煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度测定过程的影响因素分析

煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度是预测煤与瓦斯突出危险性的重要指标。文章首先介绍了实验室测定煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度的原理和步骤,然后根据其测定原理和步骤,并结合实际操作经验,对实验室测定的影响因素进行分析。     

煤阶对瓦斯放散初速度及坚固性系数影响研究

为了分析煤阶瓦斯放散初速度数值与煤样坚固性系数的相互关系,采用现场取样,实验室测试的方法,得到760个煤样的挥发分、灰分、瓦斯放散初速度坚固性系数等相关关系。结果表明:瓦斯放散初速度随着变质程度的降低而降低,坚固性系数随变质程度的增高而越小,据这2个指标判定的各变质程度煤样具有突出危险性的等级为:高变质程度无烟煤中变质程度烟煤低变质程度烟煤未变质程度煤;灰分的存在降低了煤样的瓦斯放散初速度△p,提高了煤样的坚固性系数,从而降低了煤与瓦斯的突出危险性。     

不同因素对煤瓦斯放散特性的影响程度分析

煤的瓦斯放散特性是预测煤矿井下煤与瓦斯突出的关键,而瓦斯放散特性受不同因素的影响程度有所不同。利用单因素影响试验来研究煤的变质程度、含水率及粒径对煤样瓦斯放散初速度的不同影响,在不考虑因素间交互作用的情况下,通过正交试验和方差分析等方法对3种因素进行研究,同时研究其对煤样瓦斯放散初速度的影响程度。结果表明,煤的瓦斯放散速率随着煤样变质程度的增大而呈正相关关系,随着粒径的增大和含水率的增大呈负相关关系;对试验数据进行拟合,可得瓦斯放散速率与煤样变质程度呈对数函数关系,与粒径呈指数函数关系,与含水率呈二次函数关系;三因素指标同时存在时,含水率对煤样瓦斯放散初速度的影响程度最大,煤的变质程度次之,粒径最小。     

基于多元线性回归的瓦斯放散初速度影响因素试验研究

煤的瓦斯放散初速度指标△p在判定煤矿是否具有突出危险性中起到重要作用。通过从全国13个省市的77个煤矿采取77个煤样,在实验室实测煤样的水分、灰分、挥发分、真密度、视密度、孔隙率、常压瓦斯吸附量、瓦斯吸附常数、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度等11个瓦斯基础参数,利用SPSS数据分析软件,采用逐步多元线性回归法进行统计分析,得出对△p产生显著影响的因素为常压瓦斯吸附量、瓦斯吸附常数b和煤的坚固性系数,且常压瓦斯吸附量对△p的影响最为显著。试验结果表明:常压瓦斯吸附量和瓦斯吸附常数b与△p呈正相关性;煤的坚固性系数与△p呈负相关性,同时建立了多元线性回归模型,拟合相关系数为0.892。     

坚固性系数与瓦斯放散初速度关联性探讨

针对目前因指标不精确而导致突出危险性预测失准的现象,为探究矿井常用综合指标K值的合理性,文章从组成K值指标的两个单项指标f值与ΔP各自的影响因素入手,分析两个指标的相关性关系并建立两指标的预测模型。结果显示：f值与ΔP具有共同不可控影响因素,且各个因素对两个指标作用效果截然相反;各个不可控影响因素都是通过改变煤体比表面积而影响f值与ΔP;f值与ΔP呈负相关关系,两者之间的相关性是由其共同影响因素决定的;根据各个影响因素与两指标之间关系,建立两个指标的预测模型,以九里山矿为例验证了模型的可靠性。     

构造煤的瓦斯放散特征

通过对构造煤与非构造煤在微观结构上差异的分析,进行了构造煤瓦斯放散的微观与宏观数学模型理论研究.通过研制的自动化瓦斯放散速度测试仪器,在实验室测定了最小突出压力吸附下煤的瓦斯放散速度,并结合构造煤瓦斯放散的数学模型,得出构造煤的瓦斯放散特征.认为构造煤在应力降低或解除时,瓦斯运移规律用菲克定律描述比达西定律更合理;构造煤前60 s的瓦斯放散速度规律更符合文特式V=V₁t^-a,且第1秒时的瓦斯放散速度V₁、衰减系数、Q_0-60、Δp值均与非构造煤有很大的差异.     

