近全岩上保护层开采卸压增透技术研究

发布时间：2020-09-19 13:41

　　煤矿开采逐渐转向深部,致使越来越多的矿井面临高瓦斯低透气性煤层开采的难题,瓦斯治理形式愈发严峻。降低煤层瓦斯压力,提高煤层透气性最有效的方法是进行保护层开采。本文针对无合适煤层作为保护层开采的高瓦斯低透气性煤层,提出将近全岩(薄煤线厚夹矸)煤岩层作为保护层,以实现对被保护煤层卸压增透为目的的技术。在对近全岩保护层开采卸压增透技术进行系统分析的基础上,借助理论分析、数值模拟等研究方法研究了保护层采厚和层间距对被保护层卸压增透效果的影响,并通过现场实测对卸压增透效果进行了检验。论文主要研究成果如下:(1)从保护层开采围岩应力变化和移动变形的角度阐释了保护层开采卸压增透基本原理,介绍了近全岩保护层开采卸压增透的主要流程,分析了近全岩保护层开采卸压增透技术关键,总结了保护层开采卸压增透效果的评价指标。(2)在分析保护层开采下伏煤岩体应力变化及塑性区发育特征的基础上,根据弹性力学理论和底板破坏塑性理论分别建立了支承压力分布计算力学模型和塑性区发育深度计算模型;推导出了下伏煤岩体任意一点的垂直应力计算公式和底板极限塑性破坏区的最大深度计算公式;分析了近全岩上保护层采厚及层间距对下伏煤岩体应力变化和塑性区发育的影响。(3)基于平煤十二矿采矿工程地质条件,采用数值模拟的方法,分析了保护层开采厚度及层间距对被保护层垂直应力变化特征、垂直位移变化特征以及保护层底板塑性区发育特征的影响规律,对比分析得到了近全岩上保护层合理的开采厚度和层间距。(4)统计分析了平煤十二矿近全岩上保护层工作面煤岩厚度赋存特征,并分析了煤岩体的普氏硬度级别;对近全岩保护层回采工艺和卸压瓦斯抽采系统进行了设计;实测分析了近全岩上保护层开采的卸压增透效果。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD712.6
【部分图文】：

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36（i）推进 125m（顶板）（j）推进 125m（底板）图 4-4 被保护层垂直位移云图（保护层采厚 2.0m）Figure 4-4 Vertical displacement contour of the protected layer（Mining thickness is 2.0m）

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硕士学位论文为了比较不同保护层开采厚度时被保护层顶底板位移变化情况，在相同的煤岩层参数及保护层推进模式条件下，对 0.5m、1.5m 和 2.5m 的保护层开采厚度进行了模拟，得到保护层工作面推进到 125m 距离时，沿被保护层顶底板剖面的垂直位移变化如图 4-7~4-9 所示。将各个采高推进 125m 时的顶底板垂直位移量及相对膨胀变形量汇总，得到图 4-10 和图 4-11。统计不同采厚条件下被保护层最大膨胀变形量如图 4-12 所示。

云图,被保护层,保护层,垂直位移

为了比较不同保护层开采厚度时被保护层顶底板位移变化情况，在相同的煤岩层参数及保护层推进模式条件下，对 0.5m、1.5m 和 2.5m 的保护层开采厚度进行了模拟，得到保护层工作面推进到 125m 距离时，沿被保护层顶底板剖面的垂直位移变化如图 4-7~4-9 所示。将各个采高推进 125m 时的顶底板垂直位移量及相对膨胀变形量汇总，得到图 4-10 和图 4-11。统计不同采厚条件下被保护层最大膨胀变形量如图 4-12 所示。（a）顶板（b）底板图 4-7 被保护层垂直位移云图（保护层采厚 0.5m）Figure 4-7 Vertical displacement contour of protected layer（Mining thickness is 0.5m）

【参考文献】