深部巷道煤与瓦斯突出及冲击演化特征试验研究 被引量：20

1

作者 唐巨鹏 张昕 +1 位作者 潘一山 郝娜 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1081-1092,共12页

为进一步揭示煤与瓦斯突出两相流冲击破坏机制,利用自主研制的真三轴煤与瓦斯突出巷道模拟试验系统,以阜新孙家湾突出煤层为研究对象,制作型煤试件,开展不同埋深(1000,1200,1400,1600,1800,2000 m)下深部巷道煤与瓦斯突出模拟试验,定义... 为进一步揭示煤与瓦斯突出两相流冲击破坏机制,利用自主研制的真三轴煤与瓦斯突出巷道模拟试验系统,以阜新孙家湾突出煤层为研究对象,制作型煤试件,开展不同埋深(1000,1200,1400,1600,1800,2000 m)下深部巷道煤与瓦斯突出模拟试验,定义试验突出临界瓦斯压力状态下的相对突出强度为单位突出强度,分析临界瓦斯压力、单位突出强度与埋深之间的关系,得到临界瓦斯压力、有效应力与冲击参数(冲击力峰值、到达峰值时间、突出持续时间)之间的变化规律,基于突出冲击波阵面速度公式,反演冲击气流在模拟巷道内的传播速度。研究结果表明:(1)突出启动时,高压瓦斯裹挟煤粉剧烈喷出,不同埋深下突出煤粉均在距突出口0~6.45m区间聚集,随埋深增大,煤粉集中区质量占比增大,随突出距离增加,煤粉质量占比逐渐减小,表明突出能量随突出距离逐渐衰减,且突出后煤粉沉降具有分选特征;(2)随埋深增大,临界瓦斯压力减小,单位突出强度逐渐增大,且埋深越大,变化幅度越大,表明深部煤与瓦斯突出阈值低,易诱发和强度大的特性;(3)冲击力在巷道内演化经历了“上升→峰值→降低”过程,呈现“波峰效应”,冲击气流传播速度在361.61~379.13 m/s,表现出明显的湍流特性,埋深越大,湍流特性越不明显;(4)临界瓦斯压力和有效应力对冲击参数有显著影响,冲击力峰值与临界瓦斯压力呈指数增长,与有效应力呈线性递减关系;到达峰值时间随临界瓦斯压力增大减小,随有效应力增大而增大;突出持续时间随临界瓦斯压力增大而增大,随有效应力增大而减小。 展开更多

关键词 采矿工程 煤与瓦斯突出 巷道 冲击力 临界瓦斯压力 有效应力

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煤层瓦斯钻孔有效抽采半径研究 被引量：15

2

作者 邹士超 辛嵩 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期53-59,共7页

为预测煤矿瓦斯治理中钻孔有效抽采半径,以贵州省四季春煤矿6号煤层为例,建立钻孔周围单元体瓦斯渗流模型,理论推导径向流场瓦斯压力分布特性,采用Comsol数值模拟得到不同抽采时间沿钻孔径向瓦斯压力分布云图;根据理论推导和数值模拟数... 为预测煤矿瓦斯治理中钻孔有效抽采半径,以贵州省四季春煤矿6号煤层为例,建立钻孔周围单元体瓦斯渗流模型,理论推导径向流场瓦斯压力分布特性,采用Comsol数值模拟得到不同抽采时间沿钻孔径向瓦斯压力分布云图;根据理论推导和数值模拟数据,结合临界瓦斯压力(0.5 MPa),得出有效抽采半径,并现场试验验证。结果表明:理论与模拟有效抽采半径结果相对误差率均小于10%,准确性较好;有效抽采半径与抽采时间线性相关,因现场实测有效抽采半径较为复杂,通过理论和数值模拟方法可预测有效抽采半径,为井下瓦斯的治理钻孔瓦斯抽采提供参考。 展开更多

关键词 钻孔瓦斯 抽采半径 临界瓦斯压力 渗流模型 钻孔间距

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高地应力条件煤与瓦斯突出模拟试验研究 被引量：10

3

作者 唐巨鹏 任凌冉 +1 位作者 潘一山 张昕 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期113-121,共9页