注水煤瓦斯放散特性的研究

为了弄清煤层注水对瓦斯放散的作用机理,结合现有的实验条件以煤样中水分含量对煤样瓦斯放散初速度的影响为切入点进行研究,通过实验,研究不同变质程度的煤样在不同含水率情况下瓦斯放散初速度的变化规律,实验结果表明煤样的放散初速度与煤样内含水率呈对数关系。煤样中的水分减缓了瓦斯放散初速度,煤样的变质程度越高,水分对其的影响就越大,且当煤样中含有2%~7%的水分时对煤样的瓦斯初始放散速度影响最大,当煤样中的含水率大于10%时,随着煤样中水分的增加,水分含量对煤样瓦斯放散速度的影响越来越小。     

煤的瓦斯放散初速度影响因素实验现状研究

为了更加系统地了解煤的瓦斯放散初速度影响因素实验现状,归纳了前人对煤的粒径、孔隙、水分、温度等单因素以及多因素耦合作用对煤的瓦斯放散初速度影响的实验研究。提出了将瓦斯放散初速度与煤的吸附解吸特性、渗透率、瓦斯的初始膨胀能等进行综合研究的思路。     

瓦斯放散初速度影响因素研究进展

瓦斯放散初速度作为预测煤与瓦斯突出的重要指标之一,研究其影响因素具有重要意义。通过分析影响瓦斯放散初速度的主要因素:变质程度、充气压力、温度、孔隙特征、粒径、水分、外加声场和电场等,总结各个因素条件下的研究进展和不足,把各个影响因素归纳为瓦斯含量、瓦斯压力、通道性质3个方面。分析提出了瓦斯放散初速度进一步探究需要解决的问题,总结出瓦斯放散初速度多因素耦合作用的研究为主要发展方向。     

煤样水分对煤与瓦斯突出预测参数测定的影响

为了考察水分对煤样的坚固性系数f和瓦斯放散初速度△p的影响,在实验中对多组煤样进行不同时间的浸水,使各组煤样的水分含量不同,再测定各组煤样的f值和△p;实验研究发现随着煤样浸水时间的延长煤样水分含量增大,煤样的坚固性系数也随之增大,而瓦斯放散初速度则随之减小,并且煤样水分对这2个指标的测定影响较大。因此,有必要对测定突出参数的煤样中的水分进行限制。     

煤的瓦斯放散特性多因素影响试验

通过单因素试验研究变质程度、含水量和粒径对煤样瓦斯放散速率的影响,然后进一步通过正交试验结合方差分析研究3种因素对煤样瓦斯放散速率影响的显著性。试验结果表明,煤的瓦斯放散速率随着煤样的变质程度的增加而增大,随着煤样含水量的增加而降低,随着粒径的减小而增大;通过曲线拟合得出瓦斯放散速率与煤样变质程度近似呈对数函数关系,与浸泡时间近似呈二次函数关系,与粒径近似呈幂函数关系;正交试验数据经方差分析得出3种因素对煤样瓦斯放散速率的影响程度由大到小依次是:变质程度、含水量、粒径。     

静电场对煤放散瓦斯特性影响的实验研究

研究静电场作用下含瓦斯煤体的放散特性和致因机理,结果表明：静电场主要影响了Δp的45～60 s的放散过程;放散初速度随着电压的升高而变大（变小）,在某一特征电压下达到最大值,其后逐渐趋近平缓;特征电压累计加电时,Δp呈现上下波动中趋大（趋小）的现象,在撤掉电场时Δp并未回落至初始值,并保持一定的时间记忆效应,可能使煤体发生了塑性损伤。其机理是静电场使得煤表面的吸附势阱深度增加和电负性增强两者相互竞争的结果。     

煤的挥发分与瓦斯放散初速度的关系研究

在理论分析煤的挥发分与瓦斯放散初速度存在联系的基础上,实验测定了不同挥发分煤的瓦斯放散初速度。结果表明煤的挥发分与瓦斯放散初速度确实存在联系。煤的挥发分越低,即煤的变质程度越高,煤的放散初速度越大。     

受火成岩侵入影响煤体瓦斯放散特性研究

为了深入研究火成岩侵入对煤体瓦斯放散特性的影响,对同种变质程度不同粒径条件下煤样的瓦斯放散初速度进行了研究,运用扫描电镜和显微分光光度计对同种变质程度下受火成岩影响和未受火成岩影响的2组煤样进行了微观分析,并用二氧化碳测微孔的方法测定了2组煤样的孔隙特性。实验结果表明:对于同种变质程度的煤种,受火成岩影响的比未受火成岩影响的瓦斯放散初速度大,且煤样粒径越小这种影响越大,煤样的瓦斯放散初速度随粒径的增加呈指数关系递减。     

