【正文】 。 煤與瓦斯突出流變機理 ?流變現(xiàn)象 ,H,coal spacimens05101520250 1 2 3 4 5 6t(1000min )E0/00D5(PCO2=2MPa)D6(PCO2=1MPa)D23(PN2=2MPa)含瓦斯煤不同孔隙氣體和壓力條件下的蠕變曲線 E2(б1б3)050010001500202225003000350040000 5 10 15 20б1б3(MPa)E1(MPa)D5D6D23E1(б1б3)0501001502002503003500 5 10 15 20б1б3(MPa)E1(MPa)D5D6D23含瓦斯煤流變破壞過程中彈性模量變化 煤與瓦斯突出流變機理 ? 根據(jù)實驗結果和含瓦斯煤體流變本構關系，建立了含瓦斯煤體的變形與地應力、煤層瓦斯、煤的物理力學性質和時間的耦合作用關系。 ? 研究發(fā)現(xiàn)了采掘工作面前方含瓦斯煤體存在三個流變階段和四個流變區(qū)域；提出了煤與瓦斯突出的流變機理，揭示了煤與瓦斯突出準備、發(fā)生、發(fā)展和結束四個階段的流變演化過程。 ? 采掘作業(yè)完成后，當 C區(qū)的有效應力大于含瓦斯煤體的瞬時強度時，該區(qū)域的煤體經(jīng)歷瞬態(tài)和動態(tài)流變，很快（幾秒到幾分鐘）進入加速破壞階段，發(fā)生瞬時煤與瓦斯突出；當 C區(qū)的有效應力大于含瓦斯煤體的長時強度時，該區(qū)域的煤體經(jīng)歷瞬態(tài)和動態(tài)流變，進入蠕變階段，經(jīng)歷一段時間（幾分鐘到幾小時）后進入加速破壞階段，發(fā)生延期煤與瓦斯突出；當 C區(qū)的有效應力小于含瓦斯煤體的長時強度時，該區(qū)域的煤體經(jīng)歷瞬態(tài)和動態(tài)流變，進入蠕變階段，但不會進入加速破壞階段，不發(fā)生突出。當維持含瓦斯煤體連續(xù)破壞的有效應力下降，或前方煤體的強度增加、瓦斯壓力降低時，含瓦斯煤體破壞終止，瓦斯突出結束。瞬時突出與延期突出差別在于蠕變準備期的長短。首次將突出過程從時間上劃分為突出的準備、發(fā)動、發(fā)展和結束四個流變破壞階段、從空間上劃分為流變破壞松弛、強流變和弱流變等三個流變破壞區(qū)域。 ?“ 流變機理 ” 得到了現(xiàn)場實際現(xiàn)象的驗證，并已應用于指導突出預測和防治：不僅僅是軟煤能夠發(fā)生突出，只要條件具備硬煤也能夠突出，改變了只有軟煤存在才可能發(fā)生突出的傳統(tǒng)認識。這項發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被邯鄲陶二礦 2022年 “ ”、晉城寺河礦 2022年 “ ”和鶴崗新興礦 2022年 “ ”等突出事故所驗證，這些地點煤層堅硬，但都發(fā)生了重大突出事故。 5 低頻高壓脈動注水防突技術 中國礦業(yè)大學（北京） 低頻高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出技術 ?煤層高壓脈動注水防突機理 (1)通過脈動高壓注水最大限度的使水滲入到不同的裂隙、孔隙中，增加煤體的潤濕性； (2)具有壓裂作用，通過高壓壓裂還可使裂隙不斷貫通、擴大，擴大潤濕半徑，并產生“膨脹－收縮－膨脹”的反復作用，最大范圍地改變煤層的物理力學性質； (3)高壓注水可以使得工作面前方應力通過水壓的傳遞作用變得更加均勻，從而多種作用減低或消除煤層突出的危險性。 脈動頻率信號調節(jié)裝置 、 各種控制調節(jié)閥 。 壓力表 、 高壓膠管 、 球形開關 、 快速接頭等 。注水壓力 8Mpa ?試驗結果 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9深度/m全水/%脈動注水后煤體水分隨深度變化 低頻高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出技術 00 10 20 30 40 50 60 70 80次數(shù)瓦斯?jié)舛?%注水期間巷道瓦斯?jié)舛茸兓? 01020304050600 1 2 3 4 5 6 7 8長度/m鉆屑量/N12301020304050600 1 2 3 4 5 6 7 8長度/m鉆屑量/N123 注水前不同位置鉆屑量 注水后不同位置鉆屑量 低頻高壓脈動注水防治煤與瓦斯突出技術 6 提高瓦斯抽放效果的熱力學方法 中國礦業(yè)大學（北京） 提高瓦斯抽放效果的熱力學方法 ?鉆孔升溫提高瓦斯抽放效率的提出 ? 大量的研究表明，溫度與煤體瓦斯解吸存在相關性，溫度越高解吸率越高。 提高瓦斯抽放效果的熱力學方法 ?相變材料性能參數(shù) 材料名稱 主要成分 相變溫度（ ℃ ） 儲熱量（ kJ/ kg ） 密度 （ 10 3 kg/m 3 ） 燃燒性能 有無毒性 無機相變蓄能材料 無機鹽復合材料 57 ~ 59 220 1. 8~ 不燃 無 相變材料封裝管示意圖 提高瓦斯抽放效果的熱力學方法 ?煤體熱傳導區(qū)域示意圖 為簡化計算過程，假設相變材料與煤體間為均勻傳熱，且忽略想變材料的熱阻，取熱導率λ= ，煤層溫度為 27℃ ，相變加熱管溫度 59℃ ，加熱管內徑 ，長 3m，熱傳導區(qū)域為半徑 3m的圓柱體，熱量自相變材料封裝管外表面沿徑向傳導，傳導區(qū)域原則上應為圓柱形區(qū)域。 提高瓦斯抽放效果的熱力學方法 ?熱傳導后溫度數(shù)值模擬結果 相變傳熱 Fluent數(shù)值模擬溫度分布云圖 提高瓦斯抽放效果的熱力學方法 ?熱傳導后溫度數(shù)值模擬結果 ? 經(jīng)計算， 3m鉆孔，由于相變材料傳熱升溫而引起的煤體溫度升高過程中瓦斯解吸量為 。 ? 后續(xù)的研究將重點進行實驗室和現(xiàn)場研究，研究不同相變材料、不同尺寸的相變材料封存裝置、不同鉆孔打鉆布置方案等條件下的煤體溫度變化情況及其對瓦斯解吸的影響，為瓦斯防治、煤層氣高效開采提供新思路 。從 2022 年起，全國已經(jīng)有十多起 H2S 氣體中毒傷亡事故。還有相當一批礦井，近年來多次發(fā)生 H2S 突發(fā)性涌出，雖然沒有造成傷亡事故，但造成煤礦停工停產，對煤礦工人職業(yè)健康和生命安全構成重大威脅。具有燃燒爆炸性，爆炸界限約為 4%46%。H2S極易溶于水形成氫硫酸， H2S在水中的溶解度是 CO2的 ，是 CH4的 93倍多。硫酸鹽熱化學還原成因主要是指硫酸鹽與有機物或烴類發(fā)生作用 , 將硫酸鹽礦物還原生成 H2S 和