糜棱状严重突出煤层石门揭煤综合消突技术研究

发布时间：2017-05-11 23:08

  本文关键词：糜棱状严重突出煤层石门揭煤综合消突技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石门揭煤突出强度大、概率高,突出的大量煤岩和瓦斯造成的危害大,严重影响煤矿生产和采掘接替。河南宏福煤业有限公司顺发矿因提升系统改造,期间要揭穿二1煤。二1煤层地质构造破坏严重,糜棱煤普遍发育,强度极低,且煤层瓦斯含量大,突出危险性极大。因该矿历史上回风井和副井在采取密集排放钻孔措施后,立井揭煤时均发生突出,且突出情况严重,有必要研究适用于糜棱煤石门揭煤的综合消突技术。根据煤与瓦斯突出的综合作用假说,本文首先建立相同地应力、相同瓦斯条件下不同煤体结构煤层石门揭煤的数值模型,研究原始条件下石门揭煤时的煤体内应力分布及顶煤位移量特点。结果显示,糜棱煤比原生结构煤突出范围大,顶煤位移量大。揭煤前,原生结构煤应力下降均匀,而糜棱煤不易卸压,应力值较分散,部分煤体质点应力集中。随着突出的进行,应力峰值向煤体深部转移,而糜棱煤应力峰值较大。得出糜棱煤石门揭煤的针对性防突措施,即水力冲孔卸压增透,穿层钻孔预抽煤层瓦斯和煤体固化的综合消突技术。糜棱煤消突措施控制范围要大于原生结构煤,控制巷道两侧轮廓线外15m,上下轮廓线外12m。措施内不仅要释放煤体瓦斯,更重要的是要充分地卸除煤体内应力。建立数值模型模拟水力冲孔,分别比较水压为2MPa、4MPa、6MPa时煤体声发射、应力等的变化,确定合理水压。结果显示当水压为4MPa时能达到较好的卸压增透的目的。水力冲孔后煤体内应力集中程度随布孔间距的减小和冲出孔径的增大而减小,在水力孔间距为4m、冲出孔径1m时能有效避免煤体内应力集中。适用于糜棱煤的水力冲孔措施应采用小水压和小间距。在此基础上,共设计了穿层预抽煤层揭煤区域煤层瓦斯钻孔165个,其中水力孔48个。考察了水力冲孔效果。共冲出煤量571.7吨,单孔最大出煤量29.1吨,冲孔后扩孔7.15~20.40倍,瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量显著增加。累计瓦斯抽采纯量65631.2m3,预抽率达到70.5%。区域效检实测残存瓦斯含量均小于6.5m3/t,结果表明消除了煤层突出危险性。建立数值模型研究区域措施后石门揭煤突出危险性,结果显示没有突出迹象,仅在巷道轮廓线两侧出现较大范围破裂,揭煤后顶煤位移量约为原始煤体揭煤的1/19。对数值模型进行优化设计,加固巷道两侧煤体,在冲孔区范围厚度10m、固化区厚度为2m时,防突效果较好,能有效避免揭煤巷道两侧煤体的大范围破碎,验证了综合消突技术的有效性。
【关键词】：石门揭煤 糜棱煤 水力冲孔 煤体固化
【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】：TD713
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 选题依据10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 突出机理研究现状10-13
• 1.2.2 防突技术研究现状13-17
• 1.2.3 石门揭煤方法研究现状17-18
• 1.3 研究内容与技术路线18-20
• 1.3.1 研究内容18
• 1.3.2 技术路线18-20
• 2 糜棱煤与原生结构煤石门揭煤突出危险性研究20-30
• 2.1 构造煤分类20-21
• 2.2 构造煤的强度和瓦斯放散初速度、瓦斯解析指标21-22
• 2.3 构造煤的渗透率22
• 2.4 糜棱煤特点22
• 2.5 石门揭煤突出危险性数值研究22-27
• 2.5.1 RFPA软件系统要点22-23
• 2.5.2 石门揭煤突出危险性的数值研究23-27
• 2.6 本章小结27-30
• 3 试验矿井综合消突技术研究30-38
• 3.1 矿井概况30-31
• 3.2 石门揭煤工作区域概况31-32
• 3.3 上仓斜巷揭煤区域煤层产状及相对位置探测32-35
• 3.4 石门揭煤区域突出危险性预测35
• 3.5 综合消突技术确定35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 4 综合防突措施研究及现场应用38-64
• 4.1 水力冲孔合理水压的数值研究38-40
• 4.1.1 边界条件以及材料参数设置38
• 4.1.2 数值模拟结果考察38-40
• 4.2 水力冲孔冲出孔洞大小及合理布孔间距40-47
• 4.2.1 水力冲孔工艺46-47
• 4.3 区域防突措施设计47-54
• 4.4 区域措施效果考察54-60
• 4.4.1 冲出煤量及扩孔效应考察54-56
• 4.4.2 抽采效果考察56-57
• 4.4.3 区域效果检验57-58
• 4.4.4 区域措施后石门揭煤突出危险性研究58-60
• 4.5 固化区厚度确定60-63
• 4.5.1 综合消突技术揭煤前应力对比分析62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 5 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65
• 5.3 创新点65-66
• 参考文献66-70
• 作者简历70-72
• 学位论文数据集72

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