构造煤与原生煤初始释放瓦斯膨胀能测定值差异及与粒度关系分析

发布时间：2020-05-21 19:29

【摘要】：由于煤矿开采环境的特殊性与复杂性,我国现阶段煤与瓦斯突出鉴定所采用的指标尚且无法适应所有的矿井环境,尤其近几年随着多起“低指标突出”鉴定事故的发生,进一步暴露了我国矿井煤与瓦斯突出鉴定及预防的不足。“低指标突出”事故的本质是由于煤样采集不准确而导致的“原生煤(硬煤)”代替“构造煤(软煤)”进行突出鉴定的事故问题,为避免类似鉴定失误问题的发生,我们需在了解原生煤与构造煤差异性基础上,尝试寻找原生煤与构造煤在突出鉴定测量数据上的潜在规律,并以此规律尝试探究以原生煤替代构造煤进行煤与瓦斯突出预测的可行性与准确性。本文从构造煤与原生煤煤岩学差异及成煤过程分析角度出发,对原生煤与构造煤微观物理结构构造、化学性质、煤体吸附解吸特性予以辨析,初步认定相同煤层条件下构造煤与原生煤主要差异集中表现于两种煤体微观物理结构及破碎程度不同。本文主体研究以“初始释放瓦斯膨胀能”为依据,通过初始释放瓦斯膨胀能测试技术、实验原理、实验设备元件及具体测定过程详细阐述,以现场采集构造煤与原生煤为原材料进行真实初始释放瓦斯膨胀能测定,最终结果显示,在相同压力、温度条件下,同一矿区相同煤质构造煤与原生煤膨胀能差异较大,直接以原生煤替代构造煤进行初始释放瓦斯膨胀能测定并不具有可行性。根据测试结果,本文提出假设并设计实验,通过对相同粒径及不同粒径构造煤与原生煤压力衰减、放散量衰减、膨胀能衰减曲线及具体膨胀能能量值测定分析,得出相同粒度范围下同煤质构造煤与原生煤初始释放瓦斯膨胀能测定值具有相仿性的客观事实。在此结论基础上,我们以原生煤为原材料、以构造煤粒径配比为标准进行了构造煤仿制工作,仿制结果显示,相同煤质下以相同粒径配比仿制的构造煤测得膨胀能与真实值较为相近,而不同煤质下以相仿粒径配比仿制的构造煤所测膨胀能与真实值差异较大,但该数据可用于煤体不突情况鉴定。
【图文】：

示意图,钻孔布置,煤层,钻屑解吸指标

图 1-1 煤层钻屑指标法钻孔布置示意图Figure 1-1 Drilling Arrangement of Coal Drill Cuttings Index Method根据钻孔钻进距离及采集测定钻屑量的不同，，相关结构对钻屑解吸指标 K或 h2值与鉴定临界值确立，其具体数值如表 1-2 所示。表 1-2 钻屑指标法参考临界值Table 1-2 Drill Cuttings Index Reference Threshold钻屑解吸指标 K1/ [mL·（g·min0.5）-1]钻屑解吸指标 h2/ （Pa）钻屑量 S（kg·m-1）（L·m-1）0.5 200 6 5.43）R 值指标法R 值指标法是在采集煤样基础上，通过对煤体瓦斯含量及涌出初速度测定，综合反映煤体透气性及瓦斯放散能量的一项指标，在现场测量时其所采用的的钻孔布置方法如图 1-2 所示，通过对钻孔钻屑量与涌出初速度的测定，我们可按照式（1-1）获得预测孔 R 值。R =(S 1.8)( q 4)（1-1）

示意图,指标法,钻孔布置,钻屑量

其具体数值如表 1-2 所示。表 1-2 钻屑指标法参考临界值Table 1-2 Drill Cuttings Index Reference Threshold1/ [mL·（g·min0.5）-1]钻屑解吸指标 h2/ （Pa）（kg·0.5 200 6标法法是在采集煤样基础上，通过对煤体瓦斯含量及涌出透气性及瓦斯放散能量的一项指标，在现场测量时其图 1-2 所示，通过对钻孔钻屑量与涌出初速度的测定预测孔 R 值。max maxR =(S 1.8)( q 4)x—每个钻孔沿孔长方向的最大钻屑量，L/m；x—每个钻孔最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/min。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD713

【参考文献】