顺煤层水力割缝抽采煤层瓦斯渗流规律数值模拟

为得到顺煤层水力割缝抽采瓦斯渗流规律以及预测水力割缝后瓦斯气体抽采量,结合渗流力学和弹塑性力学理论,建立了水力割缝抽采煤层瓦斯的固流耦合数学模型,同时给出了相应初始条件及边界条件。利用Madab计算得到顺煤层水力割缝后煤体应力场、瓦斯压力场以及瓦斯抽采量变化规律。数值模拟结果显示：水力割缝后,煤体有效体积应力得到释放;沿割缝方向储层卸压效果明显;煤层内裂隙、裂缝数量增加,长度和张开度增大;煤体渗透性能增强;煤层气抽采量较普通钻孔有较大幅度的提高。模拟结果显示了顺煤层水力割缝抽采煤层气的优势。此模拟方法对煤层气增产工业中确定水力割缝工艺参数以及预测瓦斯产量具有重要的指导意义。     

高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透技术研究

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效率低、钻孔施工量大等问题,结合高压水动力特性,提出水力压裂技术来提高煤层透气性。分析了水力压裂煤体致裂增透机理,提出起裂压力的临界值公式;计算得出水力压裂参数,选用合理的压裂设备和工艺。分析了压裂半径、压裂后煤层透气性及抽采效果等,现场应用结果表明:水力压裂使区域内煤层透气性提高了67倍,在煤层走向上的影响半径可达到20~24 m,能有效增加钻孔的透气性,煤层瓦斯抽采浓度、纯量均提高4倍以上,抽采浓度衰减时间明显增长,有效提高了瓦斯抽采效率。     

被保护煤层底板穿层抽采钻孔合理布置方式研究

为了保障穿层抽采钻孔施工安全和提高被保护层卸压瓦斯抽采效果,通过上保护层开采邻近煤层瓦斯涌出情况的分析和上保护层开采底板煤岩体卸压特征的数值模拟分析,对不同层间距被保护层穿层抽采钻孔的合理布孔方式进行了研究。现场试验表明：下伏不同层间距被保护层底板穿层抽采钻孔不同的布置方式能保障钻孔的安全施工和被保护层卸压瓦斯高效抽粟。     

松软煤层壁式密封瓦斯抽采技术研究

高瓦斯低透气性松软顺层瓦斯抽采过程中,由于钻孔极易发生缩径、塌孔等工程问题,钻孔周围漏风严重,钻孔服务时间短,瓦斯抽采难度大且周期较长等成为瓦斯抽采的主要技术难题。通过分析松软煤层瓦斯抽采存在的关键问题,应用多孔介质渗流力学、流体平衡等理论及钻孔护孔原理,提出了松软煤层的固液耦合壁式密封技术。现场研究表明,应用固液耦合壁式密封技术抽采松软煤层瓦斯有效地阻止了巷道风流的漏入,极大地提高了瓦斯抽采效率,使得单孔瓦斯抽采浓度达90%以上,与煤矿所使用的聚氨酯袋配合密封液封孔技术相比,单孔纯瓦斯流量提高2~3倍,且抽采过程浓度稳定,对松软煤层瓦斯的高效抽采及实现煤与瓦斯共采和煤层气绿色开发理念具有重要意义。     

顺层交叉钻孔预抽瓦斯技术在高瓦斯低透煤层的试验研究

针对高瓦斯低透煤层瓦斯预抽效果不佳、抽采工艺参数设置不够合理的问题,通过对交叉钻孔围岩塑性区应力叠加效应的理论分析,阐述了其增透利抽、提高本煤层瓦斯预抽效果的机理,罗列了交叉钻孔施工参数要求;结合某矿12103工作面交叉钻孔预抽瓦斯技术的试验应用,量化对比分析了两种钻孔瓦斯预抽效果。结果表明:在不增加工程量的条件下,与传统的平行钻孔相比,交叉布孔方式可将本煤层瓦斯预抽率提高0.77倍左右,有效改善了高瓦斯低透煤层瓦斯预抽效果,降低了工作面回采时瓦斯事故发生的概率,为矿井安全生产增添了保障。     

