含瓦斯煤層多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測及其應(yīng)用研究.pdf

1、瓦斯災(zāi)害是影響煤礦安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害,嚴(yán)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(yīng)力場的動(dòng)態(tài)耦合貫穿于瓦斯災(zāi)害演化的全過程。對含瓦斯煤層瓦斯壓力、應(yīng)力及溫度等相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測有助于深入研究煤層瓦斯流場與應(yīng)力場的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系,為瓦斯災(zāi)害的防治工作提供技術(shù)支持。本文分析了煤層應(yīng)力場對煤層瓦斯?jié)B流和封存特征的影響機(jī)理;開發(fā)了含瓦斯煤層多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng);提出了含瓦斯煤層采動(dòng)過程及瓦斯治理

2、效果多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測方法,并進(jìn)行了應(yīng)用。
　　(1)分別從含瓦斯煤體彈性自調(diào)節(jié)綜合效應(yīng)、瓦斯低速滲流啟動(dòng)壓力梯度和宏觀應(yīng)力場對孔隙裂隙閉合程度的控制三個(gè)方面分析了煤層應(yīng)力場對煤層瓦斯?jié)B流和封存特征的影響機(jī)理。闡述了煤層瓦斯流場的熱力學(xué)效應(yīng),并分別從瓦斯?jié)B流熱傳遞和應(yīng)力變化導(dǎo)致的熱能轉(zhuǎn)化兩個(gè)角度分析了煤體溫度變化機(jī)理。
　　(2)基于煤巖力電耦合機(jī)理,提出了電磁輻射技術(shù)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(yīng)力集中帶,進(jìn)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(yīng)力的技術(shù)思路,開發(fā)了含瓦斯煤層多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng),該監(jiān)測系統(tǒng)主要包括鉆孔密封裝置、應(yīng)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(gè)部分,可實(shí)現(xiàn)對含瓦斯煤層中瓦斯壓力、應(yīng)力和溫度等相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測,同時(shí)可與KJ系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、存儲與處理。
　　(4)提出了采

4、動(dòng)過程含瓦斯煤層多參數(shù)實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)了對采動(dòng)過程中含瓦斯煤層多參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果可用于分析各參數(shù)的耦合、演化規(guī)律及辨識災(zāi)害演化信息;采用該方法在梁北煤礦進(jìn)行了應(yīng)用,并結(jié)合監(jiān)測結(jié)果,分析了采動(dòng)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(shí)時(shí)監(jiān)測方法,考察了瓦斯治理措施實(shí)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