煤层注碱治理矿井硫化氢涌出危害研究

为治理煤矿井下硫化氢涌出危害,根据矿井硫化氢动态涌出规律,提出采用煤层注碱治理硫化氢的方法。根据煤炭回采速度和硫化氢涌出浓度,推导注碱参数关系式。以山西某矿E902工作面为典型案例进行现场注碱试验,研究硫化氢涌出规律及煤层注小苏打(Na HCO3)溶液治理硫化氢的效果。监测发现注碱57 h后,注碱孔6 m范围内硫化氢体积分数降低0.001%~0.003%;钻孔注碱时,距工作面26~58 m注入流量较稳定。结果表明:煤层注Na HCO3碱溶液能有效降低硫化氢涌出浓度。     

钻屑法测定煤层H_2S含量

为了测定煤层硫化氢(H2S)含量,防治矿井H2S涌出,提出一种通过钻屑法测定煤层H2S含量的方法。在未受采动影响的新鲜煤壁,采用钻屑法取样,通过测定煤样H2S解吸量、取样过程损失量和H2S残存量确定煤层H2S含量。根据溶于水中H2S的p H值和色谱分析解吸气体中H2S体积分数,确定H2S解吸量;根据煤样解吸规律和气样H2S体积分数,确定H2S损失量;根据色谱分析残存气体中H2S体积分数,确定其残存量。用此方法,对山西某矿H2S涌出煤层进行现场和实验室测定。研究表明,该矿H2S含量为(4.465~6.701)×10-3m3/t。钻屑法测定煤层H2S含量是可行的,可以为矿井H2S治理提供基础数据。     

采空区瓦斯涌出的回采速度效应分析

为了深入了解煤层开采时工作面回采速度对采空区瓦斯涌出的影响,提高矿井采空区瓦斯治理能力,保障矿井安全生产,通过建立数学模型并采用COMSOL有限元分析软件建立不同回采速度采空区瓦斯涌出模型,开展数值模拟试验,研究不同回采速度下采空区瓦斯涌出规律及分布情况。结果表明:不同回采速度下采空区相同深度的瓦斯浓度呈梯度增长;通过对现场采空区回采速度数据进行归类平均后,降低其他因素对采空区瓦斯涌出的影响后,采空区瓦斯涌出量与回采速度线性相关性从0.60提高至0.94,表明回采速度越快,采空区瓦斯涌出速度越快,采空区瓦斯涌出量越大。研究结果揭示了煤层开采过程中回采速度对采空区瓦斯涌出的影响规律,为现场优化回采速度及抽采参数提供了理论指导。     

风幕封闭的综掘面硫化氢治理技术研究与应用

为解决综掘面掘进过程中硫化氢涌出影响矿井安全生产的问题,现场测试分析晋牛矿8116综掘面硫化氢的分布特征,提出利用风幕风机封闭综掘断面,防止硫化氢外溢的治理方案;依据势流叠加原理和流体力学理论,建立空间受限条件下风幕风机流场的数学模型;为验证该模型的正确性,在模拟巷道进行风幕射流速度衰减试验。结果表明:风幕风速随着射流距离的增加不断衰减,且呈现先急后缓的变化趋势,数学模型所计算出的理论风速与实测风速基本一致;径向射流风幕需要封闭的空间断面内,实测风速都在2. 7 m/s以上,能有效抑制硫化氢向外逸散。通过井下工程应用,该装置可使掘进机司机处的硫化氢体积分数由43. 5×10~(-6)降至3. 2×10~(-6),治理效果显著。     

张集矿综采工作面瓦斯治理措施及效果分析

张集矿属于煤与瓦斯突出矿井,针对目前所开采的17266工作面地质构造条件复杂、瓦斯涌出量大、处于突出危险区等瓦斯治理难题,采取"风排瓦斯、高抽巷穿层钻孔抽采、运输巷、回风巷顺层钻孔抽采和上隅角埋管抽采"等瓦斯综合治理措施,用分源预测法得出工作面绝对瓦斯涌出量为30.3 m3/min。结果表明,工作面的主要瓦斯涌出来源为本煤层瓦斯涌出。工作面风排瓦斯量11.0 m3/min,工作面瓦斯抽采率达63.0%以上。     