煤的瓦斯放散特性与吸附解吸性关系研究

通过实验对煤的瓦斯放散特性与瓦斯吸附解吸性进行了初步研究,研究发现吸附量及压力与吸附时间均呈现对数函数关系,且有较高的拟合度。通过对吸附解吸实验数据分析计算出瓦斯放散初速度与实验测得值具有较好的吻合性,从而为瓦斯放散初速度测定提供另一种科学有效的途径。     

水分对煤层突出参数的影响分析及对策

通过对煤的坚固性系数f和瓦斯放散初速度Δp的测定过程进行考察,发现水分对f值和Δp影响较大,可能导致突出危险性的误判。针对水分的影响,提出了结合测压现场测定煤层原始湿度,并通过实验室还原煤样原始湿度测定突出参数的方法;同时提出采用完整煤芯取芯器从原始煤层内直接取样的方法,以及对煤样进行烘干处理的方法。此类方法均能避免水分对测定结果产生的影响,保证了突出预测结果的准确性。     

常村矿构造煤储层特性及其影响因素

为了研究构造煤储层结构特性,以山西潞安常村煤矿为研究对象,针对4种不同破坏类型的构造煤,通过压汞法测试了微观孔隙结构特征,并分析了其影响因素。研究结果表明:不同变形程度的构造煤孔隙结构差异显著,微孔和过渡孔的比表面积分别在2.473 4~4.254 2 m~2/g、0.893 2~1.708 9 m~2/g范围内变化;构造作用使得煤中的大孔和中孔数量大量减少;随煤层埋深和破坏程度的增加,煤体平均孔径和孔隙率均呈现出先慢后快的非线性变化特征,煤体孔径持续减小,微孔所占比例持续增加。     

构造煤与原生结构煤吸附放散特征研究

本文研究了5对矿井的两种煤样的吸附与放散特性。吸附实验发现构造煤与原生结构煤相比吸附量有所增加,但增加幅度不大,且这种变化的幅度随着变质程度降低而逐渐变大。构造煤煤样的Langmuir吸附常数"a"值均比原生结构煤较大,变化幅度约为1%~4%,而"b"值却没有明显的变化规律。对比原生结构煤与构造煤的煤体表面吸附自由能估算结果得知大部分构造煤样的比表面自由能有所提高,吸附的表面活性增大。瓦斯放散实验发现,构造煤的瓦斯放散初速度变化相对较大,除麒麟矿外,变化幅度在14%~25%之间。这说明构造煤具有更强的放散瓦斯能力。在长期的地质应力作用下,构造煤煤体更加破碎,不仅吸附能力得到了一定的提高,瓦斯能更加顺利的放散。这也是地质构造带具有更大的瓦斯突出危险性的一个原因。     

吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响

安全生产行业标准AQ 1080—2009《煤的瓦斯放散初速度指标(Δp)测定方法》中规定的煤样吸附时间为90 min,为了验证该标准在具体应用中的局限性,选用5个煤矿挥发分相差较大的煤样进行瓦斯放散初速度测定试验,分析了吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响,研究了不同变质程度煤样的吸附平衡时间对瓦斯放散初速度的影响规律。试验结果表明:煤的挥发分越低,所需的吸附平衡时间越长,瓦斯放散初速度的测值越高;瓦斯放散初速度受吸附平衡时间的影响较大,吸附平衡时间超过90 min后,瓦斯放散初速度仍在不断增加,最终趋于稳定。最后通过试验分析了现用标准对不同煤种的适用性,说明《煤的瓦斯放散初速度指标(Δp)测定方法》规定的吸附时间具有一定局限性,尤其对于高变质程度的煤样,其测值达不到吸附饱和值的要求,应适当延长吸附平衡时间。     

煤的瓦斯放散初速度△p的数学模型建立

在煤与瓦斯突出的综合作用假说的机理上,通过对煤的瓦斯放散初速度的影响因素进行全面的理论分析,运用量纲理论和方法分析各影响因素的量纲,建立煤的瓦斯放散初速度的数学模型,并对所得数学模型进行了比较分析和研究;最后在赵各庄煤矿采集和收集相关影响因素的资料,利用此模型计算出煤的瓦斯放散初速度并和实验室测定的煤的瓦斯放散初速度相比较,得到数值相差不大的结论。