基于Fluent采空区瓦斯抽采仿真模拟在寺河矿的应用研究

为了提高晋煤寺河矿采空区瓦斯抽采效率低的现状,结合寺河矿采空区瓦斯抽采模式,通过分析寺河矿煤层特性,采空区抽采方法,建立瓦斯抽采模型,应用仿真模拟软件对不同瓦斯抽采方案的瓦斯运移规律进行仿真模拟,对模拟结果进行对比分析最后制定和改善了具体的采空区瓦斯抽采实施方案。     

采空区瓦斯源位置对高位抽采的影响及优化措施研究

为提高高抽巷对采空区下部涌出瓦斯的治理效果,基于流体动力学、传质传热学理论,结合采场覆岩裂隙演化规律,构建三维多场耦合解算模型。运用Fluent软件分别模拟了采空区顶板、底板及整体涌出时的瓦斯运移积聚特征,并对高抽巷抽采和上隅角瓦斯浓度进行了量化对比分析。结果表明,顶板瓦斯涌出时,高浓度瓦斯积聚于采空区上部,主要靠分子扩散和机械弥散与下部漏风混合;采空区整体及底板瓦斯涌出时,"瓦斯-风流"的主要混合方式向对流扩散转变,采空区上部积聚瓦斯浓度降低,更多瓦斯随下部漏风涌向上隅角,高抽巷抽采浓度和上隅角瓦斯控制能力下降;此时,通过隅角封堵控制漏风,能够大幅提高抽采效率,在较低抽采流量条件下实现上隅角瓦斯治理。     

瓦斯抽采钻孔横“T”连接结构的研究与应用

瓦斯抽采管路积水问题一直是影响矿井瓦斯抽采效果的重要因素。为解决这一问题,自主设计了瓦斯抽采钻孔横"T"连接结构,该结构将从抽采钻孔内排出的水消除在抽采管路的源头,避免水进入到抽采管路中。通过在陶二煤矿的现场应用,发现该结构可有效解决瓦斯管路积水问题,并显著提高瓦斯抽采效果,使抽采总管路瓦斯抽采浓度由15%提高到25%以上,提高了近1倍;平均单孔瓦斯抽采浓度达到55%以上,矿井年瓦斯抽采量达到近700万m~3,瓦斯抽采率达到40%以上,为消除瓦斯事故,实现矿井的安全生产提供了保证。     

高位抽采下近距离煤层采空区复合致灾数值模拟研究

从煤矿井下安全生产的角度出发,以西铭矿近距离煤层采空区的特点为例,建立了一种高位巷抽采下近距离煤层采空区三维模型。通过Ansys Fluent对采空区气体流动控制方程和非均匀瓦斯释放源项、浮煤耗氧源项进行三维稳态解算发现,随着高位巷抽采流量的不断增大,抽采瓦斯总量逐渐升高,抽采浓度和抽采效率逐渐降低,在抽采流量升至30 m3/min后,所有变化趋势变缓。上部邻近煤层高氧浓度富集区不断增大,下部遗煤处无明显变化。研究表明,采用抽采流量都为20 m3/min的高位巷与上隅角埋管相结合的瓦斯抽采方法能有效控制采空区复合致灾隐患。     

构造松软煤层钻孔多应力耦合分区失稳机理研究

构造松软煤层瓦斯抽采过程中,钻孔易发生形变、缩径及坍塌等失稳现象,从而造成钻孔及密封失效、抽采阻力增大和抽采瓦斯浓度偏低等问题。针对上述难题,基于原岩应力作用下松软煤层的力学性质及瓦斯赋存条件,分析瓦斯应力对钻孔失稳的动力效应,并通过理论及数值方法对巷道一次采动及钻孔二次采动过程中各采动因素对钻孔周围煤体弹塑性区应力峰值及范围的影响进行研究分析。结果显示:初始应力及采动半径的增大或内聚力及内摩擦角的降低均会不同程度造成应力峰值或弹塑性区域的增大,从而增加钻孔失稳的概率及范围。进而根据钻孔方向上不同应力耦合作用及采动弹塑性区域提出了钻孔分区失稳机理,对构造松软煤层钻孔密封及护孔具有重要指导意义。     

煤矿瓦斯事故致因分析及模型构建

统计我国2008年煤矿安全事故原因,说明煤矿瓦斯事故是造成人员伤亡和财产损失的重大原因。分析煤矿瓦斯事故的发生机理,给出其特点及演化规律,从概率的角度阐述瓦斯事故高发的原因。据此构建煤矿瓦斯事故致因理论模型,并提出防范煤矿瓦斯事故再次发生的有效对策和措施,为煤矿安全管理和决策提供重要依据。     