深部煤与瓦斯突出发生机理必然与浅部存在显著差异,将辽宁某矿12煤层型煤作为研究对象,采用自主研发的可同时施加轴压、围压、孔隙压的煤与瓦斯突出全过程模拟装置,以轴压模拟上覆岩层应力作用,围压模拟围岩应力作用,孔隙压模拟气体压力... 深部煤与瓦斯突出发生机理必然与浅部存在显著差异,将辽宁某矿12煤层型煤作为研究对象,采用自主研发的可同时施加轴压、围压、孔隙压的煤与瓦斯突出全过程模拟装置,以轴压模拟上覆岩层应力作用,围压模拟围岩应力作用,孔隙压模拟气体压力,进行了埋深分别为1100、1300、1500、1700、1900、2100、2300和2500 m的高地应力条件煤与瓦斯突出模拟试验并验证了其可靠性,定义单位气体压力突出煤粉质量为相对突出强度,得到相对突出强度、临界气体压力与埋深关系规律。结果发现:①深部煤与瓦斯突出特征与浅部存在明显差异,突出煤粉分布呈喇叭形,主要集中在15~25 m内,突出煤粉质量占比达52%~63%;②深部煤与瓦斯突出相对突出强度和临界气体压力变化趋势具有2阶段特征,存在分界深度为1700 m,埋深1100~1700 m为剧烈变化阶段,埋深1700~2500 m为缓慢变化阶段;③深部煤与瓦斯突出瞬时气体压力具有“台阶效应”,台阶效应持续时间随埋深增大而减小,在埋深2500 m时台阶效应消失,说明此时煤与瓦斯突出具有更大的突出危险性。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 埋藏深度 煤粉分布 相对突出强度 临界气体压力 高地应力

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冲击地压和瓦斯突出复合灾害发生机理研究 被引量：4

4

作者 李忠华 张莹 梁影 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期95-103,共9页

为研究高瓦斯煤层冲击地压-瓦斯突出复合灾害问题,以高瓦斯煤层圆形断面巷道为例,以阜新恒大煤矿高瓦斯厚煤层运输平巷为工程背景,通过分析得到了冲击地压-瓦斯突出复合灾害的发生条件,分析了相关因素对临界塑性区半径和临界载荷的影响... 为研究高瓦斯煤层冲击地压-瓦斯突出复合灾害问题,以高瓦斯煤层圆形断面巷道为例,以阜新恒大煤矿高瓦斯厚煤层运输平巷为工程背景,通过分析得到了冲击地压-瓦斯突出复合灾害的发生条件,分析了相关因素对临界塑性区半径和临界载荷的影响。结果表明:临界塑性区半径随模量比增大而增大,随泊松比增大而减小,随剪胀角增大而减小,随内摩擦角增大而减小;临界载荷随模量比增大而增大,随泊松比增大而减小,随剪胀角增大而减小,随内摩擦角增大而增大,随黏聚力增大而线性增大,随有效应力系数增大而线性增大,随支护阻力系数增大而线性增大,随原始瓦斯压力增大而线性增大,随巷道内壁瓦斯压力增大而线性减小,随瓦斯压力差的增大而增大。 展开更多

关键词 高瓦斯煤层 复合灾害 临界塑性区半径 临界载荷 瓦斯压力 支护阻力

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李子垭煤矿南二井K_(1)煤层区域突出预测指标临界值考察

5

作者 邓华易 《能源与环保》 2023年第3期123-127,共5页

随着矿井开采深度的增加,煤层突出危险性越来越严重,已成为严重威胁矿区安全生产的主要问题之一。区域突出危险性预测是保障煤矿安全生产的前提,而区域突出预测指标临界值的确定决定了突出预测的精准程度。为准确考察确定李子垭煤矿南二... 随着矿井开采深度的增加,煤层突出危险性越来越严重,已成为严重威胁矿区安全生产的主要问题之一。区域突出危险性预测是保障煤矿安全生产的前提,而区域突出预测指标临界值的确定决定了突出预测的精准程度。为准确考察确定李子垭煤矿南二井K_(1)煤层区域突出危险性预测指标临界值,结合矿井实际情况,通过大量历史数据统计分析、实验室研究及现场实验等方法,综合分析确定了区域预测指标瓦斯压力P和瓦斯含量W临界值分别为0.74 MPa和7 m^(3)/t。区域预测指标临界值的确定,为李子垭煤矿南二井K_(1)煤层瓦斯治理和安全、高效生产提供了保障,同时可为类似矿井和煤层开展区域突出危险性预测指标临界值考察提供参考。 展开更多

关键词 区域突出危险性 预测指标 临界值 瓦斯压力 瓦斯含量

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不同力学特性煤体突出临界瓦斯压力研究

6

作者 王大龙 崔聪 +8 位作者 李永元 孙福龙 陈存强 汪义龙 舒龙勇 谭家贵 李克相 郭建忠 刘自兵 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第9期191-194,共4页

