大淑村矿综放工作面瓦斯抽放参数与防突技术研究

发布时间：2017-10-30 22:14

  本文关键词：大淑村矿综放工作面瓦斯抽放参数与防突技术研究

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【摘要】：随着我国煤炭资源的逐步开采，大部分煤矿向着深部开采迈进，开采深度越大，煤层的瓦斯含量和瓦斯压力就越大，工作面发生煤与瓦斯突出的危险性和事故发生率也日渐俱增，因此煤层瓦斯抽放成为了解决煤矿瓦斯事故的最根本有效的措施。由于峰峰矿区或更广的范围内，都属于高瓦斯突出煤层、不具备开采保护层的单一煤层，因此需要实施预抽本煤层瓦斯来防止瓦斯突出。 本文基于瓦斯在多孔介质中的运移规律，以煤层瓦斯抽放钻孔周围煤体瓦斯压力场为研究对象。首先分析了本煤层瓦斯抽放钻孔的煤岩体的破裂机理、煤层瓦斯渗流规律，建立了钻孔抽放煤层瓦斯渗流模型，这对于合理的布置瓦斯抽放方案提供了理论支撑。其次借助FLUENT6.3软件，对抽放钻孔周围瓦斯压力进行数值模拟，分析了不同抽放负压、钻孔直径、抽放时间、煤层渗透率条件下的钻孔抽放影响半径及与钻孔瓦斯流量的关系，得到了各因素对钻孔抽放煤层瓦斯的影响规律。再者结合大淑村矿2#煤层172103综放工作面的实际情况，制订了合理的综合防突措施，合理布置优化了瓦斯抽放方案，对于有效的进行煤层瓦斯抽放、可以提高瓦斯抽采率、瓦斯浓度和压力的快速下降、保证区域性防突措施的实施效果具有很大影响。最后在大淑村矿172103工作面进行了瓦斯抽放现场工业性应用，确定了合理瓦斯抽放布置参数，通过运用优化后的布置的瓦斯抽放方案取得了很好的效果，对于保证大淑村矿安全生产具有重要意义。
【关键词】：瓦斯压力 数值模拟 钻孔抽放 参数优化 技术应用
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外瓦斯抽放研究现状12-14
• 1.2.1 国内瓦斯抽放研究现状12-13
• 1.2.2 国外瓦斯抽放研究现状13-14
• 1.3 矿井瓦斯抽采技术研究14-16
• 1.3.1 我国煤矿瓦斯抽放技术14-15
• 1.3.2 煤矿瓦斯抽放技术发展阶段15-16
• 1.4 论文研究内容16
• 1.5 论文研究方法16-17
• 1.6 技术路线17-18
• 1.7 本章小结18-19
• 第2章 钻孔抽放瓦斯运移机理分析19-36
• 2.1 煤层中瓦斯运动的基本规律19-25
• 2.1.1 多孔介质的分析19-20
• 2.1.2 瓦斯在煤层中运移基本规律20-21
• 2.1.3 煤层中瓦斯流动状态21-22
• 2.1.4 煤层中瓦斯压力分布22-23
• 2.1.5 钻孔抽放瓦斯基本原理23-25
• 2.2 建立钻孔周围瓦斯流动方程25-28
• 2.2.1 条件假设25-26
• 2.2.2 瓦斯流动数学模型的建立26-27
• 2.2.3 瓦斯流动方程的定解条件27-28
• 2.3 钻孔周围煤体卸压破坏范围分析28-33
• 2.3.1 建立数学模型28-31
• 2.3.2 钻孔周围应力分析31-32
• 2.3.3 确定塑性破坏区域范围32-33
• 2.4 钻孔有效瓦斯抽放半径的确定33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 瓦斯抽放数值模拟研究36-53
• 3.1 Fluent 模拟软件36-39
• 3.1.1 模拟软件介绍36-38
• 3.1.2 计算流体力学理论38-39
• 3.2 钻孔瓦斯抽放数值模型建立39-41
• 3.2.1 建立 Fluent 数值模型39-40
• 3.2.2 确定数值模拟方案40-41
• 3.3 单孔数值模拟结果分析41-49
• 3.3.1 煤层渗透率的影响41-43
• 3.3.2 煤层中抽放负压的影响43-45
• 3.3.3 钻孔抽放孔径的影响45-46
• 3.3.4 钻孔抽放时间的影响46-49
• 3.4 双孔抽采数值模拟结果分析49-52
• 3.4.1 煤体内双孔不同间距布置的影响49-50
• 3.4.2 煤体内三孔环形不同间距布置的影响50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 大淑村矿瓦斯抽放钻孔技术与参数研究53-71
• 4.1 工作面采动围岩裂隙演化53-56
• 4.2 煤层瓦斯抽放可行性分析56-58
• 4.2.1 本煤层透气性系数测定56-58
• 4.2.2 钻孔瓦斯流量衰减系数58
• 4.2.3 钻孔瓦斯抽放可行性分析58
• 4.3 矿井瓦斯抽采技术的选择原则58-59
• 4.4 瓦斯抽采技术参数设计59-63
• 4.4.1 抽放钻孔直径的确定59-60
• 4.4.2 钻孔有效抽放长度的确定60-61
• 4.4.3 钻孔抽放负压的确定61-62
• 4.4.4 钻孔合理间距的确定62
• 4.4.5 钻场合理间距的确定62-63
• 4.5 高位钻孔瓦斯抽采技术63-67
• 4.5.1 高位钻孔瓦斯抽采理论依据63
• 4.5.2 高位钻孔布置方式63-65
• 4.5.3 高位钻孔抽放布置参数65-66
• 4.5.4 瓦斯抽放钻孔封孔66-67
• 4.6 卸压瓦斯抽放效果分析67-69
• 4.6.1 工作面回采期间瓦斯涌出量考察67-69
• 4.6.2 工作面回采期间效果检验检测69
• 4.7 本章小结69-71
• 第5章 大淑村矿综放面防突技术研究71-89
• 5.1 大淑村矿概况71-76
• 5.1.1 大淑村矿基本概况71
• 5.1.2 煤田地质和煤层赋存71-74
• 5.1.3 大淑村矿井生产现状74-75
• 5.1.4 大淑村矿矿井通风方式与瓦斯涌出情况75-76
• 5.2 大淑村矿 2#煤层综合防突措施76-87
• 5.2.1 大淑村矿 2#煤层区域综合防突措施77-83
• 5.2.2 大淑村矿 2#煤层局部防突措施83
• 5.2.3 瓦斯抽采管路布置83-85
• 5.2.4 防突措施效果检验85-86
• 5.2.5 工作面组织管理措施86-87
• 5.3 大淑村矿瓦斯治理情况87-88
• 5.4 本章小结88-89
• 第6章 结论及展望89-91
• 6.1 本文小结89-90
• 6.2 工作展望90-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-95
• 作者简介95-96

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