近距离煤层群下保护层开采瓦斯运移规律及抽采研究
本文关键词: 近距离煤层群 下保护层 瓦斯运移 瓦斯抽采 数值模拟 出处:《湖南科技大学》2013年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近距离煤层群下保护层开采条件下工作面瓦斯治理是制约生产安全的难题。本文以贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿近距离煤层群下保护层开采瓦斯治理为工程背景,采用现场实测、理论分析、数值模拟等手段,,分析了下保护层开采后上覆岩层的应力分布、移动变形及破坏情况,在此基础上研究了下保护层开采卸压瓦斯运移规律,研究结果如下: (1)分析保护层开采覆岩“三带”的形成,得出11223工作面开采覆岩的冒落带和裂隙带最大高度分别约为6m和15.5m(±4m)。运用弹塑性力学,建立采场上覆岩层力学模型,对11223采空区上方13m处岩梁处应力进行计算,得出离采空区中心0~60内为应力降低区,75~130m范围内则为应力集中区,离采空区中心0~75m范围内均出现了不同程度的下沉。根据瓦斯运移理论分析了11223工作面瓦斯运移动的基本规律。 (2)采用FLAC3D数值模拟软件对11223工作面开采过程进行数值模拟,结果表明:下保护层开采过程中,上覆岩层经历了应力集中、应力降低、应力恢复的过程;上覆岩层部分区域产生明显的变形和沉降,随着工作面的推进,沉降范围和程度逐步增大,尤其以采空区中部上覆岩层变形沉降较大,由采空区中部向切眼和工作面煤壁处及两侧煤壁处,变形和沉降量逐步减小;上覆岩层中应力降低区和塑性区在煤层层面的分布为椭圆形;采空区中部及四周分别以拉伸和剪切破坏为主,在采空区上方形成“回”字型围岩裂隙圈。 (3)利用FLUENT数值模拟软件分析了U型通风、U型通风+采空区埋管、U型通风+高抽巷及U型通风+高抽巷+采空区埋管四种不同条件下的瓦斯运移规律,结果表明:U型通风条件下工作面瓦斯涌出较大,上隅角瓦斯浓度较高,因此必须增加瓦斯抽采措施;U型通风+采空区埋管条件下更多的瓦斯随抽采风流在回风侧集聚,这就会造成工作面瓦斯涌出增大与上隅角瓦斯浓度升高。U型通风+高抽巷条件下工作面瓦斯涌出得到了一定程度的降低,但是由于高抽巷自身位置的制约,它不能有效抽采采空区下部邻近回风巷一带集聚的高浓度瓦斯,所以依然不能有效解决工作面瓦斯涌出和上隅角瓦斯超限问题。U型通风+高抽巷+采空区埋管可以有效抽采覆岩邻近煤层涌出的高位瓦斯和采空区下部集聚的低位瓦斯,因此能取得较好的瓦斯治理效果。 (4)针对近距离煤层群下保护层开采情况,探讨了卸压瓦斯运移与汇集特征,总结了卸压瓦斯抽采的合理方法。根据金佳矿下保护层开采实际情况,制定了U型通风+高抽巷+采空区埋管瓦斯治理方法,现场实测表明瓦斯治理取得了较好的效果。
[Abstract]:It is a difficult problem to control the production safety under the mining condition of the protection layer under the close distance coal seam group. This paper takes the gas treatment under the protection seam group of Jinjia Coal Mine of Guizhou Panjiang Clean Coal Co. Ltd as the engineering background. By means of field measurement, theoretical analysis and numerical simulation, this paper analyzes the stress distribution, displacement, deformation and failure of the overburden strata after the mining of the lower protective layer, and on this basis studies the law of the gas migration in the mining of the lower protective layer under pressure relief. The findings are as follows:. 1) by analyzing the formation of "three zones" of overburden in mining protection layer, it is concluded that the maximum height of caving zone and fissure zone in mining overburden of 11223 face is about 6 m and 15. 5 m (卤4 m) respectively. Using elastoplastic mechanics, the mechanical model of overburden strata in mining stope is established. The stress of rock beam at 13m above the 11223 goaf is calculated, and it is found that the stress concentration area is in the range of 75m ~ 130m from the center of goaf, which is the stress reduction area. According to the theory of gas migration, the basic law of gas transportation and movement in 11223 working face is analyzed according to the different degree of subsidence within 75 m from the center of goaf. (2) the mining process of 11223 face is simulated with FLAC3D software. The results show that the overburden strata undergo the process of stress concentration, stress reduction and stress