为研究煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值,构建了力学特性主导下突出临界瓦斯压力理论模型,揭示了突出发生实质是推动力和阻碍力之间的博弈。通过自主研发的煤与瓦斯突出模拟实验装置开展了不同力学特性条件下煤与瓦斯突出模拟实验,并通过煤... 为研究煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值,构建了力学特性主导下突出临界瓦斯压力理论模型,揭示了突出发生实质是推动力和阻碍力之间的博弈。通过自主研发的煤与瓦斯突出模拟实验装置开展了不同力学特性条件下煤与瓦斯突出模拟实验,并通过煤与瓦斯突出事故数据分析验证了突出临界瓦斯压力理论模型的合理性。煤体的弹性模量、泊松比、内摩擦角及残余应力对煤与瓦斯突出起到主导作用,其中煤体自身的残余应力越大、弹性模量越大,泊松比越小,临界瓦斯压力越大,即煤体较硬时,越不容易发生突出;煤体自身的内摩擦角越大,临界瓦斯压力越大,即煤岩之间的摩擦阻力越大,越不容易发生突出。该研究可快速判断不同力学特性煤层发生突出瓦斯压力临界值,对于保证煤矿的安全生产具有重要的理论指导意义。 展开更多

关键词 突出 理论模型 力学特性 临界瓦斯压力 突出预测

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鄂尔多斯盆地煤层气实际产气压力分析 被引量：2

7

作者 薛晓辉 丁安徐 +1 位作者 程伟 龚月 《中国煤层气》 2013年第1期10-13,25,共5页

煤层气临界解吸压力由煤的等温吸附实验得出,可以预测煤层气排采过程中的产气压力。结合煤层气赋存条件、等温吸附理论模型、临界解吸压力计算原理等,分析临界解吸压力实验值计算过程中的各步骤及其影响,根据已知地质资料、区域概况,总... 煤层气临界解吸压力由煤的等温吸附实验得出,可以预测煤层气排采过程中的产气压力。结合煤层气赋存条件、等温吸附理论模型、临界解吸压力计算原理等,分析临界解吸压力实验值计算过程中的各步骤及其影响,根据已知地质资料、区域概况,总结区域误差规律。分析表明,鄂尔多斯盆地延川南区块煤层气临界解吸压力实验值普遍小于实际产气压力,差值在1.48～3.11MPa之间,统计平均差值为2.36MPa;基于修正参数进行了实例分析,验证了分析结果。根据区域数据资料分析,对区块内临界解吸压力进行统计,提出修正参数,优化实验结果,为煤层气的开发及排采提供更加可靠的依据。 展开更多

关键词 鄂尔多斯盆地 煤层气 临界解吸压力 实际产气压力

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湿煤样钻屑瓦斯解吸指标临界值研究及应用 被引量：2

8

作者 刘志伟 《中国煤炭》 2018年第11期105-107,118,共4页

为了提高湿煤样钻屑瓦斯解吸指标预测工作面突出危险性的可靠性,以铁法矿区大隆煤矿13#煤层为研究对象,实验室测定了该煤层不同瓦斯压力和含水率条件下钻屑瓦斯解吸指标Δh2;通过对同一瓦斯压力,不同含水率条件下Δh2指标变化规律及数... 为了提高湿煤样钻屑瓦斯解吸指标预测工作面突出危险性的可靠性,以铁法矿区大隆煤矿13#煤层为研究对象,实验室测定了该煤层不同瓦斯压力和含水率条件下钻屑瓦斯解吸指标Δh2;通过对同一瓦斯压力,不同含水率条件下Δh2指标变化规律及数据拟合分析,得出瓦斯压力相同条件下,Δh2与含水率呈现对数拟合关系;基于该相关关系对湿煤样含水率以及瓦斯压力临界值分析,确定大隆煤矿13#煤层湿煤样钻屑瓦斯解吸指标Δh2的临界值,对提高工作面预测的准确性和保障安全生产具有重要意义。 展开更多

关键词 湿煤样 解吸指标 含水率 临界值 瓦斯压力

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高压气体诱发煤岩动力破坏的实验研究 被引量：1

9

作者 丁言露 岳中琦 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期643-651,共9页

为了研究高压气体对煤岩材料变形破坏的作用,自主设计并制造了含高压气体煤岩实验装置,通过测量气体泄压作用诱发的煤岩动力破坏现象,研究了高压气体对煤岩材料变形破坏的作用。实验表明,当气体泄压速率小时,煤岩仅会出现轻微变形;当气... 为了研究高压气体对煤岩材料变形破坏的作用,自主设计并制造了含高压气体煤岩实验装置,通过测量气体泄压作用诱发的煤岩动力破坏现象,研究了高压气体对煤岩材料变形破坏的作用。实验表明,当气体泄压速率小时,煤岩仅会出现轻微变形;当气体泄压速率大时,煤岩会产生破裂和破碎现象。同时发现煤岩的破坏程度不仅取决于气体的泄压速率,还取决于孔隙气体的压强。当气体泄压速率和气体压强都达到一定临界值时,煤岩才会发生剧烈破碎。通过气体压强与应变之间的关系,确定了煤岩发生破裂和破碎的临界气体压强。 展开更多

