防控李村煤矿1301工作面上隅角瓦斯超限的高抽巷布置方式优选研究

发布时间：2020-03-31 05:55

【摘要】：随着综合机械化采煤技术的不断发展,工作面开采强度不断加大,使工作面落煤瓦斯急剧升高,同时也使邻近层煤层卸压瓦斯涌出量急剧增加,造成采空区瓦斯大量涌出,工作面上隅角瓦斯超限,严重威胁了工作面的安全生产。高抽巷瓦斯抽采技术是预防工作面上隅角瓦斯超限的一种行之有效的技术手段,高抽巷的位置参数、布置方式直接影响着瓦斯抽采效果,由于高抽巷工程量大、施工时间长,无法在现场进行对比试验,随着数值模拟技术的应用,使得某些不能在现场完成的试验,可以通过数值模拟的方法来完成。高抽巷的布置方式有两种:走向高抽巷和倾向高抽巷,两种高抽巷的布置参数(诸如位置、布置间距、深入裂隙带长度)对瓦斯抽采效果、高抽巷的工程量与工期均有直接影响,两种高抽巷的抽采效果、工程量及工期的对比与优选对工作面瓦斯防治具有非常重要的意义。本论文以李村煤矿1301工作面为研究对象,首先对走向高抽巷布置参数(距回风顺槽水平距离、距煤层底板垂直距离)进行优化,得出最佳走向高抽巷;将优选后的最佳垂高沿用到倾向高抽巷,通过对倾向高抽巷布置参数(深入裂隙带长度、布置间距)的优选,得出最佳倾向高抽巷。最后,在确保工作面上隅角瓦斯浓度处于安全范围之内的情况下对最佳走向高抽巷与最佳倾向高抽巷进行优选。通过对比两种不同高抽巷布置方式下瓦斯抽采效果、施工成本与工作面准备时间,来指导1301工作面的实际高抽巷布置方式。通过理论分析与数值模拟重点对以下内容进行了研究:(1)最佳走向高抽巷的优选。综合数值模拟和理论计算结果确定出裂隙带高度区间为27.3~49m,距回风巷水平距离为18.1m~51.3m。初始假设高抽巷距离回风顺槽距离为30 m,分别模拟高抽巷距离底板30m、34m、38m、42m时高抽巷抽采口瓦斯浓度及上隅角瓦斯浓度变化,当垂直距离为38m时,抽采效果最佳。然后分别模拟高抽巷距离回风巷水平距离为20m、30m、40m、50m时瓦斯的抽采效果,对比抽采参数发现在距离回风巷30m处时,高抽巷抽采瓦斯浓度达10.33%,上隅角瓦斯浓度为0.752%,因此将高抽巷距离回风巷最佳平距定为30m。综上,高抽巷最佳布置位置为距离底板38m,距离回风巷30m。(2)最佳倾向高抽巷的优选。将走向高抽巷优选后的最佳高度沿用到倾向高抽巷,对倾向高抽巷深入裂隙带不同距离进行优选,确定出深入裂隙带30m时抽采效果最好,根据倾向高抽巷的具体布置位置,计算出同等工程量下一条走向高抽巷可置换10条倾向高抽巷,分别模拟间距为166m、144m、122m、100m时倾向高抽巷瓦斯抽采效果。对比发现,当间距为144m时,抽采纯量为30.75m~3/min,工作面上隅角瓦斯浓度处于安全范围之内,因此将倾斜高抽巷合理间距确定为144m。(3)最佳走向高抽巷与最佳倾向高抽巷的优选。对比优选后的最佳走向高抽巷与最佳倾向高抽巷,量化分析不同抽采参数,二者上隅角瓦斯浓度不相上下,但是倾向高抽巷的抽采纯量明显高于走向高抽巷,每分钟抽采纯量提高了8m~3,且采空区瓦斯浓度整体低于走向高抽巷。对比二者施工成本,倾向高抽巷可以节省经济支出43%,采用倾向高抽巷可使工作面准备时间缩短7个月,大大缓解了综采掘进交替紧张问题,从抽采效果和经济成本考虑,李村矿1301工作面更适合布置倾向高抽巷。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD712.6

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本文编号：2608667