我国煤矿瓦斯防治理论技术研究进展_中国煤炭行业知识服务平台

我国煤矿瓦斯防治理论技术研究进展

瓦斯不根治，煤矿无宁日。为积极探索煤与瓦斯突出防治及瓦斯抽采新技术、新工艺、新装备，有效提高我国煤矿安全保障能力、推动瓦斯治理研究工作的进程，促进我国煤矿安全生产形势稳步好转，并进一步发挥《煤炭科学技术》作为全国煤炭行业的重要科技窗口和学术交流阵地的作用，优选《煤炭科学技术》近两年刊出的瓦斯防治理论与技术研究方面的文章，组织本专题，以飨读者。

行业视野: 安全
类别; 102个
关键词; 97位
专家; 26篇
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不同变质程度煤孔隙结构分形特征对瓦斯吸附性影响

作者(Author)：陈向军, 赵伞, 司朝霞, 戚灵灵, 康宁宁

摘要：为研究不同变质程度煤孔隙结构分形特征及其对瓦斯吸附特性的影响，通过压汞试验测试了9组不同变质程度煤样孔隙结构，利用Menger海绵模型分析了不同变质程度煤孔隙结构分形特征，结合煤样吸附常数，研究了孔隙结构分形特征对瓦斯吸附特性的影响。研究结果表明，煤孔隙在不同孔径段具有不同的分形特征，渗流孔分形维数D1和吸附孔分形维数D2均随变质程度的增加呈线性增大。煤孔隙分形特征对瓦斯吸附特性具有一定的影响，渗流孔分形维数D1与吸附常数b呈良好的线性关系，与极限吸附瓦斯量a的关联性不大，表明渗流孔分形维数D1对吸附瓦斯速率影响较大，对吸附能力影响较小；吸附孔分形维数D2与极限吸附量a呈正相关关系，与吸附常数b关联关系不明显，说明吸附孔分形维数D2对瓦斯吸附能力影响较大，对吸附瓦斯速率影响不明显。

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煤炭科学技术

2020年第02期

671

663
新疆煤矿区瓦斯抽采利用技术现状及展望

作者(Author)：王刚, 杨曙光, 张寿平, 刘学良

摘要：新疆煤炭及瓦斯资源丰富，是我国能源战略后备基地和煤炭生产力西移的重要承接区，但煤矿瓦斯抽采利用规模小、技术水平低，与其煤炭开采量极不匹配。通过对国内外煤矿瓦斯抽采、利用技术领域科学研究与工业应用进展的调研分析，根据不同浓度瓦斯的利用技术差异，将瓦斯浓度更科学地精确划分为5级。新疆煤矿区产出瓦斯主要为乏风瓦斯、巷道瓦斯钻孔抽采的特低-低浓度瓦斯，乏风瓦斯的科学利用技术方向为蓄热氧化发电，而钻孔抽采瓦斯因其地域的不同存在瓦斯浓度的差异，库拜、阜康、艾维尔沟等地区的低浓度瓦斯适宜燃气内燃机发电，其他矿区的特低-低浓度瓦斯适宜作为掺混气源与乏风掺混后蓄热氧化发电。对瓦斯抽采利用的瓦斯治理需求与严峻环保形势进行剖析，借鉴国内高阶煤地区成熟的瓦斯治理模式，根据新疆急倾斜、侏罗系中低煤阶地质条件下的瓦斯赋存与产出特点分析，建立了适用于新疆各主要煤矿区的“浅部采煤、深部排水采气，中部采空区卸压影响带抽采煤系气”的立体抽采模式，提出通过三维地质建模手段实现采煤、采气、排水过程的动态管理，优化采煤、采气的合理时序，为新疆煤矿区的瓦斯综合抽采利用提出技术方向、抽采模式等科学建议。

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煤炭科学技术

2020年第03期

787

851
地质构造及水动力条件对瓦斯赋存的控制作用

作者(Author)：赵俊山, 陈亮, 李瑞敬, 郭建行, 刘桂凤

摘要：为了掌握唐家河井田地质构造与水动力条件对瓦斯赋存的影响，基于大量瓦斯参数测试及瓦斯地质资料，深入总结了8号煤层瓦斯赋存区域分布特征，系统分析了地质构造演化、构造应力场及地质构造形态对瓦斯赋存逐级控制作用，采用数据统计和非线性拟合方法定量分析了水动力条件对瓦斯的生气-富集-存储全过程的影响。结果表明：唐家河井田8号煤层东翼瓦斯含量为西翼的1.7倍，且其挥发分小于西翼、镜质组反射率略大于西翼。煤层埋深东翼大于西翼，且与瓦斯涌出量线性相关性较好，其煤层顶板岩性变化较大，西翼则以泥岩为主，相应煤层倾角为西翼的1.5倍，相应煤层厚度及其完整性均强于西翼。研究发现受控于地质构造演化，成煤时期煤层东翼围岩透气性条件较好，并发育有0.2～0.4 m厚的构造煤，煤层埋深整体东深西浅；煤层东翼位于大两会背斜翼部，埋深较深，倾角相对平缓，其构造应力场主要呈现为挤压作用，利于瓦斯保存。成煤时期西翼煤层的水动力活动性较强，导致煤储层古地温略低于东翼，相应煤变质程度稍低，且其煤层完整性相对较差；后期东、西翼瓦斯运移与水流方向相反，分别呈现为水力封堵和水力运移作用，故西翼水动力条件不利于瓦斯的产生及保存。研究发现该井田工作面含水层涌水量与瓦斯涌出量满足对数函数关系，有助于揭示涌水量与瓦斯赋存之间的定量关系。

