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液态水侵入对煤中甲烷吸附行为的影响: 热度 1 sunshinetx 2018-8-16 18:57; 摘要：流体置换是开采地质能源（ GeoEnergy ）的基本过程，而煤层注水强化瓦斯抽采则是煤矿瓦斯抽采和消除煤与瓦斯突出危险性的一种重要手段。尽管目前的研究表明煤本身中存在的水分可以大幅度降低瓦斯的吸附能力，注入的液态水水如何影响煤中吸附态和游离态的瓦斯含量还不是很清楚。本研究通过一种巧妙的实验设计，实现了煤层等压注水，可以模拟矿井条件下煤层的注水过程，并揭示注入液态水影响煤中吸附态和游离态瓦斯的机理。研究结果表明：（1）液态水可以置换煤中的吸附态瓦斯。注入的液态水通过毛细管效应（ capillary effect ）和涂层模式的优先流（ preferential flow in a coating mode ）两种不同方式来置换煤中吸附态瓦斯。（2）相同吸附平衡压力条件下，注入水分越多，液态水置换的吸附瓦斯也越多。对于实验煤样，当注入水量达到 9% 时，大部分吸附态瓦斯已经被置换；当注水量超过 9% ，继续注水已经不能起到置换吸附态瓦斯的作用。（3）瓦斯吸附平衡压力越高，相同注入水分条件下，液态水置换的吸附态瓦斯越多，这是由于吸附态瓦斯的密度随着压力的升高而增加。工程应用：该试验结果对于煤层注水强化瓦斯抽采和消突具有指导意义。对于渗透率很高的煤层，注水可以实现置换吸附态瓦斯和驱替游离态瓦斯的作用，从而降低煤层瓦斯含量，增强瓦斯抽采效果。对于渗透率很低的煤层，注水同样能实现置换吸附态瓦斯和驱替游离态瓦斯的作用，但是却会造成局部瓦斯集聚效应，形成高压瓦斯区，导致工作面瓦斯超限甚至诱导煤与瓦斯突出。因此，对于低渗煤层，在注水影响区域内，需要合理布置瓦斯排放孔，预防局部瓦斯集聚效应及高压瓦斯区域的形成。文章主要研究结果：图1 不同瓦斯吸附平衡压力和不同注水量条件下，吸附态瓦斯被液态水置换，引起测试腔体压力升高。这也是液态水置换吸附态瓦斯的直接证据。需要说明的是：（1）试验设计排除了注入水体积引起的腔体压力升高；（2）煤吸水引起的煤膨胀变形量很小，对腔体压力升高的贡献作用可以忽略不计。图2 注入液态水置换吸附态瓦斯的两种不同模式：（a）毛细管效应，（b）涂层模式的优先流。简单的来说，毛细管效应在高注水量和微孔及中孔起主导作用，涂层模式的优先流则在低注水量和大孔起主导作用。图3 （a）高渗透性煤层，注入液态水可以置换吸附瓦斯并驱赶游离态瓦斯，达到降低煤层瓦斯含量的作用。（b）低渗透煤层，注入液态水置换并驱赶游离态瓦斯，导致高压瓦斯包的形成。（c）在注水影响区域内设置瓦斯排放钻孔，从而避免高压瓦斯区域的形成。 Wang, Z., Su, W., Tang, X., Wu, J. (2018). Influence of water invasion on methane adsorption behavior in coal. International Journal of Coal Geology. https://doi.org/10.1016/j.coal.2018.08.004. 具体文章见附件: Influence of water invasion on methane adsorption behavior in coal.pdf https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166516218302416; 个人分类: 冬|4174 次阅读|2 个评论

