井田突出危险性分形预测研究

为准确预测煤与瓦斯突出灾害,作者以某矿井田为例,采用分形几何学手段研究了井田地质构造的分形特征,并将构造分维数与突出危险性作了对比分析;结果表明,该矿井田地质构造具有分形特征,构造分维数能够定量地描述地质构造的复杂程度,构造分维数与瓦斯涌出量及突出危险性间存在正相关关系.     

断层分维特征与瓦斯突出的关系

应用分形几何学的原理和方法对具有代表性的多个矿区井田内的断层分布特征及其与突出的关系进行了研究．研究结果表明,井田中的断层分布服从分形规律,断层的分维值和煤与瓦斯突出之间存在相关关系,应用断层分维值分析和认识突出与断层构造的关系是进行突出预测的一种有效方法．     

黄岩汇煤矿瓦斯地质规律及区域预测

在收集整理黄岩汇煤矿地质资料和瓦斯资料的基础上,运用地质构造控制理论,展开井下实测和地质编录,以分析矿区和井田地质构造分布特征,研究地质构造、顶底板岩性、煤层埋藏深度等地质因素对瓦斯赋存的影响,得出了井田内15号煤层瓦斯含量分布规律和构造煤的分布规律;同时,对黄岩汇煤矿15号煤层突出危险性也进行了区域预测．研究表明,煤层埋藏深度是影响黄岩汇煤矿15号煤层瓦斯含量分布的主控因素,其他地质因素仅仅影响煤层瓦斯的局部变化;将埋深大于321m的15号煤层划分为突出危险区,其余的则为非突出危险区．     

褶曲分形特征及其与瓦斯突出关系研究

首次提出了煤层褶曲复杂程度的分形度量方法 ,包括小岛法、剖面线法、轴线法 .研究了褶曲剖面线、褶曲轴线分布、褶曲地形的分形特征 ;证实了褶曲的空间分布特征服从分形规律 ,为褶曲构造的研究提供了一种新方法 .以某井田内的两个采区为例 ,探讨了褶曲分形特征与瓦斯突出的关系 ,对预测瓦斯突出提出了一种新思路     

褶曲分形特征及其与瓦斯突出关系研究

首次提出了煤层褶曲复杂程度的分形度量方法,包括小岛法、剖面线法、轴线法．研究了褶曲剖面线、褶曲轴线分布、褶曲地形的分形特征;证实了褶曲的空间分布特征服从分形规律,为褶曲构造的研究提供了一种新方法．以某井田内的两个采区为例,探讨了褶曲分形特征与瓦斯突出的关系,对预测瓦斯突出提出了一种新思路．     

矿井突出危险区域预测的瓦斯地质方法与指标研究通过鉴定

由焦作工学院袁崇孚教授等与平顶山煤业(集团)有限责任公司合作完成的科研课题“矿井突出危险区域预测的瓦斯地质方法与指标研究”于2000年11月24日通过了由国家煤炭工业局规划发展司组织的专家鉴定． 课题的技术思路是采用瓦斯地质理论和研究方法,在全面分析矿井突出区域地质条件的基础上,探寻主导因素,筛选预测指标,实现突出区域预测,为突出矿井分区管理提供技术依据．其攻关目标是提出矿井突出危险区域预测的瓦斯地质方法和指标,在课题试验矿井实现煤层突出危险性区域划分． 本项研究系统分析了影响平顶山十二矿煤与瓦斯突出的地质因素,进行了大量的井下瓦斯地质观测和实验室测试,提出了突出危险区域预测的瓦斯地质指标．通过对煤层样品进行X射线衍射分析,证实了煤与瓦斯突出与煤体结构存在密切关系．定量评价了井田地质构造的复杂程度,提出了突出预测的构造指标临界值．对井田的地应力场作了有限元井田大中型断层尖灭交汇部位集中发生突出的原因和机制,为突出危险性区域预测提供了地应力方面的依据．根据所筛选的预测指标,编制了区域突出危险性预测专家系统软件,对试验矿井进行了瓦斯地质区划和突出危险性区域预测．本项研究形成了较完整的矿井突出危险区域预测的瓦斯地质方法．     

井田地质构造对煤与瓦斯突出影响的定量研究

通过对平顶山十二矿进行的煤与瓦斯突出区域预测研究,仔细分析了井田地质构造与突出的关系.在该井田的构造复杂区,首次采用数学方法,将影响突出的构造因素定量化,并对构造复杂程度系数计算公式作了改进和简化;提出了确定复杂程度突出临界值的原则,并结合井田突出实际,划定了构造复杂程度系数的突出临界值,将其作为一项判断突出的依据,对十二矿进行了瓦斯地质区划,取得了良好的预测效果.     

