新義礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律及煤與瓦斯突出分級治理研究
發(fā)布時(shí)間：2021-08-30 01:33
在我國,煤與瓦斯突出問題已經(jīng)成為制約煤炭工業(yè)健康安全生產(chǎn)的最大障礙。新義礦在多期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動相互疊加的影響下,井田內(nèi)煤層厚度變化劇烈,瓦斯差異化賦存,煤體強(qiáng)度極低,礦井瓦斯治理工作嚴(yán)峻而復(fù)雜。因此,建立起針對不同突出危險(xiǎn)程度的瓦斯治理體系,對于新義礦的瓦斯治理工作具有重要意義。本文從煤體自身性質(zhì)和地質(zhì)因素兩個(gè)角度并結(jié)合突出實(shí)例來分析新義礦煤與瓦斯突出的控制因素和瓦斯地質(zhì)賦存規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,建立基于AHP-模糊概率綜合評判法的瓦斯分級治理體系并進(jìn)行治理效果研究。全文主要研究結(jié)論如下:（1）新義礦唯一可采二1煤層f值在0.190.30之間,煤體破壞程度為ⅣⅤ類,ΔP在20.7527.27mmHg之間,具備發(fā)生突出的煤體條件。煤的工業(yè)組分測定結(jié)果說明地質(zhì)構(gòu)造并未使得煤的變質(zhì)程度發(fā)生改變,但煤層厚度不同區(qū)域的煤的灰分差異明顯,可以作為煤層厚度判斷的參考。對煤的微米級表面孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)2#煤樣裂隙最為發(fā)育,表面可見微米級大孔,且孔隙開放性較好。3#煤樣表面最為平整,被放大1000倍時(shí)裂隙寬度較小...
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：114 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
1090工作面位置圖
碩士學(xué)位論文8圖2-2取樣點(diǎn)位置示意圖Figure2-2Schematicdiagramofsamplingpointlocation2.2煤的基礎(chǔ)物性參數(shù)測定（BasicPhysicalParametersDetermination）2.2.1堅(jiān)固性系數(shù)巖石的堅(jiān)固程度用堅(jiān)固性系數(shù)來表示，是表征巖石抵抗破碎程度的相對值，把巖石單軸抗壓強(qiáng)度極限值的1/10作為巖石的堅(jiān)固性系數(shù)，用無量綱值來表示[54]。煤的堅(jiān)固性系數(shù)越低，煤與瓦斯突出阻力越小，越容易發(fā)生突出。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用落錘法來測定煤的堅(jiān)固性系數(shù)，新義礦二1煤層實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場堅(jiān)固性系數(shù)測定結(jié)果見表2-1。表2-1煤層堅(jiān)固性系數(shù)測定結(jié)果Table2-1Testresultsoffirmnesscoefficient序號取樣地點(diǎn)破壞程度11#煤樣11090回采工作面內(nèi)75架處選�、躅�0.1922#煤樣11090工作面軌道順槽距切眼36m處Ⅴ類0.1733#煤樣11090工作面膠帶順槽距切眼210m處Ⅳ類0.244東回風(fēng)大巷距回風(fēng)石門中線135.5mⅤ類0.225東回風(fēng)大巷距開口262mⅣ類0.256東運(yùn)輸大巷距第一車場口向里19.3mⅣ類0.307東運(yùn)輸大巷正頭距第一車場開口4mⅣ類0.27由表2-1可知，新義礦二1煤堅(jiān)固性系數(shù)在0.17~0.30之間，堅(jiān)固性系數(shù)普遍較低，煤體破壞程度為IV~V類，破壞程度較高。根據(jù)我國《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》，當(dāng)煤的破壞類型為III~V、<0.5時(shí)，該煤層具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，因此，二1煤層具備煤與瓦斯突出煤體條件[55]。2.2.2煤的工業(yè)組分測定煤的工業(yè)組分包括水分（Mad）、灰分（Ad）、揮發(fā)分（Vdaf）和固定碳（Fcad），實(shí)驗(yàn)煤樣粒徑為0.074~0.2mm，利用5E-MAG6600全自動工業(yè)分析儀（圖2-3）
