌握不同煤层条件对瞬变电磁法探测结果的影响，能够提高瞬变电磁法在多煤层探测成果的准确性。