新义矿瓦斯地质规律及煤与瓦斯突出分级治理研究
发布时间：2021-08-30 01:33
在我国,煤与瓦斯突出问题已经成为制约煤炭工业健康安全生产的最大障碍。新义矿在多期地质构造运动相互叠加的影响下,井田内煤层厚度变化剧烈,瓦斯差异化赋存,煤体强度极低,矿井瓦斯治理工作严峻而复杂。因此,建立起针对不同突出危险程度的瓦斯治理体系,对于新义矿的瓦斯治理工作具有重要意义。本文从煤体自身性质和地质因素两个角度并结合突出实例来分析新义矿煤与瓦斯突出的控制因素和瓦斯地质赋存规律。在此基础上,建立基于AHP-模糊概率综合评判法的瓦斯分级治理体系并进行治理效果研究。全文主要研究结论如下:（1）新义矿唯一可采二1煤层f值在0.190.30之间,煤体破坏程度为ⅣⅤ类,ΔP在20.7527.27mmHg之间,具备发生突出的煤体条件。煤的工业组分测定结果说明地质构造并未使得煤的变质程度发生改变,但煤层厚度不同区域的煤的灰分差异明显,可以作为煤层厚度判断的参考。对煤的微米级表面孔隙结构特征进行观察,发现2#煤样裂隙最为发育,表面可见微米级大孔,且孔隙开放性较好。3#煤样表面最为平整,被放大1000倍时裂隙宽度较小...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1090工作面位置图
硕士学位论文8图2-2取样点位置示意图Figure2-2Schematicdiagramofsamplingpointlocation2.2煤的基础物性参数测定（BasicPhysicalParametersDetermination）2.2.1坚固性系数岩石的坚固程度用坚固性系数来表示，是表征岩石抵抗破碎程度的相对值，把岩石单轴抗压强度极限值的1/10作为岩石的坚固性系数，用无量纲值来表示[54]。煤的坚固性系数越低，煤与瓦斯突出阻力越小，越容易发生突出。实验室内采用落锤法来测定煤的坚固性系数，新义矿二1煤层实验室及现场坚固性系数测定结果见表2-1。表2-1煤层坚固性系数测定结果Table2-1Testresultsoffirmnesscoefficient序号取样地点破坏程度11#煤样11090回采工作面内75架处选取Ⅴ类0.1922#煤样11090工作面轨道顺槽距切眼36m处Ⅴ类0.1733#煤样11090工作面胶带顺槽距切眼210m处Ⅳ类0.244东回风大巷距回风石门中线135.5mⅤ类0.225东回风大巷距开口262mⅣ类0.256东运输大巷距第一车场口向里19.3mⅣ类0.307东运输大巷正头距第一车场开口4mⅣ类0.27由表2-1可知，新义矿二1煤坚固性系数在0.17~0.30之间，坚固性系数普遍较低，煤体破坏程度为IV~V类，破坏程度较高。根据我国《防治煤与瓦斯突出细则》，当煤的破坏类型为III~V、<0.5时，该煤层具有煤与瓦斯突出危险性，因此，二1煤层具备煤与瓦斯突出煤体条件[55]。2.2.2煤的工业组分测定煤的工业组分包括水分（Mad）、灰分（Ad）、挥发分（Vdaf）和固定碳（Fcad），实验煤样粒径为0.074~0.2mm，利用5E-MAG6600全自动工业分析仪（图2-3）
2煤的基础物性参数及孔隙结构特征9对煤样的工业组分进行测定。图2-35E-MAG6600全自动工业分析仪（实验室摄影）Figure2-35E-MAG6600automaticindustrialanalyser为了避免实验结果的偶然性，每个样品同时测定两次，两次测定结果在允许误差范围内时，取平均值作为最终结果，否则重新测定。煤样的工业分析结果如表2-2所示。