【摘 要】
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本文采用试验测试的方法,系统研究了低煤级煤质的基本物理化学结构、煤体储层的地质特征,探讨了低阶煤对瓦斯吸附解吸的作用规律,并以此为基础构建了低煤级煤层考虑甲烷吸附解吸特征的Shi-Durucan渗透率动态变化模型,从煤的含气性、膨胀收缩效应及应力变化等角度探索了煤层渗透率、煤体压缩系数、储层表皮系数及煤体兰氏体积等关键参数对地面井瓦斯产气的基本规律.研究结果显示,煤层气藏对储层渗透率较为敏感,产气
【机 构】
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中国矿业大学安全工程学院,江苏 徐州 221116 中国矿业大学安全工程学院,江苏 徐州 2211
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本文采用试验测试的方法,系统研究了低煤级煤质的基本物理化学结构、煤体储层的地质特征,探讨了低阶煤对瓦斯吸附解吸的作用规律,并以此为基础构建了低煤级煤层考虑甲烷吸附解吸特征的Shi-Durucan渗透率动态变化模型,从煤的含气性、膨胀收缩效应及应力变化等角度探索了煤层渗透率、煤体压缩系数、储层表皮系数及煤体兰氏体积等关键参数对地面井瓦斯产气的基本规律.研究结果显示,煤层气藏对储层渗透率较为敏感,产气速率、产水速率、累计产气量与渗透率成正相关;煤体压缩系数对产气速率影响不显著,产气速率与压缩系数呈负相关,即压缩系数越小,产气速率相对较大,压缩系数越大,产气速率相对较小;表皮系数对产气、产水速率峰值有较大影响,但对峰值后期产气速率影响不大,对累计产气量有一定的影响,在一定阶段时间内累计产气随表皮系数增大而减少;而兰氏体积大时,其产气速率、累计产气量明显较高.研究结果对于低煤级煤层瓦斯地面规模化开发具有重要的指导意义.
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本文以潘一东煤矿1252(1)工作面为例,针对深井煤层群首采层开采卸压瓦斯涌出量大的特点,基于通风形式与抽采来源,优选卸压瓦斯技术和方法,提出了阶段性留巷Y形通风方式,基于首采层采场应力演化特征,结合卸压煤层底板巷、地面钻井、留巷埋管尾抽、高位钻孔等方法,优化卸压瓦斯抽采技术,总结分析了各种瓦斯抽采方法的效果及特点.1252(1)工作面回采期间,绝对瓦斯涌出总量最高达130.2m3/min,平均为
针对煤矿深部软弱围岩地应力难以测量的技术难题,基于深部围岩在高应力作用下具有强流变性的特点,提出了一种地应力测试新方法——流变应力恢复法地应力测试技术.该方法的提出给予如下假设:在深部巷道软弱围岩中钻孔埋设岩石压力传感器,由于围岩的强流变特性,传感器附近围岩的应力会随时间逐渐恢复,传感器感受到的应力随时间逐渐上升并最终趋于稳定,可以根据传感器的实测应力来分析围岩的初始应力状态和巷道围岩应力分布的演
基于煤与瓦斯动力灾害发生能量差异及属性分类,对口孜东千米深井首采区特厚13-1煤层煤与瓦斯突出、冲击地压危险属性类别进行了鉴定,同时对该矿13-1煤层首采111303综采面采前动力危险进行了区域预测,按照"区域措施先行、局部措施补充"原则试验了"瓦斯预抽达标、注水降冲有效"的复合区域措施及支架工作阻力在线监测、钻屑法工作面动力危险预测、强化支护、控制回采速度等综合防治措施,有效地防止了高地应力主导
为了研究含瓦斯煤在流—固耦合作用下瓦斯渗流规律,将基于多孔介质的有效应力原理引入含瓦斯煤岩的变形控制方程;考虑到煤岩骨架、气体的可压缩性,推导出了煤岩孔隙率、渗透率动态变化方程;根据质量守恒方程、达西渗流原理,并考虑瓦斯气体渗流中的滑脱效应,得到了改进的瓦斯渗流方程.以上方程就构成了含瓦斯煤岩流—固耦合渗流控制方程.采用多场耦合数值分析软件对瓦斯钻孔抽采过程进行数值模拟分析,得到了瓦斯压力、孔隙率
根据潘二煤矿深部近距离煤层群8煤和6煤地质与开采技术条件,设计并开展了下行卸压开采三维数值模拟和二维相似材料模拟试验,系统分析了8煤和6煤开采采动应力、岩层运移及煤柱对采动应力演化的影响规律.试验分析获得了8煤留设煤柱开采和6煤连续开采过程中覆岩运移、支承压力分布和顶板来压特征及煤柱对矿压特征的影响规律.研究表明,不规则煤柱引起的残余支承压力与采动支承压力的叠加是导致工作面片帮、冒顶严重的关键因素
本文对处于高地应力条件下的隧道，采用模型试验的方法模拟全断面一次快速开挖，以研究硐壁瞬时失去原有岩体的支承，是否会产生卸载应力波以及其在岩体内的传播过程，以及突然卸载后，巷道周围岩体的破坏形态。研究表明:对圆形巷道突然卸掉原岩对硐壁的支撑力,不会对硐壁造成冲击,围岩内未产生拉伸波动现象,没有产生应力冲击波在模型体传播的现象;巷道围岩不会产生破坏,也没有产生明显的内缩变形;但会引起径向应变和环向应变
以淮南矿区地面瓦斯抽采工程实践取得的大量资料为基础,结合物探测井和透孔成果,分析了保护层开采条件下地面瓦斯抽采井井孔破坏特征、井孔受力与破坏形式及井孔破坏的影响控制因素,结果表明:采动影响下地面瓦斯抽采井破坏以错断和变形为主,主要发生在松散层下部厚黏土层内部和基岩段中上部的软硬性交界面;岩层的层间滑移、非均布挤压和离层是造成地面瓦斯抽采井破坏的根本原因,层面的滑移规律和岩层力学特性是井孔受力、变形
针对深部矿井超高地应力作用下,岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的巷道支护难题,以埋深大于1200m的大倾角、复合岩层、穿层巷道为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深井大倾角岩巷围岩控制技术进行研究.根据理论分析、数值计算、井下类似巷道围岩破坏特征分析,提出深井大倾角岩巷全断面强力复合支护与巷道关键部位强化支护的设计理念.通过
为分析地应力对煤巷掘进突出的影响机制,采用有限差分方法分析了原岩应力分布及采掘进尺对巷道端头地应力分布及演化的影响.各向应力相等时,在巷道端头2m附近产生应力集中,一次掘进2m时应力变化最大;当各向应力不相等,且最大应力垂直于巷道轴线方向时,在巷道端头3m位置发生应力集中,应力集中系数约1.4,降低了沿巷道轴线方向透气性,阻碍瓦斯流动,巷道一次掘进3m时应力变化最大,巷道端头应力变化越大,能量释放
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