含瓦斯煤層多參數(shù)實時監(jiān)測及其應用研究.pdf

1、瓦斯災害是影響煤礦安全生產(chǎn)的重大災害,嚴重威脅著井下工作人員的生命安全及煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。對于含瓦斯煤層,在開采過程中煤層瓦斯流場與應力場的動態(tài)耦合貫穿于瓦斯災害演化的全過程。對含瓦斯煤層瓦斯壓力、應力及溫度等相關參數(shù)的實時監(jiān)測有助于深入研究煤層瓦斯流場與應力場的動態(tài)耦合關系,為瓦斯災害的防治工作提供技術支持。本文分析了煤層應力場對煤層瓦斯?jié)B流和封存特征的影響機理;開發(fā)了含瓦斯煤層多參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng);提出了含瓦斯煤層采動過程及瓦斯治理

2、效果多參數(shù)實時監(jiān)測方法,并進行了應用。
　　(1)分別從含瓦斯煤體彈性自調(diào)節(jié)綜合效應、瓦斯低速滲流啟動壓力梯度和宏觀應力場對孔隙裂隙閉合程度的控制三個方面分析了煤層應力場對煤層瓦斯?jié)B流和封存特征的影響機理。闡述了煤層瓦斯流場的熱力學效應,并分別從瓦斯?jié)B流熱傳遞和應力變化導致的熱能轉化兩個角度分析了煤體溫度變化機理。
　　(2)基于煤巖力電耦合機理,提出了電磁輻射技術確定本煤層封孔位置的方法,即通過測定本煤層監(jiān)測鉆孔不同深處的

3、電磁輻射值來確定鉆孔的應力集中帶,進而確定合理的封孔位置。
　　(3)提出了采用高壓膠囊配合封孔膠囊或注漿等封孔工藝密封鉆孔,并利用高壓膠囊監(jiān)測應力的技術思路,開發(fā)了含瓦斯煤層多參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng),該監(jiān)測系統(tǒng)主要包括鉆孔密封裝置、應力監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)采集與傳輸裝置和軟件系統(tǒng)等四個部分,可實現(xiàn)對含瓦斯煤層中瓦斯壓力、應力和溫度等相關參數(shù)的實時監(jiān)測,同時可與KJ系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行,實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸、存儲與處理。
　　(4)提出了采

4、動過程含瓦斯煤層多參數(shù)實時監(jiān)測方法,并建立了監(jiān)測鉆孔位置、監(jiān)測鉆孔孔間距的確定公式,實現(xiàn)了對采動過程中含瓦斯煤層多參數(shù)的實時監(jiān)測,監(jiān)測結果可用于分析各參數(shù)的耦合、演化規(guī)律及辨識災害演化信息;采用該方法在梁北煤礦進行了應用,并結合監(jiān)測結果,分析了采動過程、卸壓或抽放措施前后煤層參數(shù)的流變-突變特征。
　　(5)提出了瓦斯治理效果實時監(jiān)測方法,考察了瓦斯治理措施實施過程煤層多參數(shù)的變化規(guī)律;并針對不同瓦斯治理措施,提出了對瓦斯治理效果