海孜井田岩浆侵入对下伏煤层的热变质作用研究

采用理论分析、数值模拟和实验室试验验证的方法,以岩浆作为侵入时期煤变质的主要热源,构建了岩浆侵入煤系地层后热传导作用的数学模型,结合研究区域煤样的多元物性参数测定结果,深入探讨了侵入岩浆对下伏煤层的热变质作用,揭示了海孜井田下伏煤层的演化生烃过程.结果表明:岩浆对围岩的高温作用持续时间相对比较短暂,随着侵入岩浆岩体厚度的增大,相同距离的围岩体在同一时刻达到的温度和最终达到的最高温度均增加,但达到最高温度的时间被延后.高温侵入岩浆冷却过程较低温侵入岩浆的冷却过程持续时间长,热影响范围大,且热力影响区域内同一点达到的最高温度也比低温侵入岩浆在该点产生的最高温度高.随着距岩浆岩距离的增加,煤层的最高有效温度和持续高温作用时间减少.海孜井田岩浆岩下伏煤层受岩浆热演化作用发生二次生烃,煤层变质程度显著增加,产烃量约为340 m~3/t.     

定向长距离高位岩层瓦斯抽放钻孔在瓦斯治理中的应用

针对孔庄煤矿7434工作面瓦斯涌出不均衡的瓦斯治理难题,研究提出了应用定向长距离高位岩层瓦斯抽放钻孔抽放瓦斯的技术方案。应用结果表明,该方案能够明显降低上隅角及回风巷内瓦斯浓度,瓦斯抽放量较为稳定,且可保持工作面的连续抽采。     

巨厚关键层对远程下保护层开采卸压效果的影响

以海孜煤矿为工程背景,运用FLAC3D软件,模拟巨厚关键层下远程下保护层10#煤层开采及无关键层时下保护层开采,进行对比分析,得出巨厚关键层对被保护层9#煤层卸压保护效果的影响。结果表明,在巨厚关键层时的卸压保护效果远大于无关键层时的情况,这是穿层钻孔抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的原因;经卸压效果考察,认为被保护层得到了有效卸压。     

前岭煤矿岩浆侵蚀区域瓦斯赋存规律研究

前岭煤矿地质构造复杂,岩浆侵蚀严重,已发生多次煤与瓦斯突出。为有效指导该特殊地质条件下的瓦斯治理,基于矿井地质构造和岩浆岩侵蚀情况,采用实验室测试及现场调查试验研究途径,选择具有代表性的测点,研究复杂地质条件下岩浆岩侵蚀区煤层瓦斯赋存规律。研究结果表明:受上覆岩浆岩热解和变质叠加作用,煤层变质程度增大,区域瓦斯突出判定指标增加;岩浆的高温热解作用,引起了煤层的二次生烃,上覆岩浆岩岩床和向斜轴部低透气性围岩共同对瓦斯的集聚起到了良好的圈闭作用,从而造成向斜轴部瓦斯压力和瓦斯涌出量增加,煤层瓦斯突出危险性增大。     

岩浆热事件对煤层变质程度和吸附-解吸特性的影响

为研究岩浆侵入热事件对煤层变质程度和吸附-解吸特性的作用机制,采用理论分析、实验室测定和现场验证的方法,对比分析了淮北矿区海孜井田岩浆岩侵入区和邻近临涣井田未受岩浆影响的煤层多元物性参数变化规律和孔隙特征,系统研究了采集煤样的等温吸附与吸附平衡条件下瓦斯解吸过程,揭示了岩浆岩床下伏煤层瓦斯赋存特征。结果表明:海孜井田岩浆热演化作用使煤层变质程度显著增加,煤层挥发分降低,岩浆岩覆盖区域煤层的最大镜质组反射率梯度为0.53%/100 m,远大于深成变质作用。岩浆热演化区孔径0.4~0.7 nm之间的微孔极为发育,其发育程度是未受岩浆岩覆盖区煤样的数倍,且越靠近岩浆岩的煤层,微孔发育程度越明显。岩浆热演化区内煤体的吸附能力增强,吸附瓦斯量增大,煤体的瓦斯放散初速度变大,初期解吸速度快且解吸总量大。由于岩浆岩床对下伏煤层的热变质和封存作用,易造成下伏各煤层的瓦斯压力和瓦斯含量增高,煤层的突出危险性增加。     

孔庄煤矿停采面断层冒落带防灭火技术研究

为了研究孔庄煤矿7433停采面处断层冒落带的防灭火技术措施,着重分析研究了断层冒落带的地质构造特点,并在此基础上选用压注罗克休对冒落带进行填充的试验方法研究了断层冒落带的防灭火技术。结果表明：断层冒落带煤体破碎严重,巷道顶部出现空顶区,且冒落带处于巷道坡度转折点,漏风呈层流状态渗入,漏风量持续增大;压注的罗克休有效地充填了断层冒落带的空顶区、破碎区及离层区,阻断了漏风通道,抑制了煤体自燃,煤自燃标志性气体CO浓度快速降低,煤自燃危险性降低,同时,CH4涌出通道被阻隔,瓦斯涌出量降低。     

不同产状侵入岩浆岩对煤体的热变质作用研究

为了研究不同产状侵入岩浆岩对煤层的热力影响规律及热变质作用,采用理论分析、数值模拟和实验室试验验证的方法,构建了岩浆侵入煤系地层后热传导作用的数学模型,并以试验矿井连续选取煤样的多元物性参数测定结果为研究对象,探讨了不同产状侵入岩浆岩对煤层的热变质作用。结果表明:海孜煤矿岩床对下伏煤层热演化作用范围要大于大兴煤矿岩墙对煤层的热演化范围,且热力作用持续时间也比大兴煤矿岩床作用时间长;试验结果发现,不同产状的岩浆岩均表现出在煤体靠近岩浆岩时,最大镜质组反射率Romax有增加的趋势,通过模拟温度推算出的Romax与实测Romax较为接近;试验及现场实测瓦斯参数表明岩浆岩的侵入增加了煤层的突出危险性。     

黄铁矿岩性顶板垮落诱发老塘瓦斯事故可能性的研究

为了研究孔庄煤矿7434工作面黄铁矿岩性顶板老塘垮落诱发瓦斯事故的可能性,采用了实验室实验和理论分析等方法,从黄铁矿岩性成分开始分析,设计了模拟摩擦实验装置,分别从摩擦速度、瓦斯浓度、接触面压力等3个方面开展了实验,并从垮落撞击升温方面研究了诱发瓦斯事故的可能性。研究结果表明:黄铁矿主要表现为点状、团状和条纹状分布,主要组分为FeAl2.7Si2.3、SiO2和SiC;含黄铁矿砂岩摩擦引燃(引爆)瓦斯的临界相对摩擦速度和瓦斯浓度分别为8 m/s和10%;岩石垮落撞击总的升高温度小于瓦斯爆炸的火源温度,不会引起瓦斯爆炸事故。