2煤的基礎(chǔ)物性參數(shù)及孔隙結(jié)構(gòu)特征9對煤樣的工業(yè)組分進(jìn)行測定。圖2-35E-MAG6600全自動工業(yè)分析儀（實(shí)驗(yàn)室攝影）Figure2-35E-MAG6600automaticindustrialanalyser為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，每個(gè)樣品同時(shí)測定兩次，兩次測定結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，取平均值作為最終結(jié)果，否則重新測定。煤樣的工業(yè)分析結(jié)果如表2-2所示。表2-2煤樣的工業(yè)分析測試結(jié)果Table2-2Industrialanalysisandtestresultsofcoalsamples煤樣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由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，三組煤樣的工業(yè)組分分析中，水分（Mad）和揮發(fā)分（Fcad）含量差別不大，但是在灰分（Aad）方面，3#煤樣、1#煤樣的灰分含量分別是2#煤樣的2.45倍和2.36倍，差別顯著。這是由于在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動中，煤層厚度增厚區(qū)的煤體的裂隙中會被一些微米級礦物組分所填充，導(dǎo)致煤體的灰分占比顯著增高。2.2.3瓦斯放散初速度煤的瓦斯放散初速度（ΔP）指標(biāo)反應(yīng)了含瓦斯煤體初始瓦斯放散能力的大小，常被用來預(yù)測煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)程度。為了模擬地質(zhì)破壞作用下煤的瓦斯放散初速度的變化，采用WT-1型瓦斯擴(kuò)散速度測定儀（圖2-4）測定不同粒徑下二1煤的瓦斯放散初速度，測定標(biāo)準(zhǔn)為《煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)（ΔP）測定方法》（AQ1080-2009）[56]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2019-2020年中國煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢研究報(bào)告[J]. 中礦(北京)煤炭產(chǎn)業(yè)景氣指數(shù)課題組,岳福斌. 中國煤炭. 2020(03)
[2]高瓦斯礦井采煤工作面瓦斯地質(zhì)分級評價(jià)方法與實(shí)踐[J]. 郭晨,夏玉成,孫學(xué)陽,王生全,王社榮,杜榮軍,解海軍,許珂. 煤炭學(xué)報(bào). 2019(08)
[3]成礦作用中地質(zhì)構(gòu)造的導(dǎo)礦作用[J]. 湯巖春. 世界有色金屬. 2019(09)
[4]我國采礦工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及其深層次發(fā)展問題的探討[J]. 宋振騏. 隧道與地下工程災(zāi)害防治. 2019(02)
[5]構(gòu)造煤與原生結(jié)構(gòu)煤孔隙特征及瓦斯解吸規(guī)律試驗(yàn)[J]. 王振洋,程遠(yuǎn)平. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(03)
[6]新安煤田煤與瓦斯突出特征及防治措施[J]. 徐德宇,李國旗,李德全. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2016(11)
[7]厚層紅層下突出煤層分區(qū)分級瓦斯治理技術(shù)研究[J]. 聶政. 能源技術(shù)與管理. 2016(S1)
[8]深部含瓦斯煤體滲透率演化及卸荷增透理論模型[J]. 程遠(yuǎn)平,劉洪永,郭品坤,潘榮錕,王亮. 煤炭學(xué)報(bào). 2014(08)
[9]影響煤層氣井鉆采工藝的工程地質(zhì)因素分析[J]. 劉巖,張遂安,趙義強(qiáng),任飛,羅戀,趙曉莉. 中國煤層氣. 2013(06)
[10]礦山動力災(zāi)害多參量危險(xiǎn)性評價(jià)及分級預(yù)警[J]. 羅浩,潘一山,肖曉春,趙揚(yáng)鋒,賈寶新. 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(11)
博士論文
[1]構(gòu)造煤表觀物理結(jié)構(gòu)及煤與瓦斯突出層裂發(fā)展機(jī)制研究[D]. 涂慶毅.中國礦業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于等效物理結(jié)構(gòu)的煤體瓦斯擴(kuò)散特性及應(yīng)用[D]. 董駿.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[3]臨渙礦區(qū)東南緣瓦斯賦存構(gòu)造控制特征及防治技術(shù)研究[D]. 姜利民.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