加大加强通风量对防止煤矿瓦斯爆炸的副作用

分析产生瓦斯爆炸的基本条件,指出在绝对瓦斯涌出量为5～75m3/min或更大的轻度瓦斯突出的异常情况下,风筒送入的风与突出的瓦斯混合,会在较长巷道内形成大量的瓦斯浓度处于爆炸上限与下限之间的可爆混气.风量越大,形成的可爆混气体积越大,如400m3/min的风量在2 min内就可形成≥842 m3的可爆混气.遇火源可发生强烈的爆炸甚至爆轰,造成较大的伤亡甚至整个矿井内大部分人员死亡.这表明,加大加强的风量对防止煤矿瓦斯爆炸起副(反)作用.这种副作用已在试验巷道用天然气爆炸试验中得到证明.目前煤炭界采取的各种措施不能有效地消除加大加强风量引起的副(反)作用.提出了2种消除副作用的措施,即瓦斯传感器断电与复电方法和抽吸方法,并经试验证明是有效的.     

新疆矿区煤矿瓦斯排放现状与趋势分析

为获得新疆矿区当前生产规模对应的瓦斯排放基量,调查了研究矿区生产矿井的瓦斯排放现状.根据各矿区2004-2006年生产矿井的开采煤层、生产水平、生产规模和瓦斯排放等参数,对不同矿区和煤田进行了统计分析,计算了新疆矿区当前生产规模对应的瓦斯排放总量,同时对重点瓦斯防治矿区和一般瓦斯防治矿区进行了分类.调查结果表明,新疆矿区煤矿平均吨煤相对瓦斯涌出量由2004年的2.82m3/t增加到2006年的3.09 m3/t,呈逐年递增趋势; 新疆矿区2004-2006年的年平均瓦斯(CH4)排放量为1.05×108 m3/a;准南煤田(I)和塔北煤田(VI)的平均绝对瓦斯涌出量分别占全疆绝对瓦斯涌出总量的64.82%和15.19%,为相对瓦斯富集区,也是当前瓦斯防治的重点区域.按照矿区3年平均绝对瓦斯涌出量(大于1.00m3/min)或平均相对瓦斯涌出量(大于5m3/t)将新疆矿区分为重点瓦斯防治矿区和一般瓦斯防治矿区,并提出了瓦斯分类治理的具体建议.应用灰色系统理论,结合调查数据分别求解了新疆矿区原煤产量与绝对瓦斯涌出量的GM[1,1]预测模型.本研究为新疆煤炭资源后续规模开发过程中的相关环境决策和节能减排政策的实施提供了依据.     

技术攻关 消除“突出”

淮北矿业集团公司朱仙庄矿位于安徽省淮北平原中部,属宿东煤田,是国有重点煤矿,年产能180万t。蕴藏的煤炭为良好的炼焦配煤,主要供应国内钢铁工业及其它工业用户。朱仙庄煤矿为煤与瓦斯突出矿井,矿井绝对瓦斯涌出量为40．32m^3／min,相对瓦斯涌出量10．47m^3／t,矿井可采煤层有7、8、10号煤层,主采煤层为8号煤层。8号煤层一水平各工作面瓦斯压力在0．3～1．7MPa,瓦斯含量在4～8m^3／t。二水平瓦斯压力达2．7～6．1MPa,瓦斯含量为10．54～15．07m^3／t。既有高瓦斯危害,又有煤与瓦斯突出危险。     

五阳煤矿深孔预裂爆破预抽煤层瓦斯的试验研究

为了解决五阳煤矿3#煤层采掘工作面瓦斯涌出量大、瓦斯超限、抽采效果差等问题,提出了深孔预裂爆破预抽煤层瓦斯的治理方法,并在试验矿井7603采煤工作面进行了现场试验;同时确定了五阳煤矿深孔预裂爆破的钻孔布置参数,并对爆破前后的抽采瓦斯浓度、抽采量进行现场考察分析。现场实践表明,深孔预裂爆破能够有效提高煤层的透气性、瓦斯抽采浓度和抽采量,减少抽采时间,为矿井开展深孔预裂爆破预抽瓦斯技术措施提供实践经验和技术支持。     

集贤煤矿瓦斯地质规律主控因素分析

为获得集贤煤矿的矿井瓦斯地质规律,对2007-2009年集贤煤矿的地质资料和瓦斯涌出量数据进行收集整理.在此基础上运用区域构造演化和瓦斯地质理论,分析集贤矿区地质构造演化及分布特征对瓦斯的控制影响.结果表明,集贤煤矿煤层的裂隙发育、高渗透性的顶底板砂岩岩性对瓦斯赋存的控制影响较小,不考虑为集贤煤矿瓦斯地质规律主控因素;而矿井构造、煤层埋深、岩浆岩侵入等因素对瓦斯赋存的控制影响较大,基本上为集贤煤矿瓦斯地质规律的主控因素.     