井田地质构造对煤与瓦斯突出影响的定量研究

通过对平顶山十二矿进行的煤与瓦斯突出区域预测研究 ,仔细分析了井田地质构造与突出的关系 .在该井田的构造复杂区 ,首次采用数学方法 ,将影响突出的构造因素定量化 ,并对构造复杂程度系数计算公式作了改进和简化 ;提出了确定复杂程度突出临界值的原则 ,并结合井田突出实际 ,划定了构造复杂程度系数的突出临界值 ,将其作为一项判断突出的依据 ,对十二矿进行了瓦斯地质区划 ,取得了良好的预测效果     

新庄孜矿六八采区断裂复杂程度的分形评价

为了掌握井田断裂构造对矿区的控制情况,基于矿井地质构造的资料,采用分形几何学理论计算分维值,定量评价了淮南矿区新庄孜矿六八采区断裂构造的复杂程度,并根据复杂程度分为四类。六八采区分维值由北向南逐渐减小,形成了北部断层发育而南部断层不发育的总体构造格局,断裂构造复杂程度主要以Ⅱ～Ⅲ类为主。断裂构造复杂程度的评价为矿井安全高效生产提供了科学依据。     

台吉竖井瓦斯突出控制因素分析及突出区预测

从瓦斯地质理论角度出发,根据台吉竖井地质勘探和瓦斯地质资料的统计分析,揭示了地质构造演化对瓦斯的控制特征,探讨了控制矿井突出的瓦斯地质规律,分析了矿井瓦斯的突出因素,总结出台吉竖井煤与瓦斯突出的地质构造控制特征.指出地质构造演化影响矿井瓦斯的保存和逸散,而断裂构造与岩浆岩的侵入会造成瓦斯的局部聚集,是造成煤与瓦斯突出的两个主要因素,为预测矿井瓦斯突出危险区,防治煤与瓦斯突出和瓦斯治理工作提供了科学依据.     

煤岩等多孔介质的分形结构

从Ｍｅｎｇｅｒ海绵模型出发，建立了多孔介质结构的分形模型，并通过压汞实验数据计算了煤体结构的分维值．研究表明，煤体等多孔介质是分形体，其结构具有分形特征．     

二道岭矿区地质构造的控气规律研究

针对内蒙古二道岭矿区构造复杂,构造部位及影响带多显示瓦斯异常和煤与瓦斯突(喷)出多发、易发等特点,应用瓦斯地质理论,重点研究构造对煤层瓦斯赋存和突(喷)出的控制作用及规律。研究表明,"封闭型"压性、压扭性构造为煤层瓦斯的保存提供了良好的"封存效应",是控制区内煤层瓦斯含量整体较高和不均衡分布的关键因素;构造类型、性质和组合方式共同控制着煤层瓦斯的分区、分带和煤与瓦斯突(喷)出范围及机率。     

Coal and gas outburst dynamic system

Coal and gas outburst is an extremely complex dynamic disaster in coal mine production process which will damage casualties and equipment facilities, and disorder the ventilation system by suddenly ejecting a great amount of coal and gas into roadway or working face. This paper analyzed the interaction among the three essential elements of coal and gas outburst dynamic system. A stress-seepage-damage coupling model was established which can be used to simulate the evolution of the dynamical system, and then the size scale of coal and gas outburst dynamical system was investigated. Results show that the dynamical system is consisted of three essential elements, coal-gas medium(material basis), geology dynamic environment(internal motivation) and mining disturbance(external motivation). On the case of C13 coal seam in Panyi Mine, the dynamical system exists in the range of 8–12 m in front of advancing face. The size scale will be larger where there are large geologic structures. This research plays an important guiding role for developing measures of coal and gas outburst prediction and prevention.     

