大黄山煤矿综放面瓦斯钻孔抽采技术及评判研究

发布时间：2017-11-12 10:03

  本文关键词：大黄山煤矿综放面瓦斯钻孔抽采技术及评判研究

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【摘要】：瓦斯灾害是煤矿五大灾害之一，其长期制约着我国煤矿的安全生产，尤其在煤层较厚的高瓦斯矿井，瓦斯的防治工作更是尤为重要。放顶煤是是厚煤层开采的一种重要方法，其开采工艺决定了采空区遗煤较多，遗煤所释放瓦斯就会急剧增加，更加容易导致综采工作面瓦斯超限问题的发生。国内主要通过钻孔抽采对高瓦斯厚煤层瓦斯超限进行治理，所以，对综放面瓦斯钻孔抽采技术的研究，具有十分重要的实际意义。 本文以高瓦斯矿井——新疆豫新煤业大黄山矿，为实际工程背景，以该矿主采工作面+735综放面为具体研究对象，对其瓦斯抽采治理技术措施进行研究，以期解决工作面瓦斯超限的问题。本文的主要研究内容如下： 一、通过对八尺槽和中大槽煤样岩样进行了采集，进行了相关实验。研究了其瓦斯赋存的基础参数，得到了煤层原始的瓦斯含量、瓦斯压力以及瓦斯吸附常数a、b值；并得到钻孔的自然瓦斯涌出的衰减系数和对应煤层的透气性系数等，为进一步研究大黄山矿瓦斯运移规律和瓦斯抽采治理技术，提供了基础理论支撑。 二、研究了综放工作面顶板覆岩的采动运移规律，对顶板“三带”的分布做了定性与定量分析研究，，计算出顶板的冒落带高度为9.8~14.2m之间，运用数值模拟得到顶板的裂隙带的高度为30m左右，对瓦斯抽采和钻孔参数的确定具有重要意义。 三、通过对综放工作面的瓦斯来源进行了分析，对各瓦斯源项的涌出量和贡献程度进行了分析计算，得出采空区瓦斯涌出量占到61%，煤壁瓦斯涌出量占39%，确定了对735工作面的瓦斯治理应主要进行采空区瓦斯治理，为抽采方案的选择和确定提供了基本依据。 四、对钻孔抽采瓦斯所适用的数学理论模型进行研究探讨。运用了数值模拟软件COMSOL Multiphysics，以穿层钻孔为例，模拟了不同抽采时间和不同孔径钻孔抽采下，钻孔附近的瓦斯流态，得到了瓦斯流速和瓦斯压力分布云图以及压力等值线图。模拟结果显示：距穿层钻孔较远处，瓦斯流速稳定，瓦斯压力分布均匀，符合达西定律；靠近钻孔中心处，瓦斯流速最大。随着抽采的进行，钻孔周围煤层中瓦斯压力逐步降低，在靠近钻孔中心处的煤层中瓦斯压力变化梯度较大，降低速度很快，在较远处瓦斯压力梯度相对较小，瓦斯压力降低缓慢。通过对模拟结果的分析，确定了抽采钻孔应采用的合理孔径。 五、对综采工作面瓦斯抽采治理的效果进行了评判，分别从抽放后瓦斯剩余含量、瓦斯残余压力、瓦斯解析量、采面瓦斯抽采率、矿井总瓦斯抽采率等指标进行了计算分析，并结合现场实测的数据，与规定允许的达标数据进行比对，判定得出+735综采面瓦斯抽采治理达到了规定的要求，抽采效果良好。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.62

【参考文献】

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1 何龙庆;林继成;石冰;;菲克定律与扩散的热力学理论[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2006年04期

2 朱连山;瓦斯在煤层中的赋存状态[J];煤矿安全技术;1983年01期

3 陈金华;;地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的试验研究[J];矿业安全与环保;2010年02期

4 马林;李天珍;张连英;;煤层底板渗流关键层存在性及其作用初探[J];采矿与安全工程学报;2008年04期

5 林海飞;李树刚;成连华;王红胜;;覆岩采动裂隙带动态演化模型的实验分析[J];采矿与安全工程学报;2011年02期

6 李树刚,钱鸣高;综放采空区冒落特征及瓦斯流态[J];矿山压力与顶板管理;1997年Z1期

7 许家林;朱卫兵;王晓振;伊茂森;;浅埋煤层覆岩关键层结构分类[J];煤炭学报;2009年07期

8 鞠金峰;许家林;王庆雄;;大采高采场关键层“悬臂梁”结构运动型式及对矿压的影响[J];煤炭学报;2011年12期

9 钱鸣高,缪协兴,许家林;岩层控制中的关键层理论研究[J];煤炭学报;1996年03期

10 钱鸣高,许家林;覆岩采动裂隙分布的“O”形圈特征研究[J];煤炭学报;1998年05期

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1 潘宏宇;复合关键层下采场压力及煤层瓦斯渗流耦合规律研究[D];西安科技大学;2009年

本文编号：1175412