寺河矿综采工作面采空区瓦斯分布规律及治理技术研究

发布时间：2017-05-09 09:11

  本文关键词：寺河矿综采工作面采空区瓦斯分布规律及治理技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：21世纪我国是以煤炭为主的能源供应和消费国家,但是随着开采规模的增大,工作面瓦斯涌出量迅速增大,最严重的是大采高工作面,由此造成工作面瓦斯超限,严重威胁着煤矿安全生产。采空区瓦斯涌出是回采工作面瓦斯涌出的主要来源,因此研究采空区瓦斯分布规律对煤矿瓦斯治理具有重要意义。本文概况介绍了寺河矿以及4303工作面的基本情况,通过分源预测法计算出采空区瓦斯来源的构成比例并根据寺河矿4303工作面煤层顶板岩层冒落的实际情况,用Flac3D软件模拟出“竖三带”高度范围。在此基础上用Gambit创建采空区三维模型,通过Fluent软件获得采空区的瓦斯运移规律。通过分析工作面回风巷以及后移上隅角的瓦斯浓度得出后移上隅角瓦斯浓度偏高并且说明了三进两回通风系统费财费力等缺点,由此提出了两进一回通风系统下用高位钻孔治理采空区瓦斯的措施。通过计算得出两进一回通风时工作面所需风量,然后利用Fluent软件得出两进一回通风并在高位钻孔抽采时采空区瓦斯运移规律,经过分析得出回风风流的瓦斯浓度在0.3%左右,上隅角的瓦斯浓度在0.5%左右,可以有效降低工作面的瓦斯。在文章最后提出了在理论上高位钻场钻孔的最优布置方案,为寺河矿治理工作面瓦斯提供了理论和技术的支持。
【关键词】：采空区 数值模拟 高位钻孔 瓦斯抽采 竖三带
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 采动覆岩破断与冒落规律研究10-11
• 1.2.2 采空区风流及瓦斯分布规律的研究现状11-13
• 1.2.3 采空区瓦斯抽采技术的研究现状13-14
• 1.3 问题的提出14-15
• 1.4 本文研究内容和技术路线15-18
• 1.4.1 本文研究内容15
• 1.4.2 本文研究步骤15-18
• 2 试验区概况18-24
• 2.1 矿井基本概况18-21
• 2.1.1 井田开拓18-19
• 2.1.2 煤层特征19
• 2.1.3 矿井通风情况19-20
• 2.1.4 矿井瓦斯赋存及鉴定情况20
• 2.1.5 矿井瓦斯抽采情况20-21
• 2.2 4303工作面概况21-23
• 2.2.1 工作面基本要素21
• 2.2.2 4303工作面地质条件21-23
• 2.2.3 工作面瓦斯含量分析23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 采空区瓦斯的来源分析24-32
• 3.1 影响采空区瓦斯涌出量的因素24-26
• 3.2 综采工作面瓦斯来源26
• 3.3 采空区瓦斯涌出量的计算26-30
• 3.4 本章小结30-32
• 4 采空区上覆岩石“三带”划分32-44
• 4.1 采空区上覆岩石“三带”32-33
• 4.1.1 采空区垂直方向上的“三带”32-33
• 4.1.2 岩层移动沿工作面推进方向的分区33
• 4.2 采空区“三带”高度确定33-35
• 4.3 综采工作面采空区三带的数值模拟35-43
• 4.3.1 Flac3D软件简介35
• 4.3.2 Flac3D程序的求解流程35-37
• 4.3.3 试验工作面Flac3D数值模拟37-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 采空区气体流动数值模拟44-58
• 5.1 工作面采空区数学模型的建立44-46
• 5.1.1 采场气体流动数学模型的建立44-45
• 5.1.2 工作面气体流动数学模型的建立45-46
• 5.2 Fluent软件的介绍46-48
• 5.2.1 Fluent软件的构成46-47
• 5.2.2 Fluent软件的特点47
• 5.2.3 Fluent软件的求解步骤47-48
• 5.3 数值模拟初始条件48-53
• 5.3.1 物理模型的建立48-49
• 5.3.2 模拟参数及边界条件的设定49-52
• 5.3.3 网格划分与计算方法52-53
• 5.4 三进两回型通风方式下采空区瓦斯浓度分布53-56
• 5.5 三进两回通风存在的问题56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 6 改造通风系统后采空气体流动模拟及分析58-70
• 6.1 两进一回通风下模拟初始条件58-61
• 6.1.1 两进一回通风下工作面需风量的计算58-59
• 6.1.2 物理模型的建立59-60
• 6.1.3 模拟解算条件60-61
• 6.2 高位钻孔抽采下模拟分析61-64
• 6.3 高位钻场及钻孔布置方案64-68
• 6.3.1 高位钻孔的有效长度分析64-65
• 6.3.2 高位钻场的合理间距的确定65
• 6.3.3 高位钻孔合理参数的布置65-68
• 6.4 本章小结68-70
• 7 结论与展望70-72
• 7.1 研究结论70
• 7.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 作者简历76-78
• 学位论文数据集78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 兰泽全;张国枢;;泄排巷对采空区瓦斯分布影响的数值模拟[J];煤矿安全;2007年08期

