岩巷掘进中的瓦斯灾害特征及对策初探

煤矿生产中的瓦斯灾害,以往是指煤层掘进或回采工作面的瓦斯突出或涌出,以及煤系地层中砂岩掘进时的二氧化碳突出。而非煤系地层岩巷掘进中的煤岩突出及大量瓦斯的快速涌出,则是随着煤矿生产的发展而新出现的一大灾害,不容忽视。井巷掘进中,瓦斯不断涌出,其型式分缓变、突变、突增渐缓三种。以瓦斯地质的观点,对松藻矿务局岩巷掘进中瓦斯灾害特征及预防对策进行了讨论。     

煤矿掘进工作面瓦斯涌出规律研究

煤矿掘进工作面瓦斯涌出一般来说只与直接源瓦斯涌出量的大小有关；而在许多矿井的生产实践中，掘进工作面瓦斯涌出量却显示出与直接源涌出量不一致的特性，常常出现瓦斯涌出异常现象。本文通过对所谓”异常现象”进行观察研究，利用瓦斯监测系统和温度计、气压计对地面的气象状况进行观测，对所获得的数据进行综合分析，找出异常涌出瓦斯的来源、影响因素等，发现瓦斯涌出曲线呈现较为规律变化；经比较发现了与大气物理参数变化的关系。从而找出了掘进工作面的瓦斯涌出规律，即与大气物理参数变化之间的关系。为矿井制定生产规划、合理安排组织生产、减少瓦斯事故、保证矿井安全生产提供参考；在安全管理方面提出有针对性地加强瓦斯检查及其它措施。     

正村井田二1煤层瓦斯地质特征及防治瓦斯对策

通过对正村井田煤系地层及构造特征、煤层特征进行分析归纳,对煤与瓦斯突出矿井近年来发生的瓦斯动力现象及涌出量资料的统计和计算,认为正村煤田煤与瓦斯突出具有以小型突出为主、突出前有预兆并受作业方式诱导、突出点附近瓦斯质量体积和瓦斯压力高、易发生在掘进工作面和煤层变化带等特征,根据这些特征提出了相应的瓦斯防突措施,为该煤田防治煤与瓦斯突出提供了理论指导。     

掘进巷道煤体瓦斯特征与震波频率特性研究

通过多次在突出煤层掘进巷道迎头进行震波探测试验,并使用频谱分析和时频分析技术得到各巷道的单道震波信号的频率参数,对比分析各条巷道对应的瓦斯检验参数,建立起煤体瓦斯绝对涌出量与震波频率参数的关系：震波能量主要集中在两个独立的频率域内,高频区和低频区分别对应了震波的主频和次主频;随着煤体瓦斯含量的增大,震波的主频和次主频相应降低,且次主频对瓦斯含量的变化更为灵敏。利用震波频率参数预测掘进巷道迎头附近瓦斯含量,可为瓦斯突出危险性预测提供一种新的参数。     

基于瓦斯涌出量的煤巷合理掘进速度确定

科学确定掘进速度是保障高瓦斯、突出矿井安全高效生产的重要前提。为确定煤巷最佳掘进速度,减小动力灾害发生,理论分析掘进工作面前方瓦斯分布规律,并建立瓦斯涌出量数学模型,分析不同掘进速度下瓦斯涌出特征。以山西汾西矿区金晖万峰煤矿为例,分析其巷道瓦斯涌出规律,确定其最佳掘进速度。结果表明:煤巷掘进速度v等于应力迁移速度v_σ,即以v=v_σ持续掘进时,落煤瓦斯涌出量Q₁不变,瓦斯涌出总量Q不变;当v < v_σ持续掘进时,Q₁线性减小,Q也持续减小;当v>v_σ持续掘进时,Q₁呈指数增加,Q持续增加;金晖万峰煤矿1115工作面区域应力迁移速度约为2.1 m每班次,以2.1 m每班次持续掘进或分别以每班次2.4、1.6、2.4 m速度循环掘进时,能够实现煤巷快速安全掘进。在该矿1115工作面进风巷对研究结果进行现场验证并证实了该方法的可行性。      

煤矿勘查中煤岩瓦斯解吸过程模拟实验装置

为了深入研究地勘环境下的煤岩瓦斯的解吸过程,有效的计算瓦斯损失量,准确测试煤岩瓦斯含量,设计制作了地勘环境煤岩瓦斯解吸过程模拟实验装置,该装置具备真空脱气、恒温控制、吸附测试、地勘环境解吸模拟等功能,可有效的开展地勘环境水、泥浆、空气等复杂介质条件下的瓦斯解吸过程模拟,对于探究瓦斯损失的补偿机制,准确测试瓦斯含量大有裨益。     

