上覆和下伏煤岩体采动条件下瓦斯运移规律及抽采治理
发布时间：2022-11-11 18:35
煤炭资源是我国能源消费中最重要的组成部分。高瓦斯、突出煤矿在地下开采时,可能发生瓦斯灾害、水灾、火灾、顶板事故等灾害,其中以瓦斯灾害最为严重,它的发生将造成极大的生命安全威胁、无法挽回的财产损失和极坏的社会不良效应。因此,煤矿安全生产中,矿井的瓦斯防治工作必须摆在首位。与此同时,瓦斯作为一种清洁能源,在我国提倡开发利用新能源的大背景下,它的开采利用也有广阔的前景。煤矿企业治理瓦斯的最有效方式是瓦斯抽采。目前,瓦斯抽采兼顾矿井瓦斯治理与瓦斯抽采利用,是煤矿安全生产、节能环保的重要举措。我国各大矿区普遍存在以突出煤层群赋存特征的矿井。科研工作者经过数年的理论、试验和现场相结合的研究,探索了一系列行之有效的瓦斯治理方法。在贵州喀斯特地形地貌的特殊条件下,煤层赋存条件复杂,断层、构造、岩溶发育,煤层赋存不稳定,瓦斯含量较高,开采难度增大,矿井瓦斯抽采治理难度增高,特别以近距离突出煤层群开采为甚。近距离突出煤层群开采过程中,由于上覆和下伏煤岩体与开采层之间的距离很近,涌向回采工作面及采空区瓦斯量较大,极易造成上隅角瓦斯积聚、超限而影响生产,同时,煤巷掘进过程中条带瓦斯抽采困难,这些都严重影响了煤...
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤岩体采动条件下应力、裂隙分布规律研究现状
1.2.2 煤岩体采动条件下瓦斯运移规律研究现状
1.2.3 煤岩体瓦斯抽采技术研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 研究技术路线
1.5 本章小结
2 上覆和下伏煤岩体采动应力及裂隙发育规律研究
2.1 煤岩体应力分布
2.1.1 原始应力状态
2.1.2 上覆和下伏煤岩体采动应力状态
2.2 上覆煤岩体采动应力及裂隙分布
2.2.2 上覆煤岩体采动应力分布
2.2.3 上覆煤岩体采动裂隙发育
2.3 下伏煤岩体采动应力、裂隙分布特征
2.3.1 下伏煤岩体应力分布
2.3.2 采动条件下下伏煤岩体裂隙发育规律及分带
2.3.3 下伏煤岩体采动条件下最大破坏深度分析
2.3.4 下伏煤岩体采动条件下底鼓量计算
2.4 本章小结
3 上覆和下伏煤岩体采动条件下移动变形特征模拟研究
3.1 软件简介
3.2 掘进工作面开挖模拟
3.2.1 掘进工作面数值模型的建立
3.2.2 掘进工作面开挖数值结果及分析
3.3 回采工作面回采模拟
3.3.1 回采工作面数值模型的建立
3.3.2 回采工作面数值模拟结果及分析
3.4 本章小结
4 上覆和下伏煤岩体采动条件下瓦斯运移规律
4.1 瓦斯赋存特征
4.1.0 煤层瓦斯赋存
4.1.1 矿区煤层瓦斯赋存及构造控制
4.1.2 矿井煤层瓦斯赋存
4.2 上覆和下伏煤岩体卸压瓦斯流动规律
4.2.1 卸压瓦斯流态
4.2.2 卸压瓦斯流动作用原理
4.2.3 卸压瓦斯的升浮特性
4.3 回采工作面卸压瓦斯流动规律
4.3.1 卸压瓦斯在上覆煤岩体“竖三帯”和“横三区”运移规律
4.3.2 卸压瓦斯在下伏煤岩体瓦斯流动规律
4.3.2.1 下伏煤岩体卸压瓦斯流动特征
4.3.2.2 煤层透气性的影响变化
4.4 卸压瓦斯流动方程
4.4.1 采动卸压瓦斯流动连续性方程
4.4.2 采动卸压瓦斯流动运动方程
4.4.3 采动卸压瓦斯流动状态方程
4.4.4 煤层瓦斯含量方程
4.5 上覆和下伏煤岩体采动条件下瓦斯运移规律数值模拟研究
4.5.1 FLUENT数值模拟软件简介
4.5.2 采动卸压瓦斯在煤岩体裂隙中的流动特性
4.5.3 数值模拟参数的确定
4.5.3.1 模型假设
4.5.3.2 瓦斯主要来源
4.5.3.3 瓦斯源划分及瓦斯源项确定
4.5.3.4 边界条件的确定
4.6 不同抽采条件下采动卸压瓦斯运移规律数值模拟结果及分析
4.6.1 物理模型建立
4.6.2 采空区埋管抽采时卸压瓦斯运移规律
4.6.3 采空区埋管+高位钻孔抽采时卸压瓦斯运移规律