表2-2煤样的工业分析测试结果Table2-2Industrialanalysisandtestresultsofcoalsamples煤样Mad%Aad%Vad%Fcad%Ad%Vd%Vdaf%Fcd%1-1#0.7022.3814.9761.9522.5415.0819.4662.381-2#0.8422.2813.6663.2222.4713.7817.7763.752-1#0.769.3012.6777.279.3712.7714.0977.862-2#0.729.5912.4677.239.6612.5513.8977.793-1#0.6522.7812.1864.3922.9312.2615.9164.813-2#0.6723.5712.4363.3323.7312.5116.4163.76由实验结果可发现，三组煤样的工业组分分析中，水分（Mad）和挥发分（Fcad）含量差别不大，但是在灰分（Aad）方面，3#煤样、1#煤样的灰分含量分别是2#煤样的2.45倍和2.36倍，差别显著。这是由于在地质构造运动中，煤层厚度增厚区的煤体的裂隙中会被一些微米级矿物组分所填充，导致煤体的灰分占比显著增高。2.2.3瓦斯放散初速度煤的瓦斯放散初速度（ΔP）指标反应了含瓦斯煤体初始瓦斯放散能力的大小，常被用来预测煤与瓦斯突出的危险程度。为了模拟地质破坏作用下煤的瓦斯放散初速度的变化，采用WT-1型瓦斯扩散速度测定仪（图2-4）测定不同粒径下二1煤的瓦斯放散初速度，测定标准为《煤的瓦斯放散初速度指标（ΔP）测定方法》（AQ1080-2009）[56]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2019-2020年中国煤炭产业经济形势研究报告[J]. 中矿(北京)煤炭产业景气指数课题组,岳福斌. 中国煤炭. 2020(03)
[2]高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践[J]. 郭晨,夏玉成,孙学阳,王生全,王社荣,杜荣军,解海军,许珂. 煤炭学报. 2019(08)
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[7]厚层红层下突出煤层分区分级瓦斯治理技术研究[J]. 聂政. 能源技术与管理. 2016(S1)
[8]深部含瓦斯煤体渗透率演化及卸荷增透理论模型[J]. 程远平,刘洪永,郭品坤,潘荣锟,王亮. 煤炭学报. 2014(08)
[9]影响煤层气井钻采工艺的工程地质因素分析[J]. 刘岩,张遂安,赵义强,任飞,罗恋,赵晓莉. 中国煤层气. 2013(06)
[10]矿山动力灾害多参量危险性评价及分级预警[J]. 罗浩,潘一山,肖晓春,赵扬锋,贾宝新. 中国安全科学学报. 2013(11)
博士论文
[1]构造煤表观物理结构及煤与瓦斯突出层裂发展机制研究[D]. 涂庆毅.中国矿业大学 2019
[2]基于等效物理结构的煤体瓦斯扩散特性及应用[D]. 董骏.中国矿业大学 2018
[3]临涣矿区东南缘瓦斯赋存构造控制特征及防治技术研究[D]. 姜利民.中国矿业大学 2014
[4]镜煤逐级抽提超临界吸附响应及其机理[D]. 陈润.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]新景矿3#煤层地质构造作用对煤孔隙结构特征及瓦斯吸附—解吸特性影响[D]. 戚宇霄.中国矿业大学 2018
[2]豫西煤田地质构造特征及其对瓦斯赋存的控制[D]. 曹召丹.中国矿业大学 2014
本文编号：3371788
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1090工作面位置图
硕士学位论文8图2-2取样点位置示意图Figure2-2Schematicdiagramofsamplingpointlocation2.2煤的基础物性参数测定（BasicPhysicalParametersDetermination）2.2.1坚固性系数岩石的坚固程度用坚固性系数来表示，是表征岩石抵抗破碎程度的相对值，把岩石单轴抗压强度极限值的1/10作为岩石的坚固性系数，用无量纲值来表示[54]。煤的坚固性系数越低，煤与瓦斯突出阻力越小，越容易发生突出。实验室内采用落锤法来测定煤的坚固性系数，新义矿二1煤层实验室及现场坚固性系数测定结果见表2-1。