陈家山煤矿采面瓦斯涌出量影响因素及建模预测

工作面瓦斯涌出量是采面通风设计及制定采面瓦斯防治措施的主要依据。在收集陈家山煤矿大量瓦斯地质资料基础上,分析了矿井主采4-2号煤层采面瓦斯涌出规律及其影响因素,研究认为,采面瓦斯涌出量为矿井主要瓦斯来源,其涌出量与煤层埋藏深度、煤层瓦斯含量、顶板含油气小街砂岩厚度及工作面日产量等主要控制因素呈正相关关系;采用数学建模方法建立了采面瓦斯涌出量预测模型,编制了采面瓦斯涌出量预测图,结果显示4-2号煤层采面绝对瓦斯涌出量总体呈现出由井田浅部向中部迅速增大,再由中部到深部逐渐减少的变化趋势。     

煤岩的显微构造特征及其与瓦斯突出的关系——以南桐鱼田堡煤矿为例

煤瓦斯突出与煤岩显微结构构造密切相关。除部分显微结构构造与成煤阶段的环境等有关外,大部分都是构造变形的结果。因此,我们从构造变形类型和特点来划分煤岩显徽构造类型,既简便又利于应用。根据四川南桐鱼田堡煤矿4号及6号煤层的扫描电子显微镜研究,可将煤岩划分成5类:非构造煤、微裂隙煤、微劈理煤、碎裂构造煤和糜棱构造煤。文中详述了各类煤的特点,指出它们所代表的构造意义,并讨论了它们与瓦斯突出的关系。还特别提出糜棱构造煤的一系列塑性变形特征。得出结论:若其他条件均具备,有糜棱构造煤产出的地段,就可能是瓦斯突出最危险的部位。此外,根据观察煤瓦斯突出后的煤岩显微构造变化,提出有关瓦斯突出的过程,并探讨了煤瓦斯突出机理。在瓦斯突出过程中,已经历过塑性变形的煤岩又叠加了脆性变形,因而发生大量煤“粉尘”随突出而抛出。     

滇东上二叠统煤层煤岩特征及其对瓦斯涌出量的控制

基于滇东上二叠统赋煤区煤层的煤岩学特征、瓦斯含量、瓦斯涌出量及煤矿瓦斯事故统计分析,对研究区煤层的煤岩组成、煤体结构、煤炭筛分试验成果、煤层瓦斯含量和煤矿瓦斯涌出量进行了比对研究。研究表明：煤变质程度、显微煤岩组分、筛分粒级煤及煤的孔隙率等煤岩学特征控制了瓦斯的分布特征,并造成煤矿瓦斯涌出呈现区域性的差异;滇东上二叠统赋煤区瓦斯涌出类型可分为低煤阶均匀涌出型、中煤阶均匀涌出型、中煤阶非均匀突出型、高煤阶均匀涌出型和高煤阶非均匀突出型,且以中煤阶均匀涌出型为主。     

福建永春煤矿瓦斯涌出特征及防治

福建省永春煤矿属极低瓦斯矿井,根据煤矿矿井地质特征以及生产过程中大量实测的煤层瓦斯涌出数据,认为导致本矿区瓦斯含量小的主要原因为:暴露式煤田有利于瓦斯沿煤层露头逸出,围岩的透气性好有利于瓦斯的运移和排放,地下水的频繁活动不利于瓦斯的积聚,以及成煤作用后期的地质构造运动等。研究表明随着开采深度的增加,在局部地段仍可能出现高瓦斯区。为有效防范和遏制小煤矿瓦斯事故的发生,提出了健全瓦斯治理机构、改进装备、完善各项规章制度、加强现场与技术管理、改善安全生产条件、提高从业人员素质等措施,全面提升瓦斯治理水平。     

汪家寨煤矿煤与瓦斯突出规律及其主控因素分析

汪家寨煤矿是严重的煤与瓦斯突出矿井,依据矿区实际瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论和构造演化理论,研究了区域和井田构造控制特征。分析认为该矿主要以中小型突出、倾出为主,压出为辅;随煤层埋深的增加突出强度增大;C409煤突出最为严重;突出多发生在煤巷掘进面及断层影响带。分析了埋藏深度、顶底板岩性、煤厚及其变化、软分层、地质构造等因素对煤矿煤与瓦斯突出的影响,认为断层及其影响带、厚煤尤其是其增厚部位是煤与瓦斯突出的易发区域,因此断层构造和煤层厚度及其变化控制着该矿突出的发生和分布规律,为煤与瓦斯突出的主控因素。研究成果为矿井突出防治工作提供了理论指导。     

淮南潘一煤矿未开拓区煤与瓦斯突出预测

淮南矿区是瓦斯事故重灾区,潘一矿进入-400m水平开采以来,共发生25次煤与瓦斯突出,严重制约了该矿的生产安全。利用已采区瓦斯地质实测成果,结合未开拓区煤田地质勘查资料,对该矿13-1煤层瓦斯压力和含量、煤的力学性质、煤层受力状态进行了分析,提出了13-1煤层未开拓区煤与瓦斯突出预测指标,并对未开拓区煤与瓦斯突出危险区进行了预测。结果表明煤与瓦斯突出危险区主要分布在位于F34断层附近、F38断层-钻孔V-3一带、F125-Fs107-Fs106附近、Fe7-Fe1之间的部分区域及F4断层西南端部分区域。     