[4]鏡煤逐級抽提超臨界吸附響應(yīng)及其機(jī)理[D]. 陳潤.中國礦業(yè)大學(xué) 2010
碩士論文
[1]新景礦3#煤層地質(zhì)構(gòu)造作用對煤孔隙結(jié)構(gòu)特征及瓦斯吸附—解吸特性影響[D]. 戚宇霄.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]豫西煤田地質(zhì)構(gòu)造特征及其對瓦斯賦存的控制[D]. 曹召丹.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
本文編號：3371788
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
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【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
1090工作面位置圖
碩士學(xué)位論文8圖2-2取樣點(diǎn)位置示意圖Figure2-2Schematicdiagramofsamplingpointlocation2.2煤的基礎(chǔ)物性參數(shù)測定（BasicPhysicalParametersDetermination）2.2.1堅(jiān)固性系數(shù)巖石的堅(jiān)固程度用堅(jiān)固性系數(shù)來表示，是表征巖石抵抗破碎程度的相對值，把巖石單軸抗壓強(qiáng)度極限值的1/10作為巖石的堅(jiān)固性系數(shù)，用無量綱值來表示[54]。煤的堅(jiān)固性系數(shù)越低，煤與瓦斯突出阻力越小，越容易發(fā)生突出。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用落錘法來測定煤的堅(jiān)固性系數(shù)，新義礦二1煤層實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場堅(jiān)固性系數(shù)測定結(jié)果見表2-1。表2-1煤層堅(jiān)固性系數(shù)測定結(jié)果Table2-1Testresultsoffirmnesscoefficient序號取樣地點(diǎn)破壞程度11#煤樣11090回采工作面內(nèi)75架處選�、躅�0.1922#煤樣11090工作面軌道順槽距切眼36m處Ⅴ類0.1733#煤樣11090工作面膠帶順槽距切眼210m處Ⅳ類0.244東回風(fēng)大巷距回風(fēng)石門中線135.5mⅤ類0.225東回風(fēng)大巷距開口262mⅣ類0.256東運(yùn)輸大巷距第一車場口向里19.3mⅣ類0.307東運(yùn)輸大巷正頭距第一車場開口4mⅣ類0.27由表2-1可知，新義礦二1煤堅(jiān)固性系數(shù)在0.17~0.30之間，堅(jiān)固性系數(shù)普遍較低，煤體破壞程度為IV~V類，破壞程度較高。根據(jù)我國《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》，當(dāng)煤的破壞類型為III~V、<0.5時(shí)，該煤層具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，因此，二1煤層具備煤與瓦斯突出煤體條件[55]。2.2.2煤的工業(yè)組分測定煤的工業(yè)組分包括水分（Mad）、灰分（Ad）、揮發(fā)分（Vdaf）和固定碳（Fcad），實(shí)驗(yàn)煤樣粒徑為0.074~0.2mm，利用5E-MAG6600全自動工業(yè)分析儀（圖2-3）
2煤的基礎(chǔ)物性參數(shù)及孔隙結(jié)構(gòu)特征9對煤樣的工業(yè)組分進(jìn)行測定。圖2-35E-MAG6600全自動工業(yè)分析儀（實(shí)驗(yàn)室攝影）Figure2-35E-MAG6600automaticindustrialanalyser為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，每個(gè)樣品同時(shí)測定兩次，兩次測定結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，取平均值作為最終結(jié)果，否則重新測定。煤樣的工業(yè)分析結(jié)果如表2-2所示。表2-2煤樣的工業(yè)分析測試結(jié)果Table2-2Industrialanalysisandtestresultsofcoalsamples煤樣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由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，三組煤樣的工業(yè)組分分析中，水分（Mad）和揮發(fā)分（Fcad）含量差別不大，但是在灰分（Aad）方面，3#煤樣、1#煤樣的灰分含量分別是2#煤樣的2.45倍和2.36倍，差別顯著。