“煤矿瓦斯灾害智能防控理论与技术”专刊

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“煤矿瓦斯灾害智能防控理论与技术”专刊

来源：煤矿安全

专刊为《煤矿安全》2022年第10期，共34篇。翟成教授任客座主编。

行业视野: 安全
类别; 157个
关键词; 149位
专家; 34篇
论文; 5867IP
点击量; 3958次
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顺层瓦斯抽采长钻孔气举排渣模拟试验研究

作者(Author)：汪义龙, 蔡峰, 赵清全, 王宗超

摘要：气举排渣困难及其导致的卡钻、抱钻甚至喷孔事故一直是困扰顺层长钻孔瓦斯抽采技术的重要因素；利用数值仿真与现场试验相结合的方法，对顺层瓦斯抽采长钻孔气举排渣进行了系统研究。研究发现：煤屑粒径较小时，风量和产屑量是煤屑沉积的最主要因素，而对于当煤屑粒径较大时，煤屑沉积受到风量、钻杆转、产屑量3个方面的影响；当风量为500 m3/h时，钻杆转速需要超过80 r/min才能保证有效排渣，而当风量分别为400、300 m3/h时，钻杆的转速需要超过120、200 r/min才能保证有效排渣；为了有效排渣，钻杆的转速应保持在80～120 r/min，且风量应在400 m3/h以上。

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煤矿安全

2022年第10期

143

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高瓦斯突出煤层底抽巷穿层钻孔动压瓦斯二次抽采技术及应用

作者(Author)：李延河, 翟成, 丁熊

摘要：为解决高瓦斯突出煤层采动卸压瓦斯涌入采掘作业空间容易造成瓦斯超限和底板岩巷利用率低的问题，使用数值模拟和现场应用方法研究工作面前方煤体瓦斯在动压影响下的高效抽采技术。结果表明：根据现场瓦斯体积分数监测将工作面前方煤体分为高效抽采区、有效抽采区和原始抽采区；高效抽采区在工作面前方20 m以内，平均瓦斯抽采体积分数为30%以上；有效抽采区瓦斯抽采受到动压影响，抽采体积分数随着与工作面距离增大而波动下降；原始抽采区范围为50～60 m以远，钻孔瓦斯体积分数基本稳定在10%以下，受采动影响较小；高瓦斯突出煤层底抽巷穿层钻孔动压瓦斯二次抽采技术在12110采面中抽巷应用效果较好，动压区抽采钻孔数量为非动压区的5%～10%，但月抽采量最高可达到非动压区月抽采量的74.01%。

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2022年第10期

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基于地质构造角度的煤与瓦斯突出机理研究进展

作者(Author)：赵军利, 王文元, 杨威

摘要：针对我国煤矿开采过程中面临的煤与瓦斯突出问题，总结了煤与瓦斯突出机理的研究进展，通过总结现有理论模型的不足，指出构造带突出机理研究工作具有重要意义；分析了地质构造对煤与瓦斯突出3大关键因素的影响，即地质构造对煤层地应力分布和瓦斯赋存分布具有控制作用，构造运动可以改变煤的微观结构，从而改变煤的物理力学性质；总结了构造带煤与瓦斯突出过程，将其划分为准备、发动、发展和终止4个阶段，其中准备阶段包括构造运动和采掘作业2部分；基于现有研究成果的不足，从地质构造角度提出了煤与瓦斯突出有待深入研究的方向。

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2022年第10期

142

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基于随机森林与支持向量机的回采工作面瓦斯涌出量预测方法

作者(Author)：成小雨, 周爱桃, 郭焱振, 程成, 李德波

摘要：针对当前回采工作面瓦斯涌出量预测方法选取不合理及预测精度不佳问题，借助机器学习方法对其展开研究，以交叉验证法处理现有数据，构建了支持向量回归模型与随机森林回归预测模型，并对输入数据降维前后2种模型的预测表现进行了对比分析。测试表明：经交叉验证及数据降维后2种预测模型趋于稳定、预测精度均有大幅提高，SVR模型的整体预测性能稍优于RFR模型，SVR模型每轮测试耗时约0.015 s，远低于后者；筛选后的SVR模型平均绝对误差约为0.18 m3/min，平均相对误差约3.26%，优于RFR预测模型；建立的回采工作面瓦斯涌出量预测模型均表现良好，经随机森林筛选的SVR预测模型耗时较短、误差较小、稳定性更好，可实现对瓦斯涌出量的有效预测，对简化数据采集工作及科学制定瓦斯防治措施起到参考作用。