中国煤层气（瓦斯）开发相关科研机构: 热度 1 sunshinetx 2014-5-4 11:04; 今天花了一天时间，梳理了一下国内关于煤层气（瓦斯）开发利用的相关科研机构，以备不时之需。煤层气开发相关科研机构（中国）国家能源局 http://www.nea.gov.cn/ http://www.nea.gov.cn/n_home/jjg/mts/index.htm 1.中国煤炭学会煤层气专业委员会 http://www.ccs-cbm.org.cn/index.asp 2. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 http://labcbm.cumt.edu.cn/introduction_index.htm 江苏省煤基CO2捕集与地质储存重点实验室 http://ccs.cumt.edu.cn/ 3. 中国地质大学 http://zyxy.cug.edu.cn/Content.asp?c=55 4. 中国石油大学（北京）煤层气研究中心 http://www.cup.edu.cn/cbmrc/cn/ 5. 河南理工大学煤与煤层气协调开采方向 http://sese.hpu.edu.cn/web2014/article_show.php?id=1730 6.辽宁工程技术大学 http://202.199.224.154/index.asp 7. 中煤科工集团西安研究院 http://www.cctegxian.com/ 8.中石油煤层气有限责任公司 http://ptrcbm.cnpc.com.cn/cbm/ 9.中联煤层气有限责任公司 http://www.chinacbm.com/ 10.山西蓝焰煤层气集团有限责任公司 http://www.jmcbm.com/ 11. 河南煤层气开发利用有限公司 http://www.hnmcq.com/ 11.中国煤层气信息中心（煤炭信息研究院） http://www.coalinfo.net.cn/coalbed/ccoalbed/ccoalbed.htm 12.中国石油勘探开发研究院 http://riped.cnpc.com.cn/riped/ 煤矿瓦斯灾害防治相关科研机构（中国）国家能源局 http://www.nea.gov.cn/ http://www.nea.gov.cn/n_home/jjg/mts/index.htm 国家煤矿安全监察局 http://www.chinacoal-safety.gov.cn/mkaj/ http://www.chinacoal-safety.gov.cn/mkaj/wszl/mkaj_wszl.htm 1. 中国矿业大学安全学院 http://safe.cumt.edu.cn/ 2. 中国矿业大学（北京）资源与安全学院 http://zyxy.cumtb.edu.cn/index.html 3. 重庆大学资源及环境学院 http://www.res.cqu.edu.cn/ 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室 http://sklcmddc.cqu.edu.cn/Index.asp 4. 河南理工大学安全学院 http://safe.hpu.edu.cn/ 太原理工大学矿业学院 http://kyxy.tyut.edu.cn/a/kejichuangxintuandui/tuanduijianjie/ 5. 安徽理工大学能源与安全学院 http://nyaq.aust.edu.cn/ http://myws.aust.edu.cn/index.htm 6. 华北科技学院安全学院 http://safe.ncist.edu.cn/ 7. 中煤科工集团重庆研究院 http://www.cqccri.com/ 8. 中煤科工集团沈阳研究院 http://www.fsccri.com/ 9. 中煤科工集团沈北京总院 www.ccteg.cn 10. 中国安全生产科学研究院 http://www.chinasafety.ac.cn/; 个人分类: 学习交流|6993 次阅读|2 个评论