新兴煤矿22号煤层瓦斯赋存影响因素分析

为了研究新兴煤矿地质构造对瓦斯赋存的控制作用,以瓦斯地质原理为基础,采用瓦斯赋存构造逐级控制理论方法,以煤层厚度、煤层埋藏深度、断层性质和凝灰岩厚度等影响因素为依托,建立了煤层瓦斯与地质影响因素相互关系的多元回归数学模型,并得出与实际值比较接近的预测值.研究结果表明:煤层埋藏深度是影响新兴煤矿22号煤层瓦斯含量的主控因素;上覆凝灰岩对煤层瓦斯保存起到了积极作用;NW-NWW向断层附近容易发生煤与瓦斯动力现象.     

Pore characterization of different types of coal from coal and gas outburst disaster sites using low temperature nitrogen adsorption approach

To characterize the pore features of outburst coal samples and investigate whether outburst coal has some unique features or not, one of the authors, working as the member of the State Coal Mine Safety Committee of China, sampled nine outburst coal samples(coal powder and block) from outburst disaster sites in underground coal mines in China, and then analyzed the pore and surface features of these samples using low temperature nitrogen adsorption tests. Test data show that outburst powder and block coal samples have similar properties in both pore size distribution and surface area. With increasing coal rank, the proportion of micropores increases, which results in a higher surface area. The Jiulishan samples are rich in micropores, and other tested samples contain mainly mesopores, macropores and fewer micropores. Both the unclosed hysteresis loop and force closed desorption phenomena are observed in all tested samples. The former can be attributed to the instability of the meniscus condensation in pores,interconnected pore features of coal and the potential existence of ink-bottle pores, and the latter can be attributed to the non-rigid structure of coal and the gas affinity of coal.     

中低煤阶煤层气储层孔隙结构分段分形特征

为明确韩城、保德区块煤岩孔隙结构分形特征,基于火柴棍模型,推导了新的分形特征表征方法,并利用扫描电镜实验和压汞实验数据对新方法进行验证,在此基础上研究了中、低煤岩孔隙结构分形特征。结果表明,火柴棍模型更能精确表征中、低煤阶煤岩的双重孔隙结构特征。在双对数坐标中,进汞饱和度与毛管压力成双线性关系,即以半径1 μm为界,中低阶煤岩孔隙结构具有分段分形特征,孔隙和裂缝具有不同的分形区间和分形维数。韩城、保德区块裂缝分形维数和孔隙分形维数分别在2.80~2.98和2.17~2.33,且裂缝分形维数随孔隙分形维数增加而增加,两类分形维数均随平均孔隙半径、孔隙度和渗透率的增加依次降低。表明煤岩分形维数可以作为储层评价的关键指标,分形维数越小,储层物性越好。煤岩分形维数能够表征其孔隙结构的非均质性,分形维数越大,孔隙结构非均质性越强。韩城、保德区块割理、裂缝的分形维数远远大于孔隙分形维数。     

Forecast of Geological Gas Hazards for “Three-Soft” Coal Seams in Gliding Structural Areas

Gas outbursts from "three-soft" coal seams (soft roof, soft floor and soft coal) constitute a very serious problem in the Ludian gliding structure area in western Henan.By means of theories and methods of gas geology, structural geology, coal petrology and rock tests, we have discussed the effect of control of several physical properties of soft roof on gas preservation and proposed a new method of forecasting gas geological hazards under open structural conditions.The result shows that the areas with type Ⅲ or Ⅳ soft roofs are the most dangerous areas where gas outburst most likely can take place.Therefore, countermeasures should be taken in these areas to prevent gas outbursts.     

Research on Geological Structure Mark of Coal and Gas Outbursts in Pingdingshan Mining Area

Based on the study of regional displaying rules of coal and gas outburst controlled by geological structure in Pingdingshan mining area, the geological structure features in outburst sites were investigated emphatically. The combination type, orientation and least seam thickness in outburst sites were put forward. This research provides a geological mark for forecasting gas outbursts in deep mining.