摘要：为研究煤矿井下放射性活度水平及氡析出规律,应用煤岩放射性活度测量系统对典型矿区煤层放射性活度水平进行测试,分析煤层放射性水平的影响因素;应用自主设计的氡测试系统,对炮采巷道掘进过程中不同工序的氡浓度进行测定,分析巷道掘进过程中氡的析出规律。结果表明,随着煤变质程度的加深,其放射性核素质量分数的减少,对于不同变质程度的煤,煤中放射性元素的质量分数与煤质灰分质量分数之间相关性较好;所测掘进工作面氡浓度为30~70 Bq/m^3,整体属于较低水平;巷道掘进过程中打孔、放炮等工序引起煤岩层孔隙及裂隙增大并逐步相连成贯通的通道,促使氡及瓦斯沿通道向外大量释放,造成了工作面氡浓度及瓦斯体积分数异常。煤岩破裂与氡浓度异常相关关系的进一步研究,可为煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害预测提供一种新的方法。

摘要：为了准确确定煤层注水防治瓦斯的临界注水量,从煤层注水防突机理的认识出发,提出采用实验室试验的方法,模拟测试煤层赋存条件下注入不同水量后煤样的瓦斯解吸特性,之后,通过分析第1min瓦斯解吸速度、第1min瓦斯解吸率、120min瓦斯解吸率和残存瓦斯含量来确定临界水分含量。对两个典型试验煤样的测试结果表明,第1min瓦斯解吸速度、第1min瓦斯解吸率和120min瓦斯解吸率均随注入水分的饱和度增大而减小,而残存瓦斯含量随注入含水饱和度增大而增大,4个指标值均可用二次方程较好地拟合,并最终确定出各自的临界注入含水饱和度。研究表明,提出的煤层注水临界注水量确定方法得到的结果与实践认知相符,对煤层注水优化设计有一定的指导意义。

摘要：为揭示层理构造对煤体裂隙演化与瓦斯渗流特性的影响机制,优化基于层理构造的瓦斯抽采设计,保障煤矿安全高效生产,利用RFPA2D-Flow软件,在煤体中预制斜交、垂直和平行层理裂隙面的基础上,分别对不同层理煤体的裂隙演化特征、声发射分布规律及瓦斯渗流压力场进行模拟研究,并与试验结果对比。结果表明:不同层理煤样均以剪切破坏为主,但最终破坏形态有明显差别;斜交层理煤样在3条预制层理的中间1条处破坏最明显,而垂直、平行层理煤样的抗压/拉破坏主要在预制层理裂隙面两端和周围;不同层理煤样的瓦斯渗流压力场梯度曲线均在裂隙出现的区域有明显变化,且呈波浪状分布;斜交层理煤样的模拟结果与试验结果基本吻合,验证了模拟的有效性。

摘要：矿井瓦斯涌出量预测是新建矿井、新水平和新采区设计的主要依据。针对目前灰色理论预测模型和线性回归预测模型的缺点和不足,系统地推导了灰色线性回归组合预测模型。结合现场实测数据,并对比线性回归模型和灰色理论模型预测结果,发现该模型的预测精度分别提高了2.46%和1.35%,数据拟合的相关系数也有一定程度的提高。实证结果表明,灰色线性回归组合模型可以更好地预测矿井瓦斯涌出量。

摘要：针对矿井巷道断面人工测量方式费时费力、误差大以及现有巷道断面测量仪检测速度慢、无法实现上位机实时监测等问题,提出了一种基于PLC和ZigBee网络的矿井巷道断面瞬时监测系统的设计方案。该系统中,PLC输出2个6 400个/s的高速脉冲序列,分别用于控制步进电动机旋转和驱动脉冲式激光测距仪测距;HC0,HC1高速计数器分别对2个脉冲序列计数;步进电动机步进角设置为0.45°;激光测距仪旋转1周后,PLC计算出巷道断面的周长和面积,并将计算结果通过ZigBee网络发送至上位机进行实时显示。实验结果表明,该系统每隔10s更新显示巷道断面的周长和面积,周长测量的相对误差不超过0.5%,面积测量的相对误差不超过0.9%。

