井下局部和区域瓦斯抽采技术研究与应用

发布时间：2020-10-09 12:22

　　 钻孔瓦斯抽采是预防煤与瓦斯突出的区域性和局部性措施之一。进行矿井瓦斯有效的抽采与利用,不仅可消除瓦斯危害,提高矿井安全生产能力,同时还可以确保作业人员安全、提高环境保护力度和增加企业经济效益。本次研究以王坡矿瓦斯抽采为项目背景,该矿井瓦斯抽采方法主要为工作面本煤层平行钻孔预抽和利用瓦斯辅助巷道采空区埋管抽放,抽采浓度较低、抽采量不高,抽采纯量差,矿井生产期间瓦斯超限频繁发生,严重影响了井下工人、设施的安全,根据现有的方法进行井下瓦斯抽采,难以解决矿井面临的瓦斯灾害问题。为了解决上述问题,实现高瓦斯矿井零超限并建立瓦斯治理新技术体系,通过理论分析、数值模拟、现场工程技术实践,在王坡矿实施区局部和区域瓦斯抽采技术,并进行抽采效果分析和检验。该技术研究主要包括:回采工作面高密度顺层钻孔预抽瓦斯、综放采煤工作面采空区瓦斯综合治理技术、区域内长距离定向钻孔瓦斯抽采技术。通过以上各项技术的综合应用和瓦斯抽采效果检验,在王坡矿最终取得了良好的瓦斯抽采效果,解决了矿井瓦斯治理过程中存在的问题,实现矿井瓦斯零超限并将其建设成典型的瓦斯治理示范矿井,同时也为其他矿井瓦斯治理工作提供技术支撑和实践经验。
【学位单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TD712.6
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
    1.3 研究内容及目标
    1.4 项目研究技术路线
第2章 矿井瓦斯概况
    2.1 地层赋存状态
    2.2 煤层瓦斯压力及含量测定
    2.3 矿井瓦斯涌出情况
第3章 回采工作面高密度顺层钻孔预抽瓦斯技术
    3.1 高密度顺层钻孔预抽瓦斯机理
    3.2 3205工作面概况及瓦斯涌出量分析
    3.3 顺层钻孔抽采间距的确定
    3.4 3205工作面抽采效果分析
        3.4.1 抽采效果
        3.4.2 预抽煤层瓦斯效果评判
        3.4.3 现场实测预抽瓦斯效果
    3.5 小结
第4章 综放工作面采空区瓦斯抽采技术
    4.1 试验工作面概况
        4.1.1 3215工作面采空区瓦斯涌出量计算
    4.2 "U+U"型通风方式与"U+L"型通风方式的对比
    4.3 顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术
        4.3.1 高位钻孔抽采瓦斯理论
        4.3.2 高位钻孔参数优化设计
        4.3.3 原高位钻孔效果考察
        4.3.4 优化后高位钻孔考察
        4.3.5 工程量统计
    4.4 3215工作面采空区抽采效果分析
    4.5 小结
第5章 长距离定向钻孔区域瓦斯抽采技术
    5.1 煤层瓦斯赋存及流动基本规律
        5.1.1 煤的吸附理论
            5.1.1.1 瓦斯赋存状态
            5.1.1.2 煤的孔隙特征评价方法
            5.1.1.3 煤体吸附性
        5.1.2 煤层瓦斯运移的基本规律
            5.1.2.1 瓦斯流动参数
            5.1.2.2 瓦斯在煤层中的流动状态
    5.2 抽采区域3#煤层瓦斯赋存规律
        5.2.1 基础参数的测定
        5.2.2 瓦斯抽采的可行性
    5.3 钻孔瓦斯抽出量
        5.3.1 计算方法
        5.3.2 钻孔瓦斯抽放量随时间的变化规律
    5.4 长距离钻孔抽采瓦斯技术研究与应用
        5.4.1 抽采钻孔周围煤体瓦斯流动的数学模型
        5.4.2 钻孔参数设计及优化
        5.4.3 井下沿煤层定向钻孔抽采方案
        5.4.4 抽采系统
    5.5 钻孔工程实施
    5.6 瓦斯抽采效果
        5.6.1 瓦斯抽采量
        5.6.2 瓦斯抽采有效期和效果验证
        5.6.3 分析抽采量与其相关参数间的关系
        5.6.4 同传统工艺对比
    5.7 小结
第6章 结论及展望
    6.1 取得的研究成果
    6.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

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