厚煤层群保护层开采卸压效果分析及在瓦斯抽采中的应用

发布时间：2017-11-02 11:01

  本文关键词：厚煤层群保护层开采卸压效果分析及在瓦斯抽采中的应用

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【摘要】：煤与瓦斯突出是煤矿井下一种复杂的瓦斯动力现象，也是煤矿中一种严重的自然灾害，它严重地威胁着矿井生产和人员的安全。开采保护层是预防煤与瓦斯突出最经济有效的区域性措施，并且是首选的区域措施，来自防突规定要求。神华宁夏煤业集团有限责任公司石炭井焦煤分公司三水平三阶段进入深部开采后，升级为突出矿井，根据煤层赋存情况，试验区的煤层的瓦斯基本参数的测定研究分析瓦斯地质规律。依据是突出危险性评估、突出危险性鉴定、以及瓦斯基本参数测定的结果综合分析，最终确定将3#煤层作为保护层开采，4#、5#作为被保护层开采进行煤与瓦斯突出区域性防突措施。 为了准确掌握上覆3#煤层作为保护层开采后对下覆4#、5#突出煤层的保护效果和保护范围，需要对深部开采条件的合理保护参数进行考察验证，为焦煤公司保护层开采提供科学的依据。本文以石炭井煤矿厚煤层群上保护层3#煤层Ⅲ010303工作面开采为例。首先，分析试验区的煤层瓦斯地质基本规律，通过理论分析、数值模拟相结合的研究方法，，初步确定出3#煤层作为保护层开采后下覆4#、5#煤层的卸压范围。然后，以确定出的4#、5#煤层卸压范围为基础，对被保护层卸压后的卸压效果进行现场钻孔工业性试验，最终，确定出被保护层在走向和倾向的准确的保护范围以及保护效果。 在整个试验区内选择合适的地点布置钻孔，测定被保护层的瓦斯流量、透气性系数、瓦斯含量，并利用工业分析、吸附常数a、b值、朗格缪尔公式反算瓦斯压力、煤层的相对变形量等参数来分析保护层开采效果、范围。通过现场的试验，结果分析实际的卸压范围与理论和模拟基本符合；根据考察结果，石炭井煤矿上保护层3#煤层开采被保护层4#煤层变形稳定后的相对膨胀变形为17.74‰，煤层透气性系数增大1050倍，煤层瓦斯抽采率达70%，煤层瓦斯压力由0.97MPa降为0.26MPa，瓦斯含量由11.91m3/t降为3.48m3/t，消除突出危险性。另外，根据现场试验考察验证，认为理论分析、数值模拟及工业性试验等方法得出的结论是可靠、合理的，为焦煤公司今后的深部开采提供工程性借鉴。
【关键词】：保护层 卸压角 煤层相对变形量 保护范围 卸压瓦斯抽采
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题的提出9-10
• 1.1.1 课题来源、选题依据和立论背景9
• 1.1.2 课题研究的目的、理论意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 保护层开采理论研究10
• 1.2.2 保护层开采的应用现状10-11
• 1.2.3 卸压瓦斯抽采的研究现状11-12
• 1.2.4 合理保护边界研究及划定存在的问题12
• 1.3 主要内容及拟解决的关键技术12-13
• 1.3.1 主要研究内容12-13
• 1.3.2 拟解决的关键技术13
• 1.4 论文研究方法、技术路线、创新点13-17
• 1.4.1 研究方法13-14
• 1.4.2 研究的技术路线14-16
• 1.4.3 创新点16-17
• 2 试验区的概况17-21
• 2.1 地理位置17
• 2.2 井下位置及四邻、采掘情况17-19
• 2.3 煤岩层描述19
• 2.4 地质概况19-20
• 2.5 水文地质情况20
• 2.6 瓦斯基本参数20-21
• 3 矿井瓦斯地质规律研究21-32
• 3.1 褶皱、断层构造对瓦斯赋存的影响21-22
• 3.1.1 褶曲构造对瓦斯赋存的影响21-22
• 3.1.2 断裂构造对瓦斯赋存的影响22
• 3.2 盖层对瓦斯赋存的影响22-23
• 3.3 隔水层对瓦斯赋存的影响23
• 3.4 煤层赋存状态对瓦斯赋存的影响23-27
• 3.4.1 煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响23-27
• 3.4.2 煤层倾角对瓦斯赋存的影响27
• 3.5 矿井关键地质体确定及地质单元划分27-29
• 3.6 瓦斯压力、瓦斯含量赋存分布规律及预测研究29
• 3.7 瓦斯等级鉴定29-30
• 3.8 煤层瓦斯基本参数30-31
• 3.9 瓦斯抽采情况31-32
• 4 保护层开采被保护层卸压理论分析与数值模拟32-49
• 4.1 4#和 5#煤层被保护范围理论分析设计32-37
• 4.1.1 保护层Ⅲ010303 工作面的开采范围32
• 4.1.2 开采保护层的有效层间距32-36
• 4.1.3 Ⅲ010303 工作面开采 4#煤层和 5#煤层被保护范围分析方案设计36-37
• 4.2 保护层开采后被保护范围的数值模拟37-49
• 4.2.1 模拟实验的目的37-38
• 4.2.2 模拟实验的方法38-39
• 4.2.3 模拟实验的数据分析39-43
• 4.2.4 模拟实验结论43-49
• 5 保护层开采保护范围现场实测效果分析49-62
• 5.1 保护层开采后保护范围分析技术方案49-54
• 5.1.1 Ⅲ010303 工作面对被保护 4#煤层的保护范围计算49-50
• 5.1.2 Ⅲ010303 工作面对被保护 5#煤层的保护范围计算50-54
• 5.2 保护层开采卸压效果的分析54-62
• 5.2.1 保护层开采后保护效果考察技术方案54-56
• 5.2.2 瓦斯流量计算56-57
• 5.2.3 煤层透气性系数测定57-58
• 5.2.4 煤层变形测定58-62
• 6 石炭井矿区瓦斯综合治理技术研究62-74
• 6.1 矿井瓦斯涌出量预测62-65
• 6.1.1 矿井采掘工作面瓦斯涌出量预测62-64
• 6.1.2 矿井采掘工作面瓦斯涌出规律分析64-65
• 6.2 保护层开采对被保护层瓦斯抽采影响范围和抽采率影响技术方案65-74
• 6.2.1 抽采钻孔布置65-68
• 6.2.2 瓦斯抽采影响范围和抽采影响程度考察68
• 6.2.3 瓦斯抽采影响范围和抽采影响程度考察技术要求68-70
• 6.2.4 被保护层卸压效果分析70-72
• 6.2.5 被保护层瓦斯抽采率及残余瓦斯含量72-73
• 6.2.6 被保护层工作面消除突出危险性认证73-74
• 7 结论与建议74-75
• 参考文献75-79
• 作者简介及读研期间研究成果79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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5 程远平,俞启香,袁亮;上覆远程卸压岩体移动特性与瓦斯抽采技术[J];辽宁工程技术大学学报;2003年04期

6 彭立世;瓦斯地质研究现状及前景展望[J];焦作矿业学院学报;1995年01期

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10 涂敏;缪协兴;黄乃斌;;远程下保护层开采被保护煤层变形规律研究[J];采矿与安全工程学报;2006年03期

本文编号：1131237