掘进工作面瓦斯涌出规律研究

通过对潘一矿掘进工作面涌出量进行实测,对工作面瓦斯涌出来源及构成进行了分析。利用回归分析法,找出了工作面落煤、煤壁瓦斯涌出规律,为工作面的通风管理与安全生产提供了必要的技术指导。     

沟头煤矿顺层抽放钻孔改进技术

全面分析了沟头煤矿C5301工作面顺层抽放钻孔封孔工艺中存在的问题,找出了封孔深度太短和封孔不严是影响抽放率不佳的真正原因。针对这些原因进行了封孔工艺的改造,并在C5302工作面进行了试验,取得了较好的抽放效果,达到了防止煤与瓦斯突出的效果。为同类型条件下的瓦斯抽采工艺提供了参考和借鉴。     

温度对煤吸附瓦斯特性影响的实验研究

为了研究温度对煤吸附瓦斯特性的影响对于深部高温瓦斯矿井进行通风设计及煤层气资源评价的指导意义,利用瓦斯吸附装置,对不同煤样进行不同温度下吸附等温线及吸附常数的测定。实验表明：吸附常数b与温度T较好的符合负指数关系;而随着温度的升高,吸附常数a值变化不大,可以认为是某一恒定值。     

基于主成分回归分析的瓦斯含量预测

为了增加多元回归模型预测的精度,将主成分分析与多元回归分析相结合提出了PCA—MRA模型,并将该模型用于实际瓦斯含量预测。结果表明,PCA—MRA模型消除了输入变量之间的相关性,减少了输入变量值个数,提高了预测精度,便于实际推广和应用,为瓦斯含量预测提供一种新的途径。     

基于Fisher模型的煤层注水可行性分析及应用

针对文献[1]和[2]分别采用模糊聚类和神经网络方法进行煤层注水可行性分析过程中共同存在的煤层适应性单一和计算机运算过程复杂问题,提出建立Fihser判别模型进行煤层注水可行性分析的新方法.选取裂隙发育程度、孔隙率、煤层湿润边角、饱和水分增值、坚固性系数、埋藏深度6个因素,以11组煤层注水实测标准数据作为样本,通过模糊...     

神经树在煤与瓦斯突出预测中应用研究

由于煤与瓦斯突出影响因素之间存在着复杂的非线性关系,为准确预测煤与瓦斯突出的危险性,本文提出了基于柔性神经树的煤与瓦斯突出预潮模型,其中利用多表达式编程和粒子群优化算法分别优化了自身的结构及相关参数,使得神经树具有强大的预测和分类能力,与传统神经网络相比具有更加灵活的自动优化能力.通过采用实测数据对算法进行了验证. 结果 表明与常规预测方法相比较,该模型的预测准确性高,具有良好的适应性和有效性.     

船用柴油机第一道活塞环岸积碳的微观形貌和孔隙特性的相衬显微CT研究

大型二冲程船用柴油机具有热负荷高、燃用重油、润滑油参与燃烧及其变质、颗粒物排放高等特点,直接或间接地导致其燃烧室内更为明显的积碳现象,同时积碳层的构成和特性会显著影响柴油机的输出动力性能和排放特性．采用我国第三代同步辐射装置一上海光源的x射线相衬显微CT技术,对第一道活塞环岸积碳样品进行了三维无损显微成像．通过定量数字图像处理,对积碳层的微观特性和孔隙分布特性进行了分析研究．结果表明,活塞环上部积碳厚度基本在1．0mm左右,仅为缸套和活塞间距的一半,但是其表面形态显示出与缸套强烈的摩擦磨损痕迹,这说明该部位的积碳会明显破坏缸套的滑油分布．同时积碳内外表面裂纹密集,而中部裂纹较疏松,积碳内外表面的裂纹形成机理存在显著差异．从孔隙连通性来看,几乎所有的裂缝都是相通的,计算得到的总的孔隙率在10．9％～12．8％之间．并且连通的裂纹中存在交汇的孔洞结构,这些孔隙结构可能对燃气产生吸附和解吸的作用．