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《中国地质大学(北京)》 2011年
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卸压密闭煤层瓦斯含量测定技术研究

齐黎明  
【摘要】:煤矿瓦斯对矿工生命及国家财产构成重大威胁,煤层瓦斯含量的准确测定是一切瓦斯防治工作的基础;但是,现有的瓦斯含量测定方法存在缺陷,其准确性不是很高;因此,探索煤层瓦斯含量测定新方法,提高测定结果的准确性,对煤矿瓦斯灾害防治有着非常重要的意义。 本文首先分析了目前常用的瓦斯含量直接测定法存在的不足,这包括两个方面:不能定点取芯和瓦斯损失量所占比例太大。分别做了低温冷冻和密闭液封堵条件下的煤样瓦斯解吸规律实验,结果表明,采用密闭液封堵法降低煤芯瓦斯解吸速度的效果更好。并从理论上对密闭液封堵煤芯瓦斯的机理进行了分析,得出了瓦斯气体在密闭液里的运行位移计算公式;在此基础上,提出了卸压密闭煤层瓦斯含量测定技术。该技术的原理是:利用取芯器定点钻取大块煤芯,采用密封液对煤芯进行包裹,并在负压仓的作用下,最大限度的减少取芯过程中的瓦斯损失。 采用数值模拟手段对取芯钻孔前方、煤巷两帮和煤巷掘进前方的瓦斯流场进行数值模拟,得出了流场的类型;从理论上推导出了钻孔前方煤芯、煤巷两帮及煤巷掘进前方的瓦斯排放范围计算公式;理论分析结果可以用来计算所取煤芯的瓦斯损失量(约占煤芯瓦斯含量的10%左右,)和煤层瓦斯含量测定过程中的取样深度。设计、制造出了双管单动卸压密闭取芯器,优选出了合适的取芯钻头和密闭液,对煤样筒、真空脱气系统和粉碎系统进行研制或改进。 利用理论研究成果和卸压密闭瓦斯含量测定装备开展了实验室取芯相似模拟和现场瓦斯含量测定试验,结果表明:卸压密闭煤层瓦斯含量测定取芯装备能够取到比较完整的煤芯,也基本实现了密闭液对煤芯的包裹;与传统的工作面钻屑法相比,卸压密闭煤层瓦斯含量测定法既能确保所取煤芯完全来自于钻孔前方,又能有效降低损失瓦斯量;因此,该技术的可靠性更高。
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