关键词 气体泄压 变形 破裂 破碎 临界气压

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钻屑瓦斯解吸指标临界值实验研究 被引量：7

10

作者 贾东旭 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2013年第8期4-7,共4页

针对钻屑瓦斯解吸指标临界值选取不合理、现场又难以考察的问题,在实验室测试了不同压力下钻屑瓦斯解吸指标K1,测试结果表明:钻屑瓦斯解吸指标随瓦斯压力的改变呈现出幂函数式变化,最小突出瓦斯压力下,煤的坚固性系数越小,钻屑瓦斯解吸... 针对钻屑瓦斯解吸指标临界值选取不合理、现场又难以考察的问题,在实验室测试了不同压力下钻屑瓦斯解吸指标K1,测试结果表明:钻屑瓦斯解吸指标随瓦斯压力的改变呈现出幂函数式变化,最小突出瓦斯压力下,煤的坚固性系数越小,钻屑瓦斯解吸指标越大;钻屑瓦斯解吸指标临界域为[0.62,0.76]。采用"三率"法对0.6 mL/(g.min1/2)作为3#煤层瓦斯解吸指标临界值进行了验证,结果表明0.6 mL/(g.min1/2)作为3#煤层瓦斯解吸指标临界值是合理的。 展开更多

关键词 突出危险性预测 钻屑瓦斯解吸指标 三率法 临界值 始突瓦斯压力

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基于瓦斯吸附-解吸试验确定瓦斯含量临界值 被引量：6

11

作者 陈亮 刘明举 +2 位作者 吴兵 王印凯 王超 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第7期57-60,共4页

为了确定瓦斯含量临界值,以预测煤与瓦斯突出区域,提出了基于瓦斯吸附-解吸试验的瓦斯含量临界值确定方法。通过瓦斯吸附-解吸试验建立了瓦斯压力、瓦斯含量与钻屑瓦斯解吸指标Δh2的关系式,得出平煤一矿丁6煤层Δh2的临界值为160 Pa,... 为了确定瓦斯含量临界值,以预测煤与瓦斯突出区域,提出了基于瓦斯吸附-解吸试验的瓦斯含量临界值确定方法。通过瓦斯吸附-解吸试验建立了瓦斯压力、瓦斯含量与钻屑瓦斯解吸指标Δh2的关系式,得出平煤一矿丁6煤层Δh2的临界值为160 Pa,进而计算出Δh2取临界值时对应的最小瓦斯含量为5.04 m3/t,这与通过朗格缪尔公式法初步确定的瓦斯含量临界值5 m3/t具有较好的一致性。工程应用验证了基于瓦斯吸附-解吸试验的瓦斯含量临界值确定方法的合理性。 展开更多

关键词 区域预测 瓦斯含量临界值 瓦斯吸附-解吸试验 瓦斯压力

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不同煤阶区域预测瓦斯含量临界值的实验研究及应用——以安阳矿区龙山矿无烟煤和大众矿贫煤为例 被引量：5

12

作者 孙丽娟 聂百胜 郝富昌 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期101-106,共6页

为了提高对瓦斯突出区域预测的准确性,确定合理的瓦斯含量临界值,分析了不同煤阶煤的吸附特征,搭建了具有温控功能的大质量煤样瓦斯吸附解吸实验系统。实验分析了瓦斯含量、瓦斯压力和钻屑瓦斯解吸指标的相互关系,确定出了不同煤阶瓦斯... 为了提高对瓦斯突出区域预测的准确性,确定合理的瓦斯含量临界值,分析了不同煤阶煤的吸附特征,搭建了具有温控功能的大质量煤样瓦斯吸附解吸实验系统。实验分析了瓦斯含量、瓦斯压力和钻屑瓦斯解吸指标的相互关系,确定出了不同煤阶瓦斯含量临界值。结果表明:①煤的变质程度越高,煤吸附甲烷的能力越强,区域预测瓦斯含量临界值就越高;②龙山矿无烟煤吸附常数(a)值为43.224～45.013m3/t,瓦斯压力为0.74MPa时对应的瓦斯含量最低为10.9m3/t,Δh2为200Pa对应的瓦斯含量最低为10.8m3/t,确定其瓦斯含量临界值为10.0m3/t;③大众矿贫煤a值为30.813～33.85m3/t,瓦斯压力0.74MPa对应的瓦斯含量最低为9.04m3/t,Δh2为200Pa对应的瓦斯含量最低为9.3m3/t,考虑到该矿煤质松软,确定其临界值为8.0m3/t。现场跟踪考察结果表明,所确定的瓦斯含量临界值安全可靠,该研究成果可为其他类似矿区提供借鉴。 展开更多

关键词 瓦斯含量临界值 区域预测 煤与瓦斯突出 瓦斯压力 钻屑瓦斯解吸指标 构造煤

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