为了研究瓦斯涌出异常的车集矿瓦斯赋存规律,运用瓦斯地质理论和多源瓦斯数据融合技术对其进行研究。分析结果表明,煤层埋深对车集矿瓦斯含量赋存影响最大,不同瓦斯地质单元主控因素不同。选用拟合后R2>0.4的瓦斯含量为主要影响因素,利用SPSS软件进行回归分析,获得第Ⅰ及第Ⅱ瓦斯地质单元瓦斯含量的多元线性回归方程。经显著性水平检验及模型验证可知,所获结论能较好地反映煤层瓦斯含量赋存规律。

在瓦斯风化带内开采煤层,瓦斯一般不会对生产构成主要威胁,但笔者在宁东矿区某矿瓦斯风化带内施工地质检查孔时却发现了高浓度的甲烷气体。通过区域地质分析和工程探测研究,发现该区域因受地质构造影响,在顶板砂岩中有游离瓦斯聚集,经过针对性钻孔抽采,3个月抽采了近200万m3的纯瓦斯。这说明在封闭条件下的瓦斯风化带内,仍可能出现瓦斯集中赋存的区域。

随着店坪煤矿开采规模扩大,矿井转入下组煤10#煤层开采,在回采下组煤时发现局部区域出现瓦斯异常涌出现象,给矿井安全管理带来很大的困难。本文通过对矿井上、下组煤采掘期间瓦斯地质相关数据进行收集与分析,确定了矿井局部区域瓦斯涌出异常原因及范围,并提出采掘工作面合理配风、降低割煤速度、安设瓦斯稀释器的方法综合治理异常涌出的瓦斯,效果良好。

利用理论分析和现场实测的方法研究了瓦斯涌出异常的影响因素及瓦斯涌出异常预警技术的实现流程。针对乌东矿瓦斯突出特征与规律,运用了大数据技术研究监控监测总体数据,研究了适合乌东矿的瓦斯突出预警指标体系中的趋势预警指标,并建立了乌东矿瓦斯涌出异常的数据模型,实现了工作面及掘进面瓦斯突出危险性的实时智能预警,在乌东矿的应用效果验证了该风险态势分析平台的有效性。

基于煤矿瓦斯减排要求及超低浓度瓦斯蓄热氧化利用技术的应用现状，介绍了超低浓度瓦斯蓄热氧化利用技术的工作原理，梳理了超低浓度瓦斯蓄热氧化技术从借鉴有机化合物处理经验开始至数学模型优化指导工业化设计的发展历程，并对国内外主要研究方向及研究进展进行了阐述，包括惰性蓄热填料通道内反应动力学机理、燃烧反应热波移动规律、数值模拟及验证、氮氧化物排放及大尺度试验研究等方面。对超低浓度瓦斯蓄热氧化利用技术研究过程中存在的矛盾之处，如简化反应机理、反应产物及动力学参数等方面进行了探讨，并分析和预测了超低浓度瓦斯蓄热氧化利用技术研究的趋势。对该技术领域的科学研究、数值模拟计算、设计优化及工程应用等具有一定的指导意义。

为了更好地处理瓦斯渗流中的吸附-解吸问题和复杂边界条件,Lattice Boltzmann方法(LBM)被引入到瓦斯渗流模拟研究中。给出了考虑Klinkenberg效应和吸附-解吸特性的LBM瓦斯渗流方程和建模方法,得到了2种因素对渗流的影响,模拟研究获得了煤体中瓦斯压力在时间上的演化和空间上的分布规律、不同裂隙分布对瓦斯流动的影响,对比分析了抽放压力及抽放孔布置对瓦斯抽放效果的影响等,并初步探索了煤体细观结构图像处理与LBM相结合的瓦斯渗流模拟研究新思路。

为了实现瓦斯的高效抽放,解决煤与瓦斯的安全共采问题,采用相似模拟试验和岩石破裂分析系统(RFPA2D)数值计算方法,研究受采动影响的上覆岩层裂隙发育规律和瓦斯渗流规律。结果表明,随着开采工作面推进,顶板出现周期性垮落,老顶垮落步距约为12m,其顶板破断角度约为50°,工作面和切眼上方裂隙发育基本对称,覆岩下沉曲线整体呈左右对称碗状;在卸压带内,煤体膨胀变形生成的大量次生裂隙,增加了煤体的渗透性,覆岩横向离层裂隙和竖向破断裂隙的动态发育变化,为实现煤与瓦斯的共采创造条件。为进一步理解采动影响下煤与瓦斯共采提供了理论基础和科学依据。

应用FLUENT软件建立了综放面采空区瓦斯渗流的三维数值模型,通过数值模拟对比分析了没有瓦斯抽采和有瓦斯尾巷抽排两种情况下的综放面采空区及其上覆岩层内的瓦斯渗流分布规律,通过现场验证,分析了瓦斯尾巷在实际应用中的效果,模拟结果和实际效果较吻合,使工作面达到了安全生产的要求。

瓦斯地质信息是煤矿技术人员分析瓦斯规律和企业管理层决策的依据。瓦斯地质信息种类繁多,信息量大,要快速获取某类信息及统计结果,就需要方便、快捷的查询方式。借助AutoCAD Map 3D平台,建立了鹤煤六矿瓦斯地质信息库,基于.Net API二次开发技术,实现了"选择空间要素查询"、"SQL查询"的瓦斯地质信息查询方式,提高了分析瓦斯地质规律的效率及可靠性。

基于瓦斯运移基础理论,采用单元法把工作面沿倾向分为若干单元,现场实测了N2105采煤工作面每个单元的瓦斯浓度、风量、断面面积等参数。通过对N2105采煤工作面实测数据分析,确定了采空区、煤壁及落煤瓦斯涌出量在整个单元体所占比例。从工作面每个单元瓦斯浓度实测结果发现,沿走向从煤壁至采空区,瓦斯呈现"马鞍"形分布;而沿采煤工作面倾向上,瓦斯浓度呈增大趋势。