2 宋俊杰;王兆丰;单智勇;;上区段巷抽采采空区瓦斯技术[J];煤炭科学技术;2009年03期

3 杨亚杰;;矿井采空区瓦斯治理的安全问题研究[J];科技传播;2012年15期

4 陈跟马;任宏安;;不同条件下采空区瓦斯流场数值模拟研究[J];陕西煤炭;2013年03期

5 杨秀军;;采空区瓦斯浓度分布规律研究[J];科技资讯;2013年23期

6 梁栋;王继仁;叶光岩;;采空区瓦斯浓度分布规律的试验研究[J];煤炭科学技术;1992年03期

7 柏发松;采空区瓦斯上浮问题的实验研究[J];阜新矿业学院学报(自然科学版);1997年04期

8 程绍仁,朱楚群,程建军;采空区瓦斯爆炸及防护技术的研究[J];山西煤炭;2003年04期

9 李宗翔,纪书丽,题正义;采空区瓦斯与大气两相混溶扩散模型及其求解[J];岩石力学与工程学报;2005年16期

10 李诚玉;周西华;张丽丽;李昕;;采空区瓦斯运移的数学模型[J];矿业快报;2007年08期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 赵建华;;采空区瓦斯运移3D数学模型研究与应用[A];瓦斯地质基础与应用研究[C];2011年

2 张克林;程春;谢华栋;罗仲军;;抽采采空区瓦斯进行利用研究[A];2007年全国煤矿安全学术年会会议资料汇编[C];2007年

3 郑庆学;郑友刚;王国华;贺艳涛;;调压室联合抽放采空区瓦斯技术研究与应用[A];瓦斯地质理论与实践——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第五次全国瓦斯地质学术研讨会论文集[C];2005年

4 王国华;;调压室联合抽放采空区瓦斯技术研究与应用[A];河北省煤炭工业科学技术工作会议论文集[C];2006年

5 张巨峰;;采空区瓦斯分布规律与地面钻井采空区瓦斯抽采数值模拟研究[A];第七届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2012年

6 李双民;李川;;千米定向钻机施工高位裂隙钻孔[A];探索建立煤矿区煤层气立体抽采与经济利用产业化体系，推动煤矿瓦斯治理、立体抽采技术示范与煤层气资源综合利用——全国煤矿瓦斯抽采利用与通风安全技术现场会煤矿瓦斯抽采与通风安全论文集[C];2013年

7 罗冬吉;;关于爱和山煤矿急倾斜煤层水平分层条带式采煤方法采空区瓦斯治理的研究分析[A];2007年赣皖湘苏闽五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C];2007年

8 张跃兵;张完润;;VLD深孔定向千米钻机施工顶板走向穿层钻孔抽放采空区瓦斯技术探析[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年

9 吕国金;王庆阳;孙学会;运宝珍;吕惠平;栗荣良;赵万旭;赵凤清;徐昂;罗海珠;;高瓦斯易燃特厚煤层综放开采高强度开放式抽放采空区瓦斯与自燃发火防治[A];2003年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目汇编[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 秦伟;地面钻井抽采老采空区瓦斯的理论与应用研究[D];中国矿业大学;2013年

2 李宗翔;高瓦斯易自燃采空区瓦斯与自燃耦合研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 梅振华;采空区瓦斯运移与蓄热区域判定研究[D];西安科技大学;2010年

2 张磊;采空区瓦斯封存量计算方法研究[D];青岛理工大学;2013年

3 朱晓东;无煤柱Y型通风采空区瓦斯运移规律的研究[D];安徽理工大学;2011年

4 赵贺;采空区瓦斯流场区域划分研究[D];河北工程大学;2013年

5 戚良锋;Y型通风方式下采空区瓦斯流场数值模拟研究[D];安徽理工大学;2009年

6 李书兵;采空区瓦斯运移规律数值模拟[D];西安科技大学;2010年

7 邹旭;回采工作面采空区瓦斯运移立体模型的设计研究[D];太原理工大学;2011年

8 张运增;综采面采空区瓦斯浓度分布及运移规律试验研究[D];太原理工大学;2011年

9 陈冲冲;赵庄矿大采高工作面采空区瓦斯运移及分布规律研究[D];河南理工大学;2014年

10 刘佩;地面钻孔抽采条件下采空区瓦斯运移及分布规律研究[D];重庆大学;2009年

  本文关键词：寺河矿综采工作面采空区瓦斯分布规律及治理技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：352214