潘一矿8煤层煤体结构特征及煤与瓦斯突出区域性预测

长期以来，煤与瓦斯突出一直是困扰煤矿安全生产的一大问题。安徽煤田地质局勘查研究院开展的《两淮煤田煤层气储层特征研究》、《煤体结构判识技术在煤矿煤与瓦斯突出预测工作中的应用研究》等课题，在利用钻孔测井曲线判识煤体结构方面取得了突破性进展，并成功地将此技术应用于煤矿安全生产，预测矿井未开拓区域内主要煤层的煤体结构分布，进而为煤与瓦斯突出区域性预测提供了新的手段。     

潘一矿煤体结构特征及其在煤和瓦斯突出预测中的应用

煤体结构是煤与瓦斯突出的主要因素之一。利用钻孔测井曲线特征并结合矿井地质构造成果,对淮南潘一矿8煤层煤体结构特征及其构造煤发育规律进行了研究。研究表明该矿区8煤层构造煤发育,其厚度大于该煤层厚度20％的点数占一半以上,因其顶、底板围岩封闭性良好,有利于瓦斯聚集,易在采动条件下发生煤与瓦斯突出,确认为该区煤与瓦斯突出的重点煤层。依据瓦斯始突深度、构造煤分层厚度大于0．5m的分布范围、大中型断层位置及矿井突出资料,在F4断层组的两侧分别圈出了煤与瓦斯突出的危险区和威胁区。     

瓦斯突出煤体的介电性质研究

研究了瓦斯突出煤体和非突出煤体的介电性质，对于探讨电磁波在瓦斯突出煤层中的传播规律和利用电磁方法探测瓦斯突出煤体的分布具有参考价值。     

判别瓦斯突出煤层的研究

我局磨心坡矿自1951年以来,共发生煤与瓦斯突出42次,共突出煤量7738吨,最大突出强度5270吨,平均强度184吨,是一个典型的煤与瓦斯突出矿井。笔者选择这个矿井对各煤层的瓦斯含量、涌出量、成分、煤体结构、坚固系数、瓦斯放散指数、煤层厚度变化等十项指标作了测试和资料收集整理后发现:突出煤层与非突出煤层,在各项指标上均有明显的差别。在此基础上,笔者提出了“应用瓦斯地质十项指标给分法”来判别突出煤层与非突出煤层的方法。     

瓦斯突出煤层的无线电波响应特征

在瓦斯突出煤体和非突出煤体的电学性质研究基础上 ,研究了瓦斯突出煤层的无线电波响应特征 ,为利用无线电波透视技术探测瓦斯突出煤体和进行瓦斯突出带的非接触式预测提供了理论基础     

瓦斯突出煤层的孔隙结构研究

采用微孔结构分析仪、透射电镜和扫描镜等仪器，对易突出的煤，从不同煤化程度、不同煤岩类型及构造作用破坏几方面研究其孔隙及结构对煤层气赋存的影响规律。     

瓦斯突出煤层的无线电波响应特征

在瓦斯突出煤体和非突出煤体的电学性质研究基础上,研究了瓦斯突出煤层的无线电波响应特征,为利用无线电波透视技术探测瓦斯突出煤体和进行瓦斯突出带的非接触式预测提供了理论基础。     

乌兰井田煤体结构特征研究

利用乌兰井田勘探和生产揭露的资料，分析研究了乌兰井田地质构造和煤体结构特征。根据3号煤层的小断层发育特征和煤体结构特征，将整个井田分为4个构造分区。     

煤体瓦斯渗透率的PSO-LSSVM预测模型

结合有关煤体渗透率的众多研究成果,总结出影响煤体渗透率的3个主要因素为有效应力、温度和瓦斯压力。采用粒子群优化算法(PSO)对最小二乘支持向量机(LSSVM)的参数进行优化选择,并以上述3个因素和抗压强度为输入值,以渗透率为目标输出值,建立煤体瓦斯渗透率的PSO-LSSVM预测模型。利用25组数据进行PSO-LSSVM模型与BP神经网络及支持向量机的比较实验,PSO-LSSVM预测结果与实际值拟合程度优于其他两个模型,且具有更小的误差。实验结果表明,采用PSO-LSSVM模型可由有效应力、温度和瓦斯压力对渗透率进行较高精度的预测。     

顺煤层剪切带煤与瓦斯突出机理分析

为了确定顺煤层剪切带的煤与瓦斯突出机理,在对顺煤层剪切带的受力状态进行分析的基础上,应用Mohr-Coulomb理论研究了顺煤层剪切带的形成机制,并探讨了顺煤层剪切带内的煤层变化特征、瓦斯含量和瓦斯压力特征及地应力对煤与瓦斯突出的影响。结果表明：当煤层倾角接近剪切滑动的临界角时,易产生薄煤区,而远离临界角时,煤层厚度增加,煤层厚度剧烈变化部位为应力集中区并具有较高的应力梯度;顺煤层剪切带内的压应力、煤层的面理化结构和煤层厚度的剧烈变化使其在宏观上形成了高瓦斯含量和高瓦斯压力特征,微观上糜棱煤细颈瓶型的孔隙形态为发生煤与瓦斯突出提供了必要的介质条件;在紧闭褶皱区,煤与瓦斯突出类型以突出为主,在宽缓褶皱区和伸展型顺煤层剪切带内,煤与瓦斯突出类型以压出和倾出为主。顺煤层剪切带内的高地应力、高瓦斯压力和发育的构造煤等3个因素是煤与瓦斯突出发生的主要原因。     