摘要：为了解国内外的钻孔封孔现状,探索更为适用的封孔技术、封孔设备以及验证新型封孔设备实际应用效果,对目前国内外常见的封孔技术进行综述,指出各种封孔技术的适用范围及优缺点。在充分分析、研究原有封孔技术的基础上,提出钻屑回填带压注浆封孔技术,并针对钻屑的特点,设计出滤水型钻屑回填带压注浆封孔器,最后,通过现场工程试验对滤水型钻屑回填带压注浆封孔器的实际应用效果进行了检验。结果表明,滤水型钻屑回填带压注浆封孔器可以很好地解决封孔作业时的水灰比问题,在封孔作业中具有很多优势,且现场应用取得了良好的封孔效果,保证了瓦斯抽放作业安全、高效进行。

摘要：为探究不同冲击载荷作用下含气砂岩冲击损伤特征和渗透性规律,利用含瓦斯煤岩冲击损伤−渗流试验系统和工业显微CT扫描系统,设计并开展了三轴预应力状态下不同冲击速度加载的动态压缩−原位渗流试验,重构了受冲击损伤砂岩的三维裂隙结构,对比分析了固−气耦合试样不同冲击速度加载下的动态应力−应变曲线特征、能量耗散规律、破坏损伤和渗透性演变特征。研究结果表明:含气砂岩的应变率随冲击速度的增加而增加,入射波能、反射波能、透射波能和吸收能也随之逐渐增大。含气砂岩的峰值应力和峰值应变也随冲击速度的提升而逐渐增大,且动态应力−应变曲线的压密阶段不断被压缩直至完全消失。三轴固−气耦合动态冲击条件下,含气砂岩的破坏形式以剪切破坏为主;随着冲击速度的递增,冲击载荷与气体压力联合作用下含气砂岩内部的张拉裂隙数量不断增加,新生裂隙相互连接促使了宏观贯通裂隙的形成;泊松比效应和偏心压缩作用使砂岩上分别形成了沿试样轴向方向延伸和垂直于轴向方向延伸2种张拉裂隙,2种裂隙在试样外沿相互连通,呈现出网格状。含气砂岩的吸收能量直接决定了其损伤程度,吸收能量的不断增加,不仅加大了含气砂岩破坏后的损伤程度,也大幅提高了含气砂岩的渗透性;冲击受损破坏之后的含气砂岩渗透率与其裂隙率遵循线性正相关关系。

摘要：针对煤矿井下瓦斯含量测定中煤样温度过高、瓦斯放散量过多导致损失量推算出现偏差,使煤层瓦斯含量测值不准确的问题,基于煤的瓦斯放散速度随温度升高而增加的性质,提出了低温(0℃以下)取煤样的方法,以期通过抑制瓦斯的放散来提高瓦斯含量测值的准确性。结合实验室现有条件,设计了低温条件下煤的吸附/解吸实验。结果表明,低温取样可以增加煤对瓦斯的吸附性能,减慢瓦斯放散速度,尤其是对解吸初期影响较大,低温对煤中的瓦斯放散具有抑制作用。

摘要：为探究静电场对煤体瓦斯扩散变化特性的影响,自主设计并构建瓦斯解吸-扩散试验系统,选取古汉山矿、鹤壁六矿、平顶山八矿和义马耿村矿4个矿区不同变质程度煤样,用以测定电场强度为0、40、120、240 kV/m下的解吸-扩散量,并利用经典单孔扩散模型计算各煤样在4种场强作用下的扩散系数。结果表明:静电场下,随着施加场强的增大,煤样扩散系数具有先增大后减小的变化特征,且呈抛物线状;特征优势场强为40 kV/m时各煤样扩散系数达到最大,而其他场强作用下扩散系数都有所减小;对比不同变质程度煤样电场下扩散特性,结果显示,平顶山八矿肥煤在电场下扩散系数最大,义马矿褐煤扩散系数最小。静电场下扩散特性变化原因为:煤体和瓦斯分子发生激发极化改变了煤体表面吸附势阱深度;电场能引起煤体内微小孔的体积和比表面积增加(减小)。

摘要：了解瓦斯气体在采掘空间的分布及运移规律,是有效开展煤矿瓦斯治理工作的基础。通过对井下瓦斯浓度监测数据可视化及数理分析,揭示了回采工作面回风流中存在瓦斯气团的可能性,表明了回风巷中瓦斯气体运移具有风流携带气团漂移的特点;回风巷中的同一瓦斯气团先后经过相邻2个传感器时,2个传感器分别观测到的瓦斯浓度变化的曲线形态具有相似性,根据这一特点,给出了回风巷瓦斯气团漂移速度计算公式和应用实例。研究成果有助于优化采煤工作面通风设计,有效监测回风巷中瓦斯气体运移状态,避免高浓度瓦斯气团导致的矿井灾害。