李雅庄矿自燃煤层回采工作面上隅角瓦斯治理研究

发布时间：2017-10-27 15:08

  本文关键词：李雅庄矿自燃煤层回采工作面上隅角瓦斯治理研究

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【摘要】：随着矿井产量及采深的逐步增加,煤层瓦斯涌出量亦不断增大,不少工作面出现了上隅角瓦斯积聚超限现象。因此有必要加强矿井的瓦斯防治管理,采取有效措施抽采瓦斯,为煤矿的安全生产提供安全保障。而对于回采工作面来说,瓦斯抽采和工作面采空区煤自燃的防治是一对矛盾体。如何既能使得采空区瓦斯影响下的上隅角瓦斯含量不超过限制,又能使得采空区落煤和遗煤不发生自燃现象,这就要求对具体情况下的自燃煤层回采工作面进行研究分析,从而找到相应的对策,解决实际问题,为矿井正常安全生产进行有效保证。 本文从李雅庄煤矿2-226工作面入手,研究探讨如何治理自然发火煤层回采工作面上隅角瓦斯,在治理上隅角瓦斯抽采的同时,兼顾工作面采空区内的遗煤自燃。该回采工作面采用U型通风,U型通风虽然上隅角瓦斯积聚是必然的,但是治理上隅角瓦斯超限也是可实现的。如何既能使得采空区瓦斯影响下的上隅角瓦斯含量不超限,又能使得采空区落煤和遗煤不发生自燃现象,这就要求对自燃三带尤其是抽采条件下采空区的自燃三带进行划分研究,随后进行抽采孔的科学设计,对其位置、数量及埋管抽放的范围和抽放负压经行进一步的研究改进,在取得较好瓦斯抽采效果的同时,尽量减少抽采对采空区自燃三带的影响。 李雅庄矿2-226工作面2#煤层的煤尘具有爆炸危险性；属Ⅱ类自燃煤层。2-226工作面的瓦斯涌出量较大,属于高瓦斯矿井。其中,采空区瓦斯涌出为上隅角瓦斯涌出的主要来源,因此,上隅角瓦斯治理研究的重点是进行采空区瓦斯抽采方法研究。上隅角瓦斯积聚一直是采煤工作面瓦斯治理的难点,本文在对李雅庄煤矿的回采工作面数据进行分析研究后,运用数值模拟、理论分析计算、现场试验等手段详细地分析了采煤工作面瓦斯涌出来源及构成、采动裂隙场分布特征、上隅角瓦斯积聚的原因及规律,在对采场风流及采空区自燃三带分布研究的基础上,针对自然发火煤层U型通风回采工作面上隅角瓦斯治理提出以高位钻场和采空区交错埋管抽采相结合的方法,同时开展了工作面负压考察,合理设计了抽采工艺参数,并对工作面抽采效果及防治煤层自然发火效果进行了相应的考察,制定了自然发火判定依据及相应的防灭火措施,最终得出适合李雅庄矿类似条件工作面的抽采参数。研究确定了以高位钻场和采空区交错埋管抽采相结合的方式,是适合李雅庄煤矿2-226回采工作面进行上隅角瓦斯治理的有效方法。 经过研究发现,针对高瓦斯矿井采空区瓦斯抽采条件下煤的自燃发火研究还不是很多,尤其是在瓦斯抽采过程中,如何得到采空区内的漏风规律、氧气浓度分布及瓦斯分布规律,对于瓦斯抽采对采空区自然发火的影响,以及如何减少瓦斯抽采对采空区自然发火的影响还没有成熟的研究成果。本文从李雅庄煤矿2-226工作面入手,研究探讨如何治理自然发火煤层回采工作面上隅角瓦斯,在治理上隅角瓦斯抽采的同时,兼顾工作面采空区内的自燃。 本论文形成一套通过研究工作面瓦斯涌出特征和分析采场风流和瓦斯分布规律开展上隅角治理的研究方法,实践证明以高位钻场和交错埋管布置相结合来治理上隅角瓦斯的这项技术克服了单一高位钻场和埋管法的弊端,汲取二者的优点,相互配合,工业性试验验证了该项技术的可行性、有效性和经济性,通过定量控制抽采负压进行抽采优化实现兼顾治理上隅角瓦斯超限和防治采空区煤层自燃的目的,确保工作面安全回采。
【关键词】：上隅角 瓦斯治理 自然发火 交错埋管
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712;TD752.2
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12