recovery during the mining process of the lower protective layer; The overlying strata have obvious deformation and settlement in some areas. With the advance of the working face, the settlement range and degree gradually increase, especially in the middle of the goaf, the deformation and settlement of the overlying strata is larger. The deformation and settlement of the coal face and the coal wall are gradually decreased from the middle of the goaf to the coal face, and the distribution of the stress reduction zone and the plastic zone in the overlying strata is elliptical. In the middle of goaf and around the goaf, tensile and shear failure are dominant respectively, and the "return" type surrounding rock fissure circle is formed above the goaf. Using FLUENT numerical simulation software, this paper analyzes the gas migration law under four different conditions: U type ventilation, U type ventilated goaf, U type ventilation high drainage roadway and U type ventilation high drainage roadway, and U type ventilation high drainage roadway. The results show that the gas emission in the working face is larger and the gas concentration in the upper corner is higher under the ventilation condition of U U type, so it is necessary to increase the measures of gas extraction in the U type ventilation goaf under the condition of buried pipe, and more gas accumulates with the suction air flow on the return air side. This will result in the increase of gas emission in the working face and the increase of gas concentration in the upper corner. Under the condition of high ventilation and high drainage in the upper corner, the gas emission of the working face will be reduced to a certain extent, but due to the restriction of the location of the high drainage roadway, It can not effectively extract the concentrated high concentration gas in the lower part of the goaf adjacent to the return air lane. Therefore, it is still unable to effectively solve the problem of gas emission in the working face and gas overrun in the upper corner. U type ventilation and high drainage roadway buried pipe can effectively drain the high level gas emitted from the adjacent coal seam of overlying rock and the low level gas accumulated in the lower part of the goaf. Therefore, better gas control effect can be achieved. In view of the mining situation of the protective layer under the close distance coal seam group, the characteristics of gas migration and collection under the pressure relief are discussed, and the reasonable method of the gas extraction under the pressure relief is summarized. According to the actual mining situation of the protective layer under the Jinjia Coal Mine, The method of gas treatment in the goaf of high drainage roadway with U-type ventilation is established. The field measurement shows that the gas treatment has achieved good results.