桑树坪煤矿3号煤层煤与瓦斯突出特征及突出危险性预测

以瓦斯地质观点为指导，对3号煤层煤与瓦斯突出点分布特征、主控地质因素进行了总结与分析，提出了突出危险性区域预测的定量指标及瓦斯地质单元划分的方法，对全井田3号煤层突出危险性进行了圈定。     

煤体瓦斯与地震波属性的相关性试验

在突出煤层巷道中,采用矿井巷道地震波超前探测方法,按照巷道腰线方向进行线性观测系统布置,三分量接收,人工锤击激发,进行多次跟踪探测试验;利用初至波求取掘进煤巷迎头前方30 m范围内的纵、横波视速度,并计算出纵横波速度比和泊松比等地震波属性参数;对比分析对应的瓦斯检验参数发现,煤体中瓦斯含量与地震波属性间具有一定的相关性,研究结果有望为瓦斯突出危险性预测提供一种新的思路和途径。     

突出煤层区域措施效检指标残余瓦斯含量临界值研究

残余瓦斯含量是检验突出煤层瓦斯防治效果的重要指标,对煤与瓦斯突出灾害防治起到重要作用。为科学、合理、准确地确定该指标在不同煤层的实际临界值及相应的适用条件,确保煤矿对瓦斯防治效果检验的可靠性,通过在中岭煤矿一井现场3号煤层突出资料及以往数据统计分析、瓦斯基本参数测试及以往研究成果综合分析确定其残余瓦斯含量临界值初值,并对该初值进行现场考察和扩大实验,最终确定了3号煤层残余瓦斯含量临界值为9m³/t,并分析了该临界值的适用条件。     

潘三矿C13-1煤层煤与瓦斯突出机理探讨

淮南矿务局潘三矿自建井以来共发生十多次煤及瓦斯突出,给煤矿生产造成严重危害,通过对典型实例的描述、结合矿井地质资料的分析,认为媒矿及瓦斯突出与矿区的地质构造带有直接的关系,且分布范围局限,建议对地质构造应力较为集中的地带进行监控、分析、预测。     

低瓦斯矿井煤层瓦斯异常涌出的研究

以典型的低瓦斯矿井为例，详细探讨了煤层瓦斯异常涌出现象，分析了影响瓦斯涌出的地质因素和采掘因素，并对瓦斯异常涌出防治进行了研究。首次运用瓦斯地质理论研究低瓦斯矿井瓦斯异常涌出问题，形成了系统的低瓦斯矿井瓦斯地质规律的研究思路和方法。     

煤层瓦斯流动方程补正

瓦斯流动方程是煤层瓦斯流动理论的基石,它反映了煤层内瓦斯流动的机理。本文在达西定律基础上,修正了一类煤层瓦斯流动方程。     

煤层瓦斯渗流特性研究进展

针对非线性瓦斯流动理论和煤层瓦斯流固耦合理论存在的问题,以及越来越多高温矿井引发的瓦斯灾害治理难题,在综述煤层瓦斯渗流研究进展的基础上,对国内外学者在非线性瓦斯流动理论、地温场效应的瓦斯流动理论以及煤层-瓦斯流固耦合理论3方面的研究成果给予了重点评述,展望了地球物理场作用下煤层瓦斯渗流特性研究领域的发展趋势。研究显示,在非线性瓦斯渗流、深部开采引起的高温和低渗透问题以及煤层瓦斯的流固耦合问题等方面,还需做更深层次的探索。     

含瓦斯煤体一维渗透失稳模拟试验

为了研究煤层瓦斯渗透作用对煤与瓦斯突出的影响,研制了一维渗透失稳试验装置并进行了试验。试验装置包括煤样室、模拟巷道、煤样压实装置、注气系统以及气压测量系统。煤样室采用多节拼装的形式,以方便煤样室气压梯度的观测以及保证每节煤样室的煤样有相同的压实度。煤样的粒径小于4.75 mm,经15 MPa的压力压实,煤样室的内径为199 mm,煤样室总长度为1 000 mm,采用球阀作为揭煤装置,球阀孔径为40 mm,揭煤时未对煤样施加轴向压力。试验结果表明:煤层发生渗透失稳时的临界气压梯度为3.12 MPa/m。基于渗透失稳的观点,分析了\     

常村煤矿3~#煤层煤与瓦斯突出危险区地球物理预测方法

国内煤与瓦斯突出矿井的瓦斯地质调查与研究成果表明:构造煤的存在是瓦斯富集及产生煤与瓦斯突出的一个必要条件。山西潞安常村煤矿就属高瓦斯矿井,其煤层瓦斯的富集具有较大的致灾性,对煤矿安全生产构成严重威胁。根据该矿区的地质、钻孔资料,运用电阻率测井联合地震反演技术及叠前AVO技术,综合测区内构造煤发育与煤层瓦斯富集的地球物理响应特征,对测区煤与瓦斯突出危险区进行预测。结果表明:1煤与瓦斯突出危险区主要分布在老军庄向斜、姬村向斜及背向斜结合部位,与构造煤范围一致;2构造煤主要受控于应力集中带;3电阻率测井对构造煤反应敏感,应用电阻率反演技术预测构造煤分布特征结果较可靠。