徐州三河尖煤矿充水因素分析及防治水对策

在介绍矿区地质及水文地质条件的基础上,对矿井的充水因素进行了较为全面的分析,指出矿井的主要充水水源是山西组砂岩裂隙水、太原组灰岩岩溶裂隙水和奥陶系灰岩岩溶水;充水通道主要是断层破碎带和隐伏陷落构造,其次是采矿形成的冒落带和导水裂隙带。结合历年的突水资料,分析了三河尖煤矿历次发生水害事故的原因。针对煤矿充水特征,提出了在预防煤层顶板砂岩裂隙水和太原组灰岩岩溶水时,要以超前疏放为主,对奥陶系灰岩岩溶水,则应以＂防＂为主。     

快速下套管抽采瓦斯技术在新庄孜煤矿中的应用

阐述了快速下套管抽采瓦斯技术原理、施工设备、施工工艺及注意事项。并介绍了快速下套管抽采瓦斯技术在安徽淮南新庄孜矿松软突出煤层顺层抽采瓦斯钻孔中的应用情况。     

灰色关联理论在矿井瓦斯涌出灾害预测中的应用

基于灰色理论分析方法,建立了煤层瓦斯涌出量及其影响因素的数学模型,根据某煤矿14^#煤层各影响因素的灰色关联度来对煤层瓦斯涌出情况进行预测;最后对推导结果进行了实际检验。检验成果表明用该方法对煤层瓦斯涌出量进行预测是可行的,可为矿井瓦斯灾害预测提供参考依据。     

煤与瓦斯突出过程中的瓦斯压力效应

为探讨煤与瓦斯突出过程中的瓦斯压力效应,利用自行研制的煤岩瓦斯动力灾害模拟试验系统和配比而成的中硬度的大型煤样,在煤样的含水率、配比方案、煤样成型压力等参数均恒定的条件下,恒定3种轴向载荷时,开展了5种不同瓦斯压力梯度的煤与瓦斯突出的相似模拟实验。实验表明,煤与瓦斯相对突出强度存在一个瓦斯压力阈值,超过此阈值时,随着瓦斯压力的增大则相对突出强度大大增强,且相对强度与瓦斯压力呈现正指数的关系;瓦斯压力作为突出发生的动力并对突出煤粉有一定的粉碎和搬运作用,可形成腹大口小的倒梨形突出孔洞;轴向应力对中硬度的含瓦斯煤岩体的突出具有正作用。     

韩城矿区煤与瓦斯突出主控因素及突出区预测

通过大量地质调查与瓦斯地质特征的研究表明,影响韩城矿区煤与瓦斯突出的主控地质因素为煤层瓦斯含量、煤体结构类型及地质构造应力。文章确定了瓦斯突出预测的定量指标及临界值;提出了等性块段叠加法的概念。通过划分瓦斯等性块段、煤体结构等性块段与构造应力等性块段,建立块段突出危险类型评定原则与方案。运用等性块段叠加法,圈定并预测了3号煤层突出危险区,为矿井合理开展突出防治工作提供了科学依据。     

四川古叙矿区石屏二矿龙潭组沉积特征及控煤因素分析

通过石屏二矿勘查区含煤地层实测剖面及钻井岩心沉积学分析,认为龙潭组为陆相-海陆过渡相沉积,其中以海陆过渡相沉积为主,自下而上形成了风化残积体系、湖泊沉积体系、三角洲沉积体系及潟湖-潮坪沉积体系;C25煤层形成于泥炭沼泽相,C24煤层形成于滨湖相,C20、C19、C17、C14形成于三角洲平原相及分流间湾相,C11煤层形成于潟湖-潮坪相;勘查区最有利的聚煤环境为风化残积沉积和三角洲沉积体系,主要煤层除受沉积环境影响外,还受控于层间滑动断层及上覆砂岩冲刷作用的影响。     

山西柳林兴无-金家庄煤矿下组煤层瓦斯地质特征

通过对兴无-金家庄煤矿下组煤层瓦斯赋存条件及煤储层特征分析,综合区域资料及上组煤层开采情况,对矿井下组煤瓦斯突出危险性进行了初步评价。本区下组煤层瓦斯CH4含量为0.05～4.63mL/g,平均1.48mL/g, CH4浓度在1.42%～96.63%,CO2浓度0.51%～64.01%,N2浓度在0.08%～68.20%,总体以深部CH4含量较高;煤的坚固性系数均大于0.3,瓦斯压力均小于0.74MPa,其它指标虽部分处于临界值范围,但综合评价本区下组煤层的突出综合指标不超标,突出危险性小。