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煤炭科学技术

2019年第07期

668

673
煤层瓦斯赋存特征及其关键地质因素影响研究

作者(Author)：孔胜利, 杨洋, 贾音, 宋雨晴, 孙田力, 康润平

摘要：地质构造对瓦斯涌出有着明显的控制作用，以西山煤田屯兰煤矿为研究对象，通过分析煤层埋藏深度、围岩条件、水文地质、煤的变质程度、地质构造等地质因素的影响，发现断层是控制瓦斯赋存的关键因素。根据断层分布特征，将屯兰煤矿分为4个相对独立的地质单元，基于实测数据，分析了各地质单元内断层分布及其组合方式、局部小断层等对瓦斯赋存规律的影响作用，并以屯兰煤矿工作面瓦斯涌出量实测数据进行了验证。结果表明：屯兰煤矿煤层瓦斯赋存主要受埋深与NE方向断层的控制；区域构造对瓦斯赋存影响明显，断层及断层的组合方式使得矿井局部瓦斯含量出现异常；工作面瓦斯涌出量与地质构造存在密切的联系，在靠近大断层和局部小断层时瓦斯涌出量显著增加；地质单元的划分对地质构造复杂的煤与瓦斯突出矿井具有重要意义。

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煤炭科学技术

2019年第07期

661

641
巷道火灾时期流场及瓦斯浓度变化规律数值模拟研究

作者(Author)：李祥春, 蒋颖, 李梅生

摘要：为了合理控制巷道入口风速，减少火灾的发生并降低灾害造成的损失，利用Fluent数值模拟软件对某煤矿巷道发生火灾时的流场进行数值模拟研究，探讨了不同的入口风速对火灾的速度场、温度场以及对瓦斯涌出分布的影响。结果表明：入口风速越大，对巷道内风流分布的影响越小，火焰区域速度最低，速度的纵向分布呈现出“圆弧层状”降低分布,并且圆弧顶部不同程度向下凹陷；火灾会引起巷道内瓦斯浓度增大，风速低时瓦斯最高浓度可达到瓦斯爆炸下限，造成瓦斯爆炸；风速的变化，会使“烟流滚退”的距离有较大的改变，且风速越大，巷道内排烟效果越显著。通过分析模拟结果发现，合理控制巷道入口风速对防止瓦斯爆炸和灾后巷道内烟气排放有显著作用。

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煤炭科学技术

2019年第05期

478

493
高突低渗透煤层超高压水力割缝卸压增透研究

作者(Author)：张帅, 刘志伟, 韩承强, 张仰强, 位乐, 章飞

摘要：为了解决五轮山煤矿8号高突低渗透煤层1809工作面瓦斯治理难题，提出了超高水力割缝煤层卸压增透技术，以有效改造强化瓦斯抽采。采用理论分析、FLAC3D数值模拟方法研究了不同缝槽间距条件下缝槽周围煤体塑性破坏特征和应力演化规律，然后基于含瓦斯煤体渗透率与三向应力和瓦斯压力之间的关系，分析了不同缝槽间距时周围煤体的渗透率分布规律。研究结果表明：缝槽自由面能够卸除围压，集中应力向缝槽外侧和缝槽间煤体转移；煤体渗透率明显提高，促进瓦斯解吸和流动。经现场实践验证，超高压水力割缝增大了煤层暴露面积、煤体扰动体积，高负压抽采支管瓦斯流量和浓度明显提升，瓦斯抽采纯量在0.7～1.1 m3/min内波动，瓦斯体积分数在50%以上，对本矿其他工作面瓦斯治理具有一定借鉴意义。

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煤炭科学技术

2019年第04期

304

541
高瓦斯综采工作面定向高位钻孔瓦斯抽采技术研究

作者(Author)：毕慧杰, 邓志刚, 赵善坤, 李少刚, 李胜, 马斌文

摘要：为改善成庄矿采空区高位钻孔瓦斯抽采效果，采用理论计算和数值模拟的方法研究采动裂隙演化规律，分析顶板裂隙发育范围，通过在裂隙带范围布置不同层位的高位钻孔模拟研究了其瓦斯抽采效果和瓦斯治理效果，得出了高位钻孔最佳布置层位。结果表明：顶板岩层垮落、裂隙发育贯通整体呈拱形分布，裂隙带范围为21.90 m~62.54 m；将高位钻孔布置在距煤层顶板45 m的位置，既可以抽采到高浓度瓦斯，又能对工作面上隅角瓦斯起到良好的治理作用；现场施工定向高位钻孔后，瓦斯抽采浓度、纯量可以在较长的一段推进度内保持较高水平，工作面回采期间，上隅角最大瓦斯体积分数为0.69%，保证了安全生产。

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煤炭科学技术

2019年第04期

487

534
沁水盆地煤储层孔隙分形特征及其对瓦斯吸附的影响

作者(Author)：张少锋, 李雅阁, 秦兴林

摘要：为研究煤孔隙分形特征及其对瓦斯吸附特性的影响，针对沁水盆地8个煤样开展了低温液氮吸附试验，采用FHH分形理论探讨了煤表面孔隙分形特征，测试了各煤样的瓦斯吸附常数a、b值，并分析了孔隙分形维数对煤体瓦斯吸附的影响。研究结果表明，煤表面孔隙在不同压力段具有不同的分形特征，D1和D2分别代表煤表面微孔、中孔及大孔的分形特征。随变质程度的升高，D1与R0呈现出良好的线性正相关关系，而D2随R0的增加则呈现出先快后慢的抛物线变化。煤体瓦斯吸附特性与煤表面孔隙分形特征密切相关，分形维数D1、D2数值越大，a值越大，煤体瓦斯吸附能力也就越强；分形特征对吸附常数b值的影响较小。

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煤炭科学技术

2019年第03期

218

465