顶板高位斜交钻孔治理采空区瓦斯技术研究

发布时间：2019-01-13 09:54

【摘要】：煤与瓦斯突出是各种煤矿灾害中较为严重的,其中采空区上隅角瓦斯积聚导致的事故是煤与瓦斯突出矿井面临的共同课题,为找到合适而又经济可行的解决方法,我国大量的煤矿工作者和专家经过多年的研究和实践,众多可喜的理论和措施也随之涌现了出来——高位巷抽采、预埋管路抽采、地面钻井抽采、顶板高位斜交钻孔抽采等。在考察了淮北矿业集团芦岭煤矿的试验采面后,为解决试验采面采空区上隅角积聚的瓦斯问题,并期望为类似的地质开采环境下的采空区上隅角瓦斯抽采提供有价值的参考。本文采用弹性力学、渗流力学、岩体力学等基础理论,通过理论分析、数值模拟和现场试验考察等研究途径,较为全面的研究了芦岭煤矿Ⅱ817工作面开采后上覆岩层裂隙带范围、裂隙带内瓦斯流动规律及抽采效果,研究成果可为采空区上隅角瓦斯抽采提供重要的参考。 在对芦岭煤矿Ⅱ817工作面采场上覆煤岩体的受力状态(工作面倾向)进行分析后,得出了上被保护层的应力和下沉量的表达式,在此理论分析的基础之上,结合经验公式和现场实测数据后,确定了Ⅱ817工作面采场上覆岩体的裂隙带的高度,由此为下一步的高位抽采钻场的布置提供了理论上最佳的位置。 在对比各种治理采空区上隅角积聚瓦斯的措施的优缺点后,结合试验采面的具体地质特征和开采方式以及淮北矿业集团对瓦斯治理的总体要求,最终确定在Ⅱ817工作面采空区上隅角瓦斯治理课题中使用顶板高位斜交钻孔抽采法来完成本课题的研究。在试验采面推进方向上每隔一定距离布置一个高位钻场,高位钻孔参数各项参数分别为：钻孔有效长度为100m左右,钻场间距为70m,钻孔压茬距离为20m,每个钻场布置6个呈半扇形分布的钻孔,开孔间距0.3m,距底板1.0m。通过布置在裂隙带内的高位钻场向与开采方向反方向施工高位抽采钻孔,在试验采面开采推进过程中,对试验采面上隅角瓦斯的浓度以及抽采钻孔的瓦斯抽采纯量等瓦斯治理指标来考查抽采效果。对于参数优化后的顶板高位斜交钻孔抽采效果进行考察,Ⅱ817-1工作面从2011年11月开始回采,从2011年11月至2012年3月对顶板高位斜交钻孔抽放效果进行了考察。管路瓦斯抽放体积分数逐步增大,从3.6%浮动到13.8%,平均值稳定在8.3%左右,最大抽放体积分数为13.8%,最大抽放瓦斯纯流量为6.6m3/min。工作面抽放量较高,占90%以上,工作面杜绝了瓦斯超限现象,达到了很好的治理效果。由此可以认为经过抽采达到了有效较低该采面采空区上隅角积聚瓦斯的目的。
[Abstract]:Coal and gas outburst is a serious disaster in all kinds of coal mine. The accident caused by gas accumulation in the upper corner of goaf is a common problem faced by coal and gas outburst mine. After many years of research and practice by a large number of coal miners and experts in our country, many gratifying theories and measures have emerged, such as extraction of high level roadways, extraction of pre-buried pipes, extraction of surface drilling and extraction of high inclined roof boreholes and so on. After investigating the test mining face of Luling Coal Mine of Huaibei Mining Group, this paper aims at solving the gas accumulation problem in the upper corner of the goaf of the test mining face and expects to provide valuable reference for the gas drainage in the upper corner of the goaf under the similar geological mining environment. In this paper, the basic theories of elastic mechanics, seepage mechanics and rock mass mechanics are adopted, and through theoretical analysis, numerical simulation and field test investigation, etc. In this paper, the scope of overlying rock fracture zone, the gas flow law and the effect of gas drainage in the upper corner of Luling coal mine after mining are studied. The research results can provide an important reference for gas extraction in the upper corner of goaf. Based on the analysis of the stress state (face inclination) of the overlying coal and rock mass in the 鈪，

本文编号：2408335