急倾斜厚煤层瓦斯抽采技术研究与应用

发布时间：2017-04-17 02:18

  本文关键词：急倾斜厚煤层瓦斯抽采技术研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国的煤炭资源储量丰富,煤层中富含的瓦斯资源也相当可观。我国的煤炭资源埋藏普遍较深,几乎所有的煤矿都是采用井工开采。在开采煤炭时就会面临瓦斯问题,而瓦斯抽采既可以满足矿井安全生产的需要,又可以为我们提供洁净的能源。新疆的煤炭资源约占全国的40.6%,而其中大部分煤层的倾角都很大。新疆豫新公司大黄山煤矿属于急倾斜厚煤层高瓦斯矿井,本文基于该矿对急倾斜厚煤层的瓦斯抽采技术进行了研究与探讨。 该论文研究了煤的空隙裂隙特征及瓦斯在煤层中的贮存特征,引入多孔介质的概念,对瓦斯在煤层及采空区中的运移规律进行了研究,煤层的孔隙率大小及采空区的空隙、裂隙发育程度都将直接影响到瓦斯抽采的效果,同时也探究了在U型通风条件下,采空区瓦斯的富集特征,为瓦斯抽采提供了理论依据。对+735采面煤岩的进行实地取样,并进行力学实验分析,为探究采空区上覆煤岩的垮落特征和顶板的控制以及接下来确定试验区域顶底板“三带”分布的数值模拟提供了数据支持。根据收集的矿井地质资料和试验区采面煤岩样的力学分析结果,建立了数学模型,并使用Flac软件进行模拟运算,得出了采空区冒落带的高度为10m,裂隙带高度约为29m。从大黄山矿井的实际情况出发,对该矿井瓦斯抽采的必要性及可行性进行了研究,建立了适于该矿的瓦斯抽采系统,即巷道掘进期间采用交替迈步式挂耳钻场预抽前方80米范围内待掘煤体,解决掘进期间瓦斯问题,在回采前,在已掘巷道向本煤层布置顺层瓦斯抽采钻孔,覆盖采面的所有区域,并针对该煤层渗透性差的特点采用高负压低流量的抽采办法。回采期间,对工作面上隅角瓦斯实施插管抽采,并通过邻近煤层中巷道向采空区打穿层钻孔抽架后30m的采空区及老空区瓦斯。实施上述基本措施后,+735工作面工作面的瓦斯涌出量明显减少,最低至4m3/min左右,上隅角瓦斯浓度维持在0.4%-0.6%之间。工作面瓦斯得到了有效治理,+735采面瓦斯回采率达到59.17%。
【关键词】：急倾斜 高瓦斯 数值模拟 瓦斯抽采
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 瓦斯抽采技术的国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外瓦斯抽采技术的研究现状11-12
• 1.2.2 国内瓦斯抽采理论及技术的研究现状12-15
• 1.3 主要研究内容和技术路线15-18
• 第二章 瓦斯运移的理论基础18-32
• 2.1 瓦斯在煤层的贮存特征及含量18-20
• 2.1.1 煤体的孔隙-裂隙特征18
• 2.1.2 煤体中瓦斯的存在状态18-19
• 2.1.3 煤体中的瓦斯含量19-20
• 2.2 多孔介质的概念及特征20-24
• 2.2.1 多孔介质的概念20
• 2.2.2 孔隙性20-22
• 2.2.3 比面22-23
• 2.2.4 压缩性23-24
• 2.3 煤层瓦斯的流动基本规律24-27
• 2.3.1 煤层瓦斯流场的类型24
• 2.3.2 瓦斯扩散运动及菲克定律24-25
• 2.3.3 达西定律25-27
• 2.4 采空区瓦斯运移规律27-31
• 2.4.1 工作面瓦斯涌来源出分析27-28
• 2.4.2 采空区裂隙发育特征及瓦斯贮存特点28-30
• 2.4.3 U型通风条件下采空区瓦斯运移规律30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 急倾斜煤层煤岩样力学性质测定32-48
• 3.1 采面的煤岩取样32-33
• 3.2 煤岩样实验参数33-35
• 3.3 煤岩试样加工35-37
• 3.3.1 加工设备35
• 3.3.2 煤岩试样加工及压缩实验前准备35-37
• 3.4 煤岩样物理力学实验方法及结果37-44
• 3.4.1 煤岩密度实验37-39
• 3.4.2 煤岩单轴抗压强度实验39-41
• 3.4.3 煤岩劈裂实验41-42
• 3.4.4 煤岩抗剪实验42-44
• 3.5 煤岩集合力学特征及工作面煤岩体性质评价44-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第四章 试验工作面顶底板移动特征数值模拟分析48-68
• 4.1 矿区地质概况48-49
• 4.2 Flac简介49-53
• 4.3 计算模型的建立53-58
• 4.3.1 模型的设计原则53-54
• 4.3.2 模型的建立54
• 4.3.3 计算模型的力学参数54-58
• 4.3.4 原岩应力状态模拟58
• 4.4 应力分布状态分析58-61
• 4.5 顶底板“三带”界限分析确定61-67
• 4.5.1 垂直位移计算结果分析61-63
• 4.5.2 监测点位移变化状态分析63-66
• 4.5.3 位移矢量计算结果分析66-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第五章 大黄山矿瓦斯抽采技术68-84
• 5.1 矿井瓦斯抽采的必要性及可行性研究68-69
• 5.1.1 瓦斯抽放的必要性68-69
• 5.1.2 瓦斯抽放的可行性69
• 5.2 瓦斯抽放方案69-71
• 5.2.1 瓦斯涌出来源分析69-70
• 5.2.2 抽放瓦斯方案选择70
• 5.2.3 瓦斯抽采方法70-71
• 5.3 +735工作面的抽采系统概况71
• 5.4 本煤层瓦斯抽采技术71-77
• 5.4.1 本煤层瓦斯抽采钻孔布置方法及参数71-75
• 5.4.2 本煤层瓦斯预抽采效果分析75-77
• 5.5 采空区瓦斯抽采技术77-83
• 5.5.1 上隅角瓦斯抽采插管布置参数研究77-79
• 5.5.2 +772顶板措施巷煤袋墙构筑及管理79-80
• 5.5.3 架后采空区瓦斯抽采钻孔参数研究80-82
• 5.5.4 采空区瓦斯抽采效果分析82-83
• 5.6 本章小结83-84
• 第六章 结论与展望84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-92
• 攻读学位期间发表的学术论文92

【参考文献】

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