高压空气爆破低透气性煤层增透技术应用研究

针对低透气性煤层瓦斯抽采率低的问题,依据爆破理论,提出高压空气爆破冲击煤体技术,通过改变煤体的渗透性系数以提高煤层瓦斯抽采率。研制高压空气爆破成套装备,在淮南丁集煤矿实施井下高压空气爆破煤层试验,对比爆破孔瓦斯流量变化,分析增透效果。地面爆破试验结果显示:煤体试件被破坏,爆破区域内的裂缝增多,相互贯穿至样品表面,渗透性系数改变巨大。井下煤层爆破试验结果显示:试验煤层透气性得到较大改善,观测孔的瓦斯涌出量与抽采量均明显增加,部分孔的瓦斯流量增幅达55.56%,抽采瓦斯纯量最大提高了400.65%。     

煤矿瓦斯涌出量预测的隐层递归反馈Elman模型

为更有效预测回采工作面绝对瓦斯涌出量,基于Lyapunov稳定性原理,改进Elman模型的递归部分。选取煤层瓦斯含量、煤层埋藏深度、煤层厚度、煤层倾角、采高、日工作进度、工作面长度、工作面采出率、邻近层瓦斯含量、邻近层厚度、邻近层间距、开采强度和层间岩性作为监测指标,对某矿16个学习样本进行训练,建立隐层递归反馈(HRF)Elman预测模型。利用矿井监测数据检验预测模型。试验结果表明,用HRF Elman模型能够有效地预测出瓦斯涌出量,预测结果相对误差为1.6%~3.41%,平均相对误差为2.45%,相比传统的Elman模型,预测精度和效率都有所提高。     

一通三防治理瓦斯

井下瓦斯抽放钻场寺河矿是晋煤集团一座具有20世纪90年代后期国际先进水平的特大型现代化矿井,但也是一座高瓦斯矿井,矿井绝对瓦斯涌出量高达337.8m3/min,相对瓦斯涌出量为27.88m3/min,所拥有的先进的生产设备能不能发挥出效益,关键是瓦斯治理。寺河矿井的员工基本上是从低瓦斯     

沙曲矿4#煤层井下瓦斯抽采技术

沙曲矿为近距离煤层群开采矿,4#煤层为高瓦斯有突出危险煤层,为防止工作面回采时出现瓦斯超限或发生突出危险,并将瓦斯资源加以有效利用,通过在采前、采中及采后分别实施本煤层、邻近层及采空区瓦斯抽采措施,实现平均瓦斯抽采量分别达12.89m3/min、22 m3/min与10 m3/min。采用沿空留巷Y型通风方式,平均配风量3 300 m3/min,实现风排瓦斯量15~20 m3/min,占涌出量的44%。24207工作面回采时,回风瓦斯体积分数稳定在0.4%~0.6%,未发生上隅角瓦斯超限或煤与瓦斯突出现象,日产量由初期的800 t/d提高至3 600 t/d。     

煤与瓦斯突出矿井防治“三超前”

重庆松藻煤电有限责任公司（以下简称“松藻煤电公司”）是我国西南最大的无烟煤生产基地,现有6对生产矿井,矿区煤系地层为二叠系龙潭组,含煤5～14层,所开采的煤田保有储量6亿多t。煤层瓦斯压力4．5～10．5MPa,矿井平均绝对瓦斯总涌出量85．26m^3／min、最大151．17m^3／min,矿井平均相对瓦斯总涌出量71．27m^3／t、最大108．7m^3／t,为严重的煤与瓦斯突出矿井。     

均压通风防灭火实践

华蓥山矿务局绿水洞矿投产于1981年12月,井田范围内有红旗、东风等小煤窑23个,其开采范围走向长7500m,倾斜宽550m,开采面积约412.5万m~2。该矿煤层厚0.89～2.92m,属自燃发火煤层,发火期3～6个月,按沼气涌出等级属高沼气矿井,煤尘具有爆炸性。其通风方式为中央分列抽出式,当时矿井负压为1.15kPa,排风量为5500m~2/min。     

