顾北矿下保护层开采瓦斯治理模拟实验研究

发布时间：2017-10-26 17:36

  本文关键词：顾北矿下保护层开采瓦斯治理模拟实验研究

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【摘要】：本文以淮南矿业集团顾北矿保护层6-2煤开采作为工程实例,在下保护层开采后对被保护层8煤的瓦斯抽采技术和保护层自身的瓦斯抽采技术进行系统的研究分析。其研究成果对促进下保护层开采技术的推广和应用,以及煤与瓦斯突出矿井的安全高效生产和煤矿的可持续发展都具有十分重要的意义。 在工作面采动的影响下,工作面顶底板岩层将会有相应的移动变形,工作面围岩的应力状态也将重新分布,从而导致煤岩体的渗透性发生明显变化。保护层开采也正是使用这一原理对突出危险性的被保护煤层进行瓦斯综合治理。通过理论分析法、数值模拟方法、相似模拟试验和现场工程实践等研究手段,对下保护层开采后上部煤岩体卸压特征、煤岩层移动变形、岩体裂隙发育和煤层卸压瓦斯抽采方法进行系统的研究。 通过保护层6-2煤层的开采工作面采空区尾部瓦斯抽放、工作面回风和尾巷风排瓦斯综合治理实践、被保护层8煤底板巷道向上穿层钻孔卸压瓦斯抽放、6-2煤层底板巷道向上穿层钻孔卸压瓦斯抽放、6-2煤层巷道抽放和瓦斯抽放参数的综合研究分析,表明可保护层6-2煤的开采和卸压瓦斯抽放技术的应用成功的消除了被保护层8煤的突出危险性,降低了被保护层8煤的瓦斯含量,使具有煤与瓦斯突出危险的8煤层,成功的转变为低瓦斯无突出危险的煤层,实现了被保护层8煤的安全高效开采。 被保护层8煤的最大膨胀变形为50.85mm,其膨胀变形率为21.456%o,超过了消除被保护层突出危险性临界值6.0%o,6-2煤作为保护层的消突效果是可行的。下保护层开采后的走向卸压保护角约为79.8°,可以根据实验所提供的卸压保护角作为参考值,对目前现行的规程和规定建议采用的卸压保护角进行合理增加或调整。
【关键词】：下保护层开采 相似模拟 数值模拟 工程实践 瓦斯治理
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• Contents10-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 选题目的及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 保护层作用机理研究现状14-15
• 1.2.2 国内外保护层开采应用现状15-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 2 下保护层开采覆岩破断理论分析19-31
• 2.1 概述19
• 2.2 下保护层开采覆岩破坏特征及分布形态19-23
• 2.2.1 下保护层开采覆岩“三带”的形成19-21
• 2.2.2 “三带”的空间形态21-22
• 2.2.3 冒落带和裂隙带发育高度的预计22-23
• 2.3 下保护层开采覆岩破坏及移动的力学模式23-24
• 2.4 下保护层顶板的破断特性和覆岩裂隙发育规律24-31
• 2.4.1 保护层顶板初次破断后动力学分析24-27
• 2.4.2 保护层顶板破断对岩层移动的影响27-28
• 2.4.3 覆岩“O---X”型破断特征和瓦斯运移通道的形成28-29
• 2.4.4 保护层顶板断裂对被保护层卸压及透气性变化的影响29-31
• 3 下保护层开采后采动裂隙分布相似模拟试验31-49
• 3.1 矿井概况31-34
• 3.2 开采6-2煤对8煤的保护效果相似模拟分析34-49
• 3.2.1 试验区概况34
• 3.2.2 相似材料模拟试验基本理论34-35
• 3.2.3 相似材料模拟试验基本条件35-36
• 3.2.4 相似模拟试验设计36-44
• 3.2.5 开采6-2煤对8煤的保护效果相似模拟分析44-48
• 3.2.6 本章小结48-49
• 4 下保护层开采后应力及变形特性数值模拟49-59
• 4.1 数值模拟模型50
• 4.2 保护层开采数值模拟结果分析50-59
• 4.2.1 保护层开采裂隙场分布特性51-53
• 4.2.2 采动应力动态变化53-56
• 4.2.3 保护层位移变化特性分析56-59
• 5 顾北矿B组煤防突及瓦斯治理工程实践59-73
• 5.1 试验区工作面瓦斯治理方法59
• 5.1.1 风排瓦斯治理方法59
• 5.1.2 尾排瓦斯治理方法59
• 5.2 底板巷设计59-60
• 5.2.1 B8煤层底板抽采方案设计59-60
• 5.2.2 B6煤层底板抽采方案设计60
• 5.3 保护效果考察方案设计60-62
• 5.3.1 考察的内容60-61
• 5.3.2 考察方案设计61-62
• 5.4 保护层开采及卸压瓦斯抽采效果分析62-71
• 5.4.1 被保护煤层瓦斯压力和透气性系数的变化62-63
• 5.4.2 被保护层煤层的相对变形63
• 5.4.3 保护层工作面初采阶段瓦斯抽排情况分析63-67
• 5.4.4 保护层工作面开采中期瓦斯抽排效果分析67-69
• 5.4.5 保护层工作面开采初期和中期瓦斯抽排效果对比分析69-71
• 5.5 本章小结71-73
• 6 结论与展望73-75
• 6.1 主要结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 作者简介80

【参考文献】

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本文编号：1099745