屯兰矿顺层长钻孔预抽瓦斯区域防突技术研究

发布时间：2017-05-16 02:00

  本文关键词：屯兰矿顺层长钻孔预抽瓦斯区域防突技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对山西焦煤集团屯兰煤矿开采深度不断增加后煤层面临高瓦斯压力及低透气性,煤与瓦斯突出问题呈现日益严重趋势,严重威胁了煤矿的正常采掘工作及工人的安全。屯兰矿为了加强瓦斯抽采效率,引进多台千米钻机,拟通过顺层长钻孔技术实现瓦斯区域防突治理。为保证顺层长钻孔技术能够有效消突,确保矿井的安全生产,本文通过理论研究、现场测定、实验分析和软件模拟等方法,对顺层长钻孔区域防突技术的应用展开研究。顺层长钻孔防突措施可以有效的减少瓦斯压力,减轻地应力,实现卸压增透,消除瓦斯突出危险性；同时还具有防突成本低、钻机施工方便等优点。本文从理论上分析了钻孔周围瓦斯流动状态及受破坏下的瓦斯应力分布情况,结合Fluent模拟软件对不同孔径,不同孔深时钻孔周围的瓦斯压力分布情况进行分析,最终得到如下结果：随着孔径和孔长的增加,钻孔的影响范围越来越大,但是其增大的梯度逐渐减小,在钻孔直径113mm,孔深400m的情况下,能够最有效的发挥钻机性能,实现瓦斯的有效消突。通过软件模拟与示踪气体技术相结合测定屯兰矿2煤在抽采负压15KPa,孔径113mm的情况下,抽采7天的有效半径为2.3m,同时得出了屯兰矿有效抽采半径与时间的关系,这也为今后抽采钻孔的布置提供了重要依据。通过施工顺层长钻孔之后的区域效果检查显示,残余瓦斯压力为0.27～0.47MPa,瓦斯预抽率达到41.3%,表明措施起到很好的防突效果,能够实现安全生产。针对该矿目前瓦斯突出预测评价指标存在的问题,通过实验分析及现场数据测定,确定了对屯兰矿各煤层进行突出危险性预测时,应选择钻屑瓦斯解吸指标K1作为主要指标,以△h2作为辅助指标。
【关键词】：顺层长钻孔 煤层瓦斯 区域防突 数值模拟 钻屑解吸指标
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 研究背景及意义15-16
• 1.3 国内外研究现状16-19
• 1.3.1 矿井瓦斯抽采基础理论分析16-18
• 1.3.2 顺层长钻孔预抽煤层瓦斯技术研究现状18-19
• 1.4 研究内容及技术路线19-22
• 1.4.1 研究内容19
• 1.4.2 技术路线19-22
• 2 顺层长钻孔预抽煤层瓦斯消突机理22-36
• 2.1 顺层长钻孔抽采瓦斯消突理论研究22-26
• 2.1.1 瓦斯在煤层中的流动分析22-24
• 2.1.2 瓦斯在煤层中的流动状态24-26
• 2.2 钻孔抽采瓦斯流动方程建立26-28
• 2.2.1 基本假设26
• 2.2.2 瓦斯流动数学模型建立26-27
• 2.2.3 流动方程的定解条件27-28
• 2.3 钻孔周围煤体卸压破坏范围分析28-33
• 2.3.1 钻孔周围破坏范围数学模型的建立28-31
• 2.3.2 钻孔周围应力分析31-32
• 2.3.3 塑性破坏区范围确定32-33
• 2.4 本章小结33-36
• 3 示踪气体在瓦斯流场内运移规律及瓦斯抽采影响因素研究36-48
• 3.1 Fluent软件介绍36-37
• 3.1.1 Fluent软件基本介绍36
• 3.1.2 Fluent软件程序的能力36-37
• 3.1.3 Fluent求解问题的基本步骤37
• 3.2 数学模型的建立37-39
• 3.2.1 基本假设37-38
• 3.2.2 模型的建立38-39
• 3.3 不同孔距SF_6气体在瓦斯流场内运移规律的研究39-42
• 3.4 不同抽采条件对瓦斯抽采效果影响分析42-46
• 3.4.1 钻孔直径对瓦斯抽采效果的影响42-44
• 3.4.2 钻孔长度对瓦斯抽采效果的影响44-46
• 3.5 本章小节46-48
• 4 顺层长钻孔防突措施的应用与效果考察48-62
• 4.1 屯兰矿基本情况48-51
• 4.1.1 矿井概况48
• 4.1.2 井田地质特征48-49
• 4.1.3 矿井开拓水平及瓦斯状况49-51
• 4.2 试验点概况51
• 4.2.1 盘区概况51
• 4.2.2 工作面概况51
• 4.3 瓦斯抽采有效半径的测定51-55
• 4.3.1 测定地点的选择51-52
• 4.3.2 钻孔布置52
• 4.3.3 测定过程52-53
• 4.3.4 结果分析53-54
• 4.3.5 有效抽采半径的确定54-55
• 4.4 顺层长钻孔设计55-57
• 4.5 区域措施效果检查57-60
• 4.5.1 检验孔的布置57
• 4.5.2 检验孔的考察57-60
• 4.6 本章小节60-62
• 5 屯兰矿防突措施评价指标的确定62-70
• 5.1 钻屑瓦斯解吸指标原理及测定方法62-64
• 5.1.1 钻屑瓦斯解吸指标测定原理62-63
• 5.1.2 钻屑瓦斯解吸指标测定方法63-64
• 5.2 煤样钻屑解吸指标测定结果64-66
• 5.2.1 高压定容吸附解吸试验64-65
• 5.2.2 实验数据分析65-66
• 5.3 屯兰矿突出预测指标的可靠性分析66-68
• 5.4 本章小结68-70
• 6 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 作者简介及读研期间主要科研成果78

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