• 1.2 国内外研究发展现状12-18
• 1.2.1 上隅角瓦斯积聚机理13
• 1.2.2 国内外采空区瓦斯治理技术现状13-15
• 1.2.3 瓦斯抽采对采空区自燃影响研究现状15-17
• 1.2.4 现有自然发火煤层上隅角瓦斯治理技术不足之处17-18
• 1.3 主要研究内容和技术研究路线18-20
• 1.3.1 主要研究内容18
• 1.3.2 技术研究路线18-20
• 第二章 工作面瓦斯涌出情况分析20-38
• 2.1 矿井概况20-33
• 2.1.1 井田概况20-22
• 2.1.2 地质构造与煤层赋存22-29
• 2.1.3 矿井水文特征29-30
• 2.1.4 矿井开拓与开采情况30-31
• 2.1.5 矿井通风情况31
• 2.1.6 矿井瓦斯、煤层自燃情况31-33
• 2.2 2-226工作面概况33-34
• 2.3 2-226工作面瓦斯涌出特征34-37
• 2.3.1 瓦斯涌出来源及构成35
• 2.3.2 工作面瓦斯涌出考察35-36
• 2.3.3 回采工作面瓦斯涌出与产量的关系36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 上隅角瓦斯积聚规律研究及风障法治理模拟38-46
• 3.1 上隅角瓦斯积聚规律研究38-41
• 3.1.1 采场风流与瓦斯分布模型建立38-39
• 3.1.2 工作面采场风流流动规律39-40
• 3.1.3 综采工作面采场瓦斯分布规律40-41
• 3.2 风障法治理上隅角瓦斯研究41-44
• 3.2.1 风障法治理上隅角瓦斯数值模拟41-43
• 3.2.2 工作面风障设置方式改进43-44
• 3.3 本章小结44-46
• 第四章 工作面瓦斯抽采系统建立46-54
• 4.1 抽采规模确定46
• 4.2 抽采设备选型46-50
• 4.2.1 瓦斯抽采管管径的计算46-47
• 4.2.2 埋管抽采管路损失计算47-48
• 4.2.3 移动瓦斯抽采泵选型48-50
• 4.3 瓦斯抽采方法选择50-53
• 4.3.1 高位钻场布置参数设计50-52
• 4.3.2 采空区埋管抽采工艺参数52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 埋管抽采与防止煤层自燃协调关系研究54-68
• 5.1 煤炭自燃的条件54-55
• 5.2 采空区三带的划分和测定55-57
• 5.2.1 采空区三带的划分55-56
• 5.2.2 采空区三带的测定56-57
• 5.3 瓦斯抽采与防灭火的协调关系57-60
• 5.3.1 瓦斯抽采对采空区煤层自燃的影响57-58
• 5.3.2 埋管布置方案改进58-59
• 5.3.3 埋管抽采的合理负压确定59-60
• 5.3.4 埋管抽采工艺参数考察60
• 5.4 防灭火措施60-66
• 5.4.1 喷洒阻化剂60-61
• 5.4.2 其他时期的防灭火措施61-66
• 5.5 本章小结66-68
• 第六章 现场效果考察和技术经济分析68-76
• 6.1 2-226工作面抽采效果考察68-71
• 6.2 防治煤层自然发火效果的考察71-72
• 6.3 技术经济效益分析72-74
• 6.4 本章小结74-76
• 第七章 结论与展望76-78
• 7.1 主要研究成果与结论76-77
• 7.2 研究展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 攻读学位期间发表的学术论文84

【参考文献】

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本文编号：1104006