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2022年第10期

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高瓦斯厚煤层顺层钻孔有效抽采区及参数优化研究

作者(Author)：王一琦, 杨雷, 范超军

摘要：为研究顺层抽采时不同参数对高瓦斯煤层抽采效果的影响，以Fick扩散、Darcy定律、理想气体状态方程和Langmuir方程为基础，结合煤体的裂隙-孔隙双重孔隙介质结构、瓦斯和水的运移特性，建立了瓦斯-水的气水两相流的流-固耦合数学模型；利用COMSOL Multiphysics软件对漳村煤矿3#煤层顺层抽采进行数值模拟研究。结果表明：在一定范围内钻孔直径越大，抽采效率越高；抽采负压变化对瓦斯有效抽采区域和瓦斯压力变化的影响非常微弱，对抽采效率的提升不大；减小钻孔间距可以有效提高抽采效率，但并不是钻孔间距越小越好；在抽采初期，各钻孔的有效抽采区域处于相互独立状态，随着抽采进程，各钻孔有效抽采区域逐渐增大并与相邻钻孔的有效抽采区域汇合叠加，形成整体有效抽采区域；当要求抽采100 d内达标时，漳村煤矿3#煤层单排布孔最佳方案为钻孔直径94 mm、抽采负压20 kPa、钻孔间距3 m。

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煤矿安全

2022年第10期

123

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采煤机机载除尘器抽尘风量对综采工作面风流场的影响

作者(Author)：陈芳

摘要：为了解决综采工作面采煤机割煤粉尘易受风流横向扩散而污染人行空间问题，以羊场湾煤矿综放工作面现场实际为研究背景，结合采场空间与开采设备空间配合关系，通过建立CFD数值计算模型，分析了采煤机机载除尘器抽尘风量与采场风流分布影响关系，通过实测论证了机载除尘器对采煤机割煤粉尘治理的有效性，为指导采煤机割煤粉尘治理提供技术支撑。结果表明：随着机载除尘器抽尘风量增加，在采煤机上风侧区域风速呈现逐渐增加趋势，人行侧风流速度总体呈减小趋势；当抽尘风量由92 m3/min逐渐增加到345 m3/min时，人行侧风流速度随抽尘风量增加而逐渐减小，人行侧风流速度由1.2 m/s逐渐减小到0.8 m/s，风速减小了33.3%；现场实测可以发现，机载除尘器处理风量155 m3/min时，人行侧风流速度减小了23.1%以上，人行侧风流速度明显降低，说明机载除尘器可以降低因采煤机阻挡而横向流动的含尘气流扩散程度。

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煤矿安全

2022年第10期

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交替加卸载条件下原煤的变形及渗透特性研究

作者(Author)：杨玉顺, 张东明, 张继华, 何伟珺

摘要：采用热流固耦合伺服实验系统，开展了变轴压加载速率条件下交替加卸载过程中原煤的变形及渗透性实验，分析了交替增轴压、卸围压过程中含瓦斯原体的变形及渗透特性。结果表明：增轴压、卸围压过程中试样轴向呈压缩变形、径向呈膨胀变形，轴向压缩变形量和径向膨胀变形量随围压应力水平的降低均逐渐增大；增轴压过程中试样渗透率缓慢降低，卸围压过程中试样渗透率缓慢增大，满足二次函数关系；采用单位应力条件下试样轴向应变、径向应变和渗透率的变化率分析轴压和围压对试样变形参数的影响特征，采用单位时间内试样轴向应变、径向应变和渗透率的变化速率分析变轴压加载速率对试样变形参数的影响特性；随着轴向荷载强度和轴压加载速率的增大，试样轴向应变和径向应变变化速率的绝对值逐渐增大，渗透率变化速率的绝对值先增大后减小；相反，随着轴压加载速率的减小试样轴向应变、径向应变和渗透率的变化速率的绝对值均先增大后减小；卸围压过程中2个试样轴向应变和径向应变变化速率的绝对值均逐渐增大，而渗透率变化速率的变化规律相反。

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煤矿安全

2022年第10期

218

144
准南区块煤层气井排采阶段储层伤害及其控制

作者(Author)：范毅刚, 王乾, 夏大平, 山拓, 孙俊义, 余莉珠, 王大猛

摘要：针对准南区块煤层气低产井在排采阶段的储层伤害，结合室内实验，系统分析了区内典型煤层气井的排采情况，探讨了煤层气井排采阶段储层伤害类型及其防控方法。结果表明：研究区排采阶段储层伤害类型主要包括应力敏感、速敏和水锁伤害，而煤储层力学强度低、压裂液不当、排采强度过高是造成这些伤害的重要原因；在排采阶段，基于“连续、缓慢、稳定”的原则，增大压降漏斗，并保持流体流速在微粒启动流速之下，有助于3类储层伤害的防治；在储层改造阶段，采用低表面张力、强润湿性的低伤害压裂液，能够促使微粒快速沉降、积聚，并且显著降低孔隙毛管压力，进而抑制储层速敏与水锁伤害；同时，通过围岩改造煤储层，有助于减缓应力敏感伤害。

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2022年第10期

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