這是由于在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動中，煤層厚度增厚區(qū)的煤體的裂隙中會被一些微米級礦物組分所填充，導(dǎo)致煤體的灰分占比顯著增高。2.2.3瓦斯放散初速度煤的瓦斯放散初速度（ΔP）指標(biāo)反應(yīng)了含瓦斯煤體初始瓦斯放散能力的大小，常被用來預(yù)測煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)程度。為了模擬地質(zhì)破壞作用下煤的瓦斯放散初速度的變化，采用WT-1型瓦斯擴(kuò)散速度測定儀（圖2-4）測定不同粒徑下二1煤的瓦斯放散初速度，測定標(biāo)準(zhǔn)為《煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)（ΔP）測定方法》（AQ1080-2009）[56]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2019-2020年中國煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢研究報(bào)告[J]. 中礦(北京)煤炭產(chǎn)業(yè)景氣指數(shù)課題組,岳福斌. 中國煤炭. 2020(03)
[2]高瓦斯礦井采煤工作面瓦斯地質(zhì)分級評價(jià)方法與實(shí)踐[J]. 郭晨,夏玉成,孫學(xué)陽,王生全,王社榮,杜榮軍,解海軍,許珂. 煤炭學(xué)報(bào). 2019(08)
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[4]我國采礦工程學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及其深層次發(fā)展問題的探討[J]. 宋振騏. 隧道與地下工程災(zāi)害防治. 2019(02)
[5]構(gòu)造煤與原生結(jié)構(gòu)煤孔隙特征及瓦斯解吸規(guī)律試驗(yàn)[J]. 王振洋,程遠(yuǎn)平. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(03)
[6]新安煤田煤與瓦斯突出特征及防治措施[J]. 徐德宇,李國旗,李德全. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2016(11)
[7]厚層紅層下突出煤層分區(qū)分級瓦斯治理技術(shù)研究[J]. 聶政. 能源技術(shù)與管理. 2016(S1)
[8]深部含瓦斯煤體滲透率演化及卸荷增透理論模型[J]. 程遠(yuǎn)平,劉洪永,郭品坤,潘榮錕,王亮. 煤炭學(xué)報(bào). 2014(08)
[9]影響煤層氣井鉆采工藝的工程地質(zhì)因素分析[J]. 劉巖,張遂安,趙義強(qiáng),任飛,羅戀,趙曉莉. 中國煤層氣. 2013(06)
[10]礦山動力災(zāi)害多參量危險(xiǎn)性評價(jià)及分級預(yù)警[J]. 羅浩,潘一山,肖曉春,趙揚(yáng)鋒,賈寶新. 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(11)
博士論文
[1]構(gòu)造煤表觀物理結(jié)構(gòu)及煤與瓦斯突出層裂發(fā)展機(jī)制研究[D]. 涂慶毅.中國礦業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于等效物理結(jié)構(gòu)的煤體瓦斯擴(kuò)散特性及應(yīng)用[D]. 董駿.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[3]臨渙礦區(qū)東南緣瓦斯賦存構(gòu)造控制特征及防治技術(shù)研究[D]. 姜利民.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
[4]鏡煤逐級抽提超臨界吸附響應(yīng)及其機(jī)理[D]. 陳潤.中國礦業(yè)大學(xué) 2010
碩士論文
[1]新景礦3#煤層地質(zhì)構(gòu)造作用對煤孔隙結(jié)構(gòu)特征及瓦斯吸附—解吸特性影響[D]. 戚宇霄.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]豫西煤田地質(zhì)構(gòu)造特征及其對瓦斯賦存的控制[D]. 曹召丹.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
本文編號：3371788
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