表2-1煤层坚固性系数测定结果Table2-1Testresultsoffirmnesscoefficient序号取样地点破坏程度11#煤样11090回采工作面内75架处选取Ⅴ类0.1922#煤样11090工作面轨道顺槽距切眼36m处Ⅴ类0.1733#煤样11090工作面胶带顺槽距切眼210m处Ⅳ类0.244东回风大巷距回风石门中线135.5mⅤ类0.225东回风大巷距开口262mⅣ类0.256东运输大巷距第一车场口向里19.3mⅣ类0.307东运输大巷正头距第一车场开口4mⅣ类0.27由表2-1可知，新义矿二1煤坚固性系数在0.17~0.30之间，坚固性系数普遍较低，煤体破坏程度为IV~V类，破坏程度较高。根据我国《防治煤与瓦斯突出细则》，当煤的破坏类型为III~V、<0.5时，该煤层具有煤与瓦斯突出危险性，因此，二1煤层具备煤与瓦斯突出煤体条件[55]。2.2.2煤的工业组分测定煤的工业组分包括水分（Mad）、灰分（Ad）、挥发分（Vdaf）和固定碳（Fcad），实验煤样粒径为0.074~0.2mm，利用5E-MAG6600全自动工业分析仪（图2-3）
2煤的基础物性参数及孔隙结构特征9对煤样的工业组分进行测定。图2-35E-MAG6600全自动工业分析仪（实验室摄影）Figure2-35E-MAG6600automaticindustrialanalyser为了避免实验结果的偶然性，每个样品同时测定两次，两次测定结果在允许误差范围内时，取平均值作为最终结果，否则重新测定。煤样的工业分析结果如表2-2所示。表2-2煤样的工业分析测试结果Table2-2Industrialanalysisandtestresultsofcoalsamples煤样Mad%Aad%Vad%Fcad%Ad%Vd%Vdaf%Fcd%1-1#0.7022.3814.9761.9522.5415.0819.4662.381-2#0.8422.2813.6663.2222.4713.7817.7763.752-1#0.769.3012.6777.279.3712.7714.0977.862-2#0.729.5912.4677.239.6612.5513.8977.793-1#0.6522.7812.1864.3922.9312.2615.9164.813-2#0.6723.5712.4363.3323.7312.5116.4163.76由实验结果可发现，三组煤样的工业组分分析中，水分（Mad）和挥发分（Fcad）含量差别不大，但是在灰分（Aad）方面，3#煤样、1#煤样的灰分含量分别是2#煤样的2.45倍和2.36倍，差别显著。这是由于在地质构造运动中，煤层厚度增厚区的煤体的裂隙中会被一些微米级矿物组分所填充，导致煤体的灰分占比显著增高。2.2.3瓦斯放散初速度煤的瓦斯放散初速度（ΔP）指标反应了含瓦斯煤体初始瓦斯放散能力的大小，常被用来预测煤与瓦斯突出的危险程度。为了模拟地质破坏作用下煤的瓦斯放散初速度的变化，采用WT-1型瓦斯扩散速度测定仪（图2-4）测定不同粒径下二1煤的瓦斯放散初速度，测定标准为《煤的瓦斯放散初速度指标（ΔP）测定方法》（AQ1080-2009）[56]。
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[10]矿山动力灾害多参量危险性评价及分级预警[J]. 罗浩,潘一山,肖晓春,赵扬锋,贾宝新. 中国安全科学学报. 2013(11)
博士论文
[1]构造煤表观物理结构及煤与瓦斯突出层裂发展机制研究[D]. 涂庆毅.中国矿业大学 2019
[2]基于等效物理结构的煤体瓦斯扩散特性及应用[D]. 董骏.中国矿业大学 2018
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[1]新景矿3#煤层地质构造作用对煤孔隙结构特征及瓦斯吸附—解吸特性影响[D]. 戚宇霄.中国矿业大学 2018
[2]豫西煤田地质构造特征及其对瓦斯赋存的控制[D]. 曹召丹.中国矿业大学 2014
本文编号：3371788
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