【学位授予单位】:湖南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TD712.6;TD823.81
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 何波;;局部抽放治理瓦斯的应用[J];煤炭技术;2006年03期
2 胡殿明;;高位水平钻孔瓦斯抽放技术的应用[J];煤矿安全;2006年11期
3 于会军;郭银武;李振军;;高强度立体式瓦斯综合抽放技术实践[J];煤炭科学技术;2006年12期
4 王礼胜;;内错中位瓦斯巷抽放瓦斯技术研究[J];中州煤炭;2010年05期
5 李付涛;杨胜强;徐全;暴庆丰;;瓦斯综合抽放技术的应用[J];煤炭技术;2010年12期
6 侯鹏飞;;几种抽放瓦斯技术在刘家梁煤矿的应用[J];科技情报开发与经济;2012年01期
7 储家辉;;浅谈瓦斯的治理技术与应用[J];科技资讯;2012年35期
8 刘艳华,索胜全;局部瓦斯抽放技术的应用[J];中州煤炭;1994年04期
9 赵青云,许英威;高瓦斯工作面的瓦斯抽放技术[J];矿业安全与环保;2000年01期
10 赵世铎,张晓峰,王聪利;大直径钻孔瓦斯抽放技术[J];煤矿安全;2001年02期
相关会议论文 前10条
1 吕广同;王林平;李会田;;掘进巷道瓦斯抽放技术的分析与应用[A];矿山建设工程技术新进展——2008全国矿山建设学术会议文集(上)[C];2008年
2 李昶;莫海涛;赵志根;;仰角钻孔瓦斯抽放技术应用效果分析[A];中国煤炭学会矿井地质专业委员会2008年学术论坛文集[C];2008年
3 于波;;掘进巷道瓦斯抽放技术在沙曲矿的应用[A];矿山建设工程技术新进展——2009全国矿山建设学术会议文集(下册)[C];2009年
4 陈根仔;敖少明;曾晓明;;回采工作面顶板巷高冒孔和插管瓦斯抽放技术的探讨[A];赣闽皖苏湘五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C];2004年
5 张子敏;时晓华;;平顶山一矿高产高效工作面瓦斯抽放技术分析[A];瓦斯地质新进展[C];2001年
6 庞贵振;庞贵智;;鸡西矿区瓦斯抽放技术的研究与应用[A];瓦斯地质理论与实践——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第五次全国瓦斯地质学术研讨会论文集[C];2005年
7 秦玉金;姜文忠;;高产高效矿井采空区瓦斯抽放技术评价与优选[A];中国职业安全健康协会2010年学术年会论文集[C];2010年
8 杨发武;;老虎台矿瓦斯抽放技术[A];瓦斯地质理论与实践——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第五次全国瓦斯地质学术研讨会论文集[C];2005年
9 李玉申;;“三软煤层”综放面瓦斯抽放技术的研究与应用[A];第七次煤炭科学技术大会文集(下册)[C];2011年
10 姚飞;陈明泉;张培齐;;高位顶板走向钻孔瓦斯抽放技术应用与分析[A];探索建立煤矿区煤层气立体抽采与经济利用产业化体系,推动煤矿瓦斯治理、立体抽采技术示范与煤层气资源综合利用——全国煤矿瓦斯抽采利用与通风安全技术现场会煤矿瓦斯抽采与通风安全论文集[C];2013年
相关重要报纸文章 前10条
1 刘维久;卢连宁治瓦斯的“三步棋”[N];科技日报;2007年
2 银长民;瓦斯变废为宝 见证着矿山变化[N];经理日报;2008年
3 王俊 张克刚;岭子煤矿依靠科技降瓦斯[N];经理日报;2007年
4 汪炳青;瓦斯抽放技术又有新突破[N];中国矿业报;2008年
5 本报记者 常炳林;芦岭矿提出:一定得实[N];中国煤炭报;2005年
6 王金广;因地制宜 变害为利[N];晋中日报;2010年
7 本报记者 李韦 丁继民;袁亮院士:把“老虎”牵进笼子里[N];中国煤炭报;2009年
8 本报记者 孙玉宝;袁亮 煤层深处降瓦斯[N];安徽日报;2009年
9 本报通讯员 李庆伟 景中宪 本报记者 钱海山;井下降虎人[N];中国安全生产报;2005年
10 席选民;重视科技创新[N];铜川日报;2008年
相关博士学位论文 前8条
1 韦善阳;瓦斯异常涌出气体运移规律及影响范围研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
2 王磊;应力场和瓦斯场采动耦合效应研究[D];安徽理工大学;2010年
3 赵兵文;坚硬顶板保护层沿空留巷Y型通风煤与瓦斯共采技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
4 薛东杰;不同开采条件下采动煤岩体瓦斯增透机理研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
5 邓涛;含瓦斯煤岩卸围压实验及上解放层解放范围的研究[D];重庆大学;2012年
6 谢东海;急倾斜突出煤层群煤与瓦斯共采理论及应用[D];中南大学;2013年
7 蔡峰;高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破强化增透效应研究[D];安徽理工大学;2009年
8 刘健;低透气煤层深孔预裂爆破增透技术研究及应用[D];安徽理工大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 徐东方;厚煤层钻墙边掘边抽瓦斯技术研究[D];河南理工大学;2009年
2 张洪良;负压环境煤的瓦斯解吸规律研究[D];河南理工大学;2011年
3 吉强;瓦斯抽排电磁激励装置研制[D];安徽理工大学;2010年
4 宋丽强;屯留煤矿风排瓦斯极限能力和瓦斯抽采技术分析研究[D];太原理工大学;2010年
5 隆清明;煤的吸附作用对瓦斯渗透特性的影响[D];煤炭科学研究总院;2008年
6 刘金龙;铁法矿区大兴矿瓦斯抽放技术研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
7 姚尚文;高瓦斯低透气性煤层强化增透抽放瓦斯技术研究[D];安徽理工大学;2005年
8 孙龙;煤与瓦斯延期突出机理研究[D];郑州大学;2013年
9 徐阿猛;深孔预裂爆破抽放瓦斯的研究[D];重庆大学;2007年
10 江巍巍;“三软”煤层采面瓦斯综合抽放技术研究[D];河南理工大学;2012年
本文编号:1527344
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/1527344.html