煤矿瓦斯灾害防治理论与技术进展.ppt

硫化氢成因 （1）生物降解 （2）微生物硫酸盐还原 （3）热化学分解 （4）硫酸盐热化学还原 （5）岩浆成因 硫化氢防治技术 硫化氢防治技术 硫化氢成因 （1）生物降解 （2）微生物硫酸盐还原 （3）热化学分解 （4）硫酸盐热化学还原 （5）岩浆成因 硫化氢成因 热化学分解成因是指煤中含硫有机化合物在热力作用下,含硫杂环断裂形成硫化氢,又称为裂解型硫化氢。硫酸盐热化学还原成因主要是指硫酸盐与有机物或烃类发生作用, 将硫酸盐矿物还原生成 H2S 和 CO2。其反应式为: 硫化氢防治技术 工作面硫化氢涌出及运移分布规律测定 距煤壁不同距离测点布置图 采煤机后方测点布置图 硫化氢防治技术 “注-抽-注”法治理硫化氢措施 高压注碱性溶液系统图 硫化氢防治技术 谢谢各位! 聂百胜E-mail:bshnie@163.com 中国矿业大学（北京） * 煤与瓦斯突出流变机理 吸附瓦斯对煤蚀损效应的理论关系 这些研究结果得到了现场实际现象的验证，并应用于煤矿瓦斯防治，也为突出机理研究奠定了基础。 煤与瓦斯突出流变机理 煤与瓦斯突出流变机理的提出 根据事物从量变到质变的原理，首次用流变的观点对突出灾害的过程进行研究。 实验发现含瓦斯煤是一种强流变介质。流变达到一定程度后才会产生突变。突出过程是含瓦斯煤的流变--突变过程。 得出了含瓦斯煤流变破坏的基本理论模型和规律。 煤与瓦斯突出流变机理 流变现象 含瓦斯煤不同孔隙气体和压力条件下的蠕变曲线 含瓦斯煤流变破坏过程中弹性模量变化 煤与瓦斯突出流变机理 根据实验结果和含瓦斯煤体流变本构关系，建立了含瓦斯煤体的变形与地应力、煤层瓦斯、煤的物理力学性质和时间的耦合作用关系。在有效应力超过屈服强度的条件下，含瓦斯煤体经过一段时间的稳定变形量后，进入发生加速流变破坏阶段，发生突出。 研究发现了采掘工作面前方含瓦斯煤体存在三个流变阶段和四个流变区域；提出了煤与瓦斯突出的流变机理，揭示了煤与瓦斯突出准备、发生、发展和结束四个阶段的流变演化过程。 煤与瓦斯突出流变机理 采掘空间周围含瓦斯煤体流变状态随时间而变化，按时间顺序采掘空间前方的含瓦斯煤体经历瞬态流变、动态流变和蠕变三阶段；按空间位置存在流变松弛区域A、强流变区域C、弱流变区域B以及原始应力区。 采掘作业完成后，当C区的有效应力大于含瓦斯煤体的瞬时强度时，该区域的煤体经历瞬态和动态流变，很快（几秒到几分钟）进入加速破坏阶段，发生瞬时煤与瓦斯突出；当C区的有效应力大于含瓦斯煤体的长时强度时，该区域的煤体经历瞬态和动态流变，进入蠕变阶段，经历一段时间（几分钟到几小时）后进入加速破坏阶段，发生延期煤与瓦斯突出；当C区的有效应力小于含瓦斯煤体的长时强度时，该区域的煤体经历瞬态和动态流变，进入蠕变阶段，但不会进入加速破坏阶段，不发生突出。 煤与瓦斯突出流变机理 突出发动后，突出的发展过程是含瓦斯煤体在动态集中应力作用下产生瞬态或动态流变，使该区域含瓦斯煤体进一步破坏的结果；整个突出过程是由一个或多个这样的含瓦斯煤体流变破坏并被粉碎、搬运的连续过程组成。当维持含瓦斯煤体连续破坏的有效应力下降，或前方煤体的强度增加、瓦斯压力降低时，含瓦斯煤体破坏终止，瓦斯突出结束。 突出的流变机理揭示，延期突出是在高集中应力和高瓦斯压力作用下，经过较长时间蠕变准备阶段，强流变区域内含瓦斯煤体进入加速破坏阶段，导致含瓦斯煤体快速破坏并被抛向采掘空间的过程；含瓦斯煤体在蠕变准备阶段延续的时间就是突出的延期时间。瞬时突出与延期突出差别在于蠕变准备期的长短。 煤与瓦斯突出流变机理 煤巷前方三流变区域图 A C B 煤巷 顶板 2 3 X 3 2 1 бX X X 3 2 1 U A C B 煤巷前方三流变区域图 煤与瓦斯突出流变机理 提出了能对煤与瓦斯突出现象进行全面半定量化解释的“流变机理”。首次将突出过程从时间上划分为突出的准备、发动、发展和结束四个流变破坏阶段、从空间上划分为流变破坏松弛、强流变和弱流变等三个流变破坏区域。 “流变机理”为突出预测防治提供了更全面的理论依据。 “流变机理”得到了现场实际现象的验证，并已应用于指导突出预测和防治：不仅仅是软煤能够发生突出，只要条件具备硬煤也能够突出，改变了只有软煤存在才可能发生突出的传统认识。突出流变机理揭示了只要含瓦斯煤体的应力水平、瓦斯压力和时间条件具备，软煤和硬煤都能发生突出。这项发现已经被邯郸陶二矿2007年“4.20”、晋城寺河矿2008年“5.20”和鹤岗新兴矿2009年“11.21”等突出事故所验证，这些地点煤层坚硬，但都发生了重大突出事故。这一认识对于煤层突出危险性判定、评价和预防具有极其重要的指