斌郎煤矿401采区预抽瓦斯试验及治理利用建议

基于斌郎煤矿401采区瓦斯地质情况,参照相关规范计算并预测了采区瓦斯储量和瓦斯涌出量,预测值分别为15.08 Mm3和7.84 m3/min,以此为依据初步分析确定了该采区抽采瓦斯的必要性与可行性。为进一步掌握煤层预抽瓦斯的可行性,在401采区北端沿内连煤层掘进1条长度为309 m的瓦斯专用巷道。通过在±0西北大巷实施穿层钻孔和在采区内连煤层掘煤巷道实施顺层钻孔2种钻采方式,进行了采区瓦斯预抽试验。试验共实施了6个穿层孔和6个顺层孔,临孔间距分别为6 m和5 m,测得12个孔的平均单孔瓦斯流量和平均瓦斯体积分数分别为0.091 m3/min和47%,获得了较好的瓦斯预抽效果。综合分析采区瓦斯主要参数的预测结果和瓦斯预抽试验数据,提出了"以首先开采外连煤层并同时抽采内连煤层的卸压瓦斯为主,必要时预先抽采煤层瓦斯和围岩裂隙中瓦斯"的采区瓦斯治理方案和将U型通风变更为Y型通风的建议。参考相似矿井的瓦斯利用经验对瓦斯发电的投入及产出进行了预算和评估,将发电机功率初步确定为500 kW。     

浅埋房式采空区覆岩结构及对下位煤层开采的影响

房式采空区留设大量不同尺寸煤柱,采场覆岩结构复杂。为了研究霍洛湾矿浅埋2-2煤层房式采空区覆岩结构特征及其对下位3~(-1)煤层开采的影响,应用理论分析、数值计算、相似材料模拟等方法,确定了2-2煤层房式采空区覆岩结构类型,揭示了不同类型覆岩结构应力场分布特征及其对3~(-1)煤层矿压显现的影响特征。结果表明:2-2煤层房式采空区覆岩结构分为房柱稳定覆岩结构、房柱失稳覆岩结构、20 m煤柱覆岩结构、50 m煤柱覆岩结构4类;在房柱稳定、房柱失稳覆岩结构下3~(-1)煤层处于卸压状态,垂直应力降低8%~14.3%,在20 m煤柱、50 m煤柱覆岩结构下3~(-1)煤层处于应力集中状态,垂直应力增加5%~32%;揭示了3~(-1)煤层开采时不同覆岩结构下工作面超前支承力分布特征,在20 m煤柱、50 m煤柱、房柱稳定及房柱失稳4类覆岩结构下超前支承应力集中系数分别为4.10、3.85、2.76、3.62;不同类型覆岩结构下3~(-1)煤采场覆岩运动特征稍有差异,房柱稳定、房柱失稳覆岩结构下3~(-1)煤层工作面来压步距为12~14m,20 m煤柱、50 m煤柱覆岩结构下来压步距为10~11 m;相似模拟表明,3~(-1)煤层过20 m和50 m大煤柱时,煤体发生弹射现象,预计实际开采时工作面可能发生动载矿压等动力灾害。     

近距离煤层群开采上保护层被保护层卸压瓦斯治理实践

为保障突出矿井近距离煤层群安全开采,本文基于上保护层开采时下邻近煤层卸压瓦斯治理的重要性,探讨采场动压影响下围岩变化与卸压瓦斯解吸运移的时空关系,研究瓦斯涌出形态和控制措施.结果表明:煤层组开采上保护层时,伴随工作面推进,底板煤岩系表现出时空滞后的蠕变特性;邻近层卸压瓦斯涌出按其对应工作面位置的活跃程度呈现出"四带"特征;被保护层卸压涌出占总瓦斯涌出量的70％以上,直接对被保护层进行目标抽采瓦斯是实现卸压瓦斯抽采最大化的最佳途径;在使用底板瓦斯道施工穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯时,根据巷道顶板瓦斯层流情况,确定全负压通风并保持风速1.1m/s以上是保障安全作业环境优化条件.     

PCA-SVM模型在煤层瓦斯涌出量预测中的应用

针对煤层瓦斯涌出量影响因素众多且各因素间呈复杂非线性的特点,文章利用主成分分析法(PCA)和支持向量机(SVM)的理论基础,构建了PCA-SVM的煤层瓦斯涌出量预测模型,该模型利用SPSS20.0软件中的主成分分析模块对影响煤层瓦斯涌出量的12个因素进行降维,提取其中3个最能反映原始数据本质特征的主成分因子,再将主成分因子的前25组数据作为训练集,后10组数据作为测试集,借助MATLAB中的LIBSVM工具箱进行支持向量机预测,最后将PCA-SVM、SVM及使用较为广泛的多元线性回归3种方法的瓦斯涌出量预测结果进行对比,预测结果表明PCA-SVM模型在预测精度、稳定性方面都优于其他两种预测方法,更适合煤层瓦斯涌出量的预测。