为什么会发生煤与瓦斯突出？[《中国科学：物理学力学天文学》]: 热度 1 sciencepress 2014-4-2 11:17; 最近的一项研究提示, 煤岩体的破坏阵面持续向煤体深部推进，形成突出波，其机制是瓦斯渗流与煤岩体破坏的耦合，为认识和防治煤与瓦斯突出提供科学线索。 “突出波”为向煤岩体深部推进的破坏阵面，阵面前煤岩处于未破坏状态，阵面后煤岩破碎成粉，瓦斯压力陡降，瓦斯裹挟煤粉向巷道喷出。这篇名为“ 一维煤与瓦斯突出波模型 ”的研究论文发表于《中国科学：物理学力学天文学》 2014 年第 1 期，从力学角度分析了煤与瓦斯突出的基本机理，由中国科学院力学研究所陈力、乔继延和丁雁生合作撰写。煤与瓦斯突出，是煤矿井下最严重的灾害之一，严重威胁井下生产安全。在发生突出时，工作面的大量破碎的煤和瓦斯突然向巷道喷出，掩埋人员和机械，毁坏通风系统，极具破坏性。我国突出次数世界最多，曾经天天有小突，周周有突出伤亡，月月有大突。近几年瓦斯恶性事故显著下降，百万吨死亡率下降，但年突出死亡人数二、三百，却无显著下降。为什么会发生煤与瓦斯突出？根本的原因在于煤岩空隙中的瓦斯压力高，煤岩抗拉强度低。煤与瓦斯突出影响因素众多，现象复杂，其发生发展机理众说纷纭。中国科学院力学研究所郑哲敏院士领导的团队通过室内模拟实验和现场数据，发现地应力起到煤与瓦斯突出触发作用，煤岩体的破坏推进及抛掷的能量主要来源于瓦斯，煤与瓦斯突出最基本的特征是瓦斯压力梯度导致煤体层裂、瓦斯压差导致已层裂的煤粉化。该研究的创新之处在于综合对煤岩体的破坏推进及抛掷全物理过程进行了描述，提出一个关于一维煤与瓦斯突出恒稳推进的简化模型。计算显示，巷道空气压缩波速度约为空气声速；破坏阵面推进速度比空气声速小一个量级，指向煤岩深部，与空气压缩波的方向相反；煤粉抛掷速度低于破坏阵面推进速度，方向与空气压缩波相同。把握这三个速度的量级和方向，有利于理解瓦斯突出灾害的严重性。该研究发现对于深入认识煤与瓦斯突出的基本机理，进而根据理论应用于煤与瓦斯突出防治，具有重要的科学意义。来源论文：陈力，乔继延，丁雁生 . 一维煤与瓦斯突出波模型 . 中国科学：物理学力学天文学， 2014 ， 44(1):68-78. http://phys.scichina.com:8083/sciG/CN/abstract/abstract513202.shtml; 个人分类: 《中国科学》论文|3726 次阅读|1 个评论

抚顺的矿井: 热度 11 fdc1947 2012-7-27 07:28; 写了苏州的井，又写了草原的井，就想到了抚顺的矿井。矿井当然不算传统意义上的井，但是它毕竟也是井。 1970 年，在学校呆了六年，好容易盼来了“ 4600 部队”（那时，大学毕业第一年工资 46 元）。分到抚顺开始的第一件工作便是下井，接受工人阶级的再教育。那时候，抚顺还担着煤都的头衔。我所在的矿是抚顺四大煤矿中最小的一个，当时已经开始萎缩，一天也就出五六千吨煤。当然，瘦死的骆驼比马大，何况还是个还没有瘦死的，当时，一天能够出五六千吨煤的矿，在全国还应当排在很靠前的位置。工人有好几千，下面管辖三个中学，每个中学的学生都在一千多、最多的两千（当时的学制，中学有四个年级），都是这个煤矿的子弟。我们这些人下井干活，只是帮着干点杂活，不给工人们添麻烦就不错了。要下井，首先是换衣服，带班的把我们领到公共更衣室（真正干活的工人有各人自己的更衣柜）。如果去采煤，就脱得一丝不挂，穿上一套工作服，一双高统胶靴。然后，去领工作帽、矿灯（这是要登记的，表明下井了）。把蓄电池往腰带上一挂，矿灯往帽子上一别，就有点像个矿工了。工人们下井是从斜井往下去的。井口有两种矿车，一种供人上下，另一种下料，料者，木头、帘子等等（木头，像枕木那样的方木，作顶板支护；帘子则由高粱秸秆所做，用于回填沙子时作隔离）。供人上下的车有点像现在旅游的索道车，两个座位一排，背朝井下，共十排还是十五排记不清了。坐好后，铃声一响，钢缆一放，车就下去了。约莫两三分钟，车停下。下车就到达地下的第一个中转枢纽，叫做“零路”的地方。那里灯火通明，巷道高而宽，估计三米多高、五六米宽。电车往来不绝，当然是窄轨的小车。旁边还有多个支巷道，或维修设备和机械，或存放物质等等。