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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

为精准定量溯源 矿大周福宝团队构建高效分离低浓度瓦斯方法

2021-06-11   来源:煤炭科学技术   作者:周福宝

  瓦斯抽采是瓦斯灾害防治的根本措施。合理的瓦斯抽采参数设计需要建立在准确分析工作面瓦斯涌出来源的基础上,其中,采空区与回风上隅角瓦斯防治是工作面瓦斯治理的重中之重。


  应用稳定碳氢同位素法实现涌出瓦斯可靠定量溯源的一个必要条件是瓦斯体积分数不低于10%。回采工作面上隅角与回风巷等地点直接采样瓦斯体积分数低于1%,因此需要预先分离取样,提高其甲烷浓度。


  近日,中国矿业大学周福宝教授团队提出了瓦斯精准定量溯源原理,并构建了高效分离低浓度瓦斯方法,研究了吸附柱中甲烷、氧气和氮气的分离规律,对比确定了优化的吸附剂种类和吸附柱尺寸,对上隅角、回风巷等地点的超低浓度瓦斯进行分离,进而进行稳定碳氢同位素测试。


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  低浓度瓦斯溯源原理


  通过测得的各煤层端元气体以及工作面不同位置混合气体的甲烷碳、氢同位素值,利用二端元、三端元线性混合模型,定量分析了西山矿区东曲矿和屯兰矿的4 个试验工作面各位置瓦斯来源的占比及规律。


  研究最终确定了近距离煤层群回采工作面瓦斯的重点抽采目标:工作面上隅角只有5%来自上邻近层,本煤层占比达到78%,因此应着力加大本煤层瓦斯抽采强度;采空区、上隅角、回风巷的瓦斯主要来源于本煤层卸压瓦斯,从采空区到上隅角和回风巷,上邻近层瓦斯占比呈现上升趋势;采空区、上隅角瓦斯各来源比例受工作面推进度影响较小,基本维持稳定。煤层群开采工作面瓦斯精准定量溯源技术实施简便,效果显著,有效解决了上隅角、回风巷等地点精准定量溯源的重大工程难题。


  这项研究得到了河北省自然科学基金生态智慧矿山联合基金资助项目、中央高校基本科研业务费资助项目的资金支持,成果以《煤层群开采工作面瓦斯精准定量溯源原理与技术》为题(点击查看)发表于《煤炭科学技术》2021年第5期。


  责任编辑:宫在芹

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