望云矿采空区瓦斯抽采技术的研究

发布时间：2017-04-25 01:06

  本文关键词：望云矿采空区瓦斯抽采技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：瓦斯灾害是煤矿中最严重的灾害之一。而瓦斯涌出量则是影响煤矿安全生产的重要因素。近年来，综采技术在我国应用广泛。由于综合机械化开采具有高强度、集中生产、推进速度快的特点，从而使瓦斯涌出更为集中且不均衡，常造成回风流及支架顶、上隅角等处瓦斯超限，成为矿井安全生产的重大隐患。所以搞清综采工作面的瓦斯涌出量及瓦斯运移规律对于改善我国煤矿安全生产状况具有积极的意义。 望云煤矿属于高瓦斯矿井，本文首先对矿井概况进行了分析，并通过已有瓦斯参数对15号煤层瓦斯涌出量进行了预测，得出了该矿井瓦斯来源及采空区瓦斯涌出量在工作面瓦斯涌出量中所占比例。根据煤层开采时采空区瓦斯的运移规律和特点，分析了采空区瓦斯运移的特征——升浮、扩散和聚集；应用上覆岩层在竖直方向形成垮落带、断裂带和弯曲下沉带的理论，结合望云矿150101工作面的情况，确定了垮落带和断裂带的高度，为工作面采空区瓦斯运移物理模型的构建奠定了基础。 以望云矿150101工作面为研究对象，根据工作面采空区瓦斯流场数值模拟相关理论，建立了综采工作面采空区瓦斯运移的数学模型。并通过运用流体力学软件FLUENT模拟了只有漏风、只有高抽巷抽采及设置尾巷抽采这三种条件下的采空区及其覆岩内的瓦斯渗流分布规律。 对数值模拟结果分析可知：只有漏风情况下回风流瓦斯浓度达到5%左右，其浓度严重超过了1%上限，因此必须对采空区瓦斯进行抽采。只有高抽巷抽采条件下上隅角与回风巷瓦斯浓度低于1%，说明内错尾巷起到了很好的抽采效果。但是，内错尾巷瓦斯浓度高达为4%左右仍高于2.5%，也说明了采空区的瓦斯涌出量很大。因此，设置高抽巷不能解决瓦斯超限问题。当设置尾巷抽采时，上隅角的瓦斯浓度为1%以下，回风尾巷的瓦斯浓度为2%左右。因此，增加尾巷抽采瓦斯，减少了工作面的瓦斯涌出量，有效的治理工作面瓦斯超限问题，保障了工作面的安全生产。
【关键词】：瓦斯抽采 采空区 瓦斯运移 数值模拟
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 矿井瓦斯抽采现状研究分析9-13
• 1.2.1 煤层瓦斯抽采基础理论9-11
• 1.2.2 国内外抽采瓦斯技术现状11-13
• 1.3 主要研究内容和研究方法13-14
• 1.3.1 研究的主要内容13
• 1.3.2 研究的主要方法13-14
• 2 采空区瓦斯运移理论研究14-21
• 2.1 采空区覆岩冒落碎胀特性分析14-16
• 2.1.1 岩体在采空区内自然堆积区的碎胀特性14-15
• 2.1.2 岩体在采空区内载荷影响区的碎胀特性15
• 2.1.3 岩体在采空区内的压实稳定区的碎胀性15-16
• 2.2 采空区冒落带与裂隙带高度的确定16-17
• 2.3 采空区瓦斯涌出源分析17-19
• 2.3.1 采空区瓦斯来源17-18
• 2.3.2 采空区漏风18-19
• 2.4 采空区瓦斯运移特征19-20
• 2.4.1 采空区瓦斯升浮19
• 2.4.2 采空区瓦斯扩散19
• 2.4.3 采空区瓦斯积聚19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 望云矿抽采瓦斯基础参数及涌出量预测研究21-40
• 3.1 井田概况21-24
• 3.1.1 矿井地质构造21
• 3.1.2 矿井水文地质21-22
• 3.1.3 煤层赋存与煤质特征22-24
• 3.2 矿井开拓、开采概况24
• 3.3 矿井通风及瓦斯情况24-25
• 3.4 望云矿瓦斯抽采基础参数分析25-29
• 3.4.1 煤层瓦斯含量25-28
• 3.4.2 煤层瓦斯压力28-29
• 3.5 矿井瓦斯储量和可抽量分析29-31
• 3.6 望云矿瓦斯涌出量预测研究31-36
• 3.6.1 回采面瓦斯涌出预测31-33
• 3.6.2 掘进面的瓦斯涌出预测33-34
• 3.6.3 采区瓦斯涌出预测34-35
• 3.6.4 矿井瓦斯涌出总量预测35-36
• 3.7 矿井内瓦斯抽采的必要性及可行性分析36-39
• 3.7.1 矿井瓦斯涌出来源分析36-37
• 3.7.2 抽采瓦斯的必要性分析37-39
• 3.7.3 抽采瓦斯的可行性分析39
• 3.8 本章小结39-40
• 4 采空区瓦斯流场数值模拟相关理论研究40-51
• 4.1 概述40
• 4.2 多孔介质基本参数40-42
• 4.3 采空区瓦斯流动的控制方程42-50
• 4.3.1 采空区气体组分守恒方程42-44
• 4.3.2 采空区气体渗流场方程44-47
• 4.3.3 采空区气体的扩散场方程47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 望云矿采空区瓦斯运移数值模拟研究51-64
• 5.1 FLUENT软件简介51-52
• 5.2 模拟数值建模的初始条件52-56
• 5.2.1 数值模拟几何模型的建立52-53
• 5.2.2 参数计算和边界条件设定53-56
• 5.3 采空区抽采瓦斯数值模拟效果分析56-63
• 5.3.1 采空区只有漏风条件下的数值模拟结果56-58
• 5.3.2 采空区只设置高抽巷情况下的数值模拟结果58-61
• 5.3.3 采空区设置尾巷抽采时的数值模拟结果61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论64-65
• 参考文献65-69
• 在学研究成果69-70
• 致谢70

【参考文献】

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本文编号：325296