之所以叫零路，是因为这里海拔高度为零（井口那里是海拔一百多米）。煤矿井上的通风设备先送风到矿井深处，然后回出来，所以零路处主巷道风很大，温度较低。如果在这里工作，就要穿较多的衣服。如果要去采区（采煤的地方），需要在零路那里换乘继续往下走的车。此车与刚才下来的车类似，不过略小。坐上后，要乘更长时间，才可以到达各个采煤或者开拓的区域。每个区域都以所在海拔高度为标记。例如六百三，那就是在海拔 - 630 米处。所谓开拓，就是建造巷道，与石头打交道。到了井下，往往需要还走很远的路才能到达工作地点，远的要走个把小时。那里面真是一座地下城市。抚顺的煤层很厚，一般一层煤就有几十米厚。采掘时从底下采起，每次采约两米厚、两米多宽的一条，采掘的工作面称掌子面。那时，采掘还是靠打眼放炮。放炮后，在“地上”续上“溜子”，溜子是铁制的传送带，下面是铁板，铁板上是铁制的传送链条，链条两侧固定着几寸长的小铁棍。工人们用铁锹把煤攉到溜子上，马达一开，链条上的铁棍就把煤输送到巷道口，再经过一级又一级的传送带（称为皮带）传送到井上。我们的工作经常是帮着攉煤。采掘完了一长条，再挖它旁边的一条，同时需要用沙子把采掘过的地方填死，称为充填。充填是用压缩空气为动力的，即用风把沙子充填进去。这个工作不用多少人，用不着我们这些“支援者”。一般情况下，一天三班，两个班采煤，一个班回填。这样一条采完又采一条，采完底下的一层，再一层又一层地采上面的。在采掘的时候，为了防止上面的煤层塌下来，需要用木头把顶板支撑住。但是塌方的事情还是经常发生，小的塌方天天有。所以，到了井下不是随便那里都能坐、站的，坐错了地方就会被骂。挨了骂真要感谢人家，那是救你的命呐。不过工人们看我们文质彬彬的，不大骂我们，只是把我们拉到可以坐的地方。有一次，我和一位工人坐在一边休息。突然，他跳起来拉着我就跑，我还没有反应过来，后面就塌下来一片。亏得他拉我跑开了，不如我的身体可能会被砸中。就这样，我的左胳膊还是被蹭了一下，鲜血直流，赶紧升井，裂口深的地方还缝了两针。四十年后，我的左手皮下，仍然残留着星星点点的煤屑。只要不是特大塌方，死的人一般不会很多。怕的是瓦斯。井下都有瓦斯，那个矿里约一半家庭的燃料是井下抽出来的“嘎斯”。如果突然瓦斯突出，引起爆炸，那就会死很多人。 1962 年，一次瓦斯爆炸，死了一百多人。老矿工们提起此事，十多年后仍心有余悸。每到应该下班到家的时候，如果没有回来，家里人就会到路口眺望。再不回来，就会找电话往矿里去电话问讯。矿上的救护队有百十来人，平日里似乎没有事情，每天出操、训练、吃饭、打扑克。出了事情可要往下冲。我有一个学生，父亲是矿长，他毕业后没有像其他同学一样下乡，而是当上了救护队员。一次，矿上出事故，救护队冲下去，他光荣了。从井下上来，露在衣服外面的地方，都漆黑一片，第一件事情就是洗澡。烟瘾大的人，裤子脱了一半，坐下就赶紧点上烟。许多工人洗完澡，回家，坐上炕就喝酒。喝得醉醺醺的，猛猛的睡上一觉。清醒了，又该上班下井去了。我在几年里，怎么也下过几十次井。但是，大都有人领着，稀里糊涂的跟着走。所以，对于井下的路，仍然是不怎么认识。到底有多少井口，多少竖井多少斜井，也说不清楚。现在，几十年过去了，据说那个矿已经不出煤了，但是，仍然有一支相当大的队伍，维护着井下的设备。; 个人分类: 我的回忆|5009 次阅读|24 个评论

瓦斯数值模拟（热分析、流动、扩散）: COMSOLFEM 2009-11-1 11:57; 采矿是高危行业，存在水、火、瓦斯、粉尘、顶板和冲击地压等六大灾害，而在这六大灾害中瓦斯和粉尘是采矿最大的杀手。设计良好的通风系统及高质量的通风设施构筑是杜绝各种安全隐患的重要环节。; 个人分类: 岩土工程|3100 次阅读|0 个评论

煤岩体瓦斯、水渗流耦合过程方程: COMSOLFEM 2009-10-25 20:34; 煤岩体瓦斯、水渗流耦合过程方程 By杨天鸿; 个人分类: 岩土工程|3392 次阅读|1 个评论

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