4.6.4 抽采效果对比分析
4.7 本章小节
5 上覆高位钻孔及煤层瓦斯抽采钻孔参数优化研究
5.1 钻孔瓦斯抽采流动模型
5.1.1 模型假设和建立
5.1.2 控制方程
5.2 抽采钻孔影响因素模拟研究
5.2.1 抽采负压
5.2.2 抽采钻孔直径
5.2.3 抽采钻孔长度
5.3 基于抽采达标的抽采有效半径试验研究
5.3.1 基于抽采达标的预抽率
5.3.2 9#煤穿层钻孔抽采半径试验研究
5.3.3 9#煤顺层钻孔抽采半径试验研究
5.4 回采工作面高位钻孔抽采布置参数优化试验研究
5.4.1 高位钻孔参数
5.4.2 高位钻孔抽采瓦斯数据分析
5.5 本章小节
6 典型采掘工作面瓦斯抽采治理技术研究及应用
6.1 采掘工作面瓦斯抽采治理技术研究
6.1.1 矿井基本概况
6.1.2 瓦斯抽采治理
6.2 现场应用效果
6.2.1 5912 工作面抽采效果考察
6.2.2 抽采指标考察
6.3 本章小节
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3705539
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤岩体采动条件下应力、裂隙分布规律研究现状
1.2.2 煤岩体采动条件下瓦斯运移规律研究现状
1.2.3 煤岩体瓦斯抽采技术研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 研究技术路线
1.5 本章小结
2 上覆和下伏煤岩体采动应力及裂隙发育规律研究
2.1 煤岩体应力分布
2.1.1 原始应力状态
2.1.2 上覆和下伏煤岩体采动应力状态
2.2 上覆煤岩体采动应力及裂隙分布
2.2.2 上覆煤岩体采动应力分布
2.2.3 上覆煤岩体采动裂隙发育
2.3 下伏煤岩体采动应力、裂隙分布特征
2.3.1 下伏煤岩体应力分布
2.3.2 采动条件下下伏煤岩体裂隙发育规律及分带
2.3.3 下伏煤岩体采动条件下最大破坏深度分析
2.3.4 下伏煤岩体采动条件下底鼓量计算
2.4 本章小结
3 上覆和下伏煤岩体采动条件下移动变形特征模拟研究
3.1 软件简介
3.2 掘进工作面开挖模拟
3.2.1 掘进工作面数值模型的建立
3.2.2 掘进工作面开挖数值结果及分析
3.3 回采工作面回采模拟
3.3.1 回采工作面数值模型的建立
3.3.2 回采工作面数值模拟结果及分析
3.4 本章小结
4 上覆和下伏煤岩体采动条件下瓦斯运移规律
4.1 瓦斯赋存特征
4.1.0 煤层瓦斯赋存
4.1.1 矿区煤层瓦斯赋存及构造控制
4.1.2 矿井煤层瓦斯赋存
4.2 上覆和下伏煤岩体卸压瓦斯流动规律
4.2.1 卸压瓦斯流态
4.2.2 卸压瓦斯流动作用原理
4.2.3 卸压瓦斯的升浮特性
4.3 回采工作面卸压瓦斯流动规律
4.3.1 卸压瓦斯在上覆煤岩体“竖三帯”和“横三区”运移规律
4.3.2 卸压瓦斯在下伏煤岩体瓦斯流动规律
4.3.2.1 下伏煤岩体卸压瓦斯流动特征
4.3.2.2 煤层透气性的影响变化
4.4 卸压瓦斯流动方程
4.4.1 采动卸压瓦斯流动连续性方程
4.4.2 采动卸压瓦斯流动运动方程
4.4.3 采动卸压瓦斯流动状态方程
4.4.4 煤层瓦斯含量方程
4.5 上覆和下伏煤岩体采动条件下瓦斯运移规律数值模拟研究
4.5.1 FLUENT数值模拟软件简介
4.5.2 采动卸压瓦斯在煤岩体裂隙中的流动特性
4.5.3 数值模拟参数的确定
4.5.3.1 模型假设
4.5.3.2 瓦斯主要来源
4.5.3.3 瓦斯源划分及瓦斯源项确定
4.5.3.4 边界条件的确定
4.6 不同抽采条件下采动卸压瓦斯运移规律数值模拟结果及分析
4.6.1 物理模型建立
4.6.2 采空区埋管抽采时卸压瓦斯运移规律
4.6.3 采空区埋管+高位钻孔抽采时卸压瓦斯运移规律
4.6.4 抽采效果对比分析
4.7 本章小节
5 上覆高位钻孔及煤层瓦斯抽采钻孔参数优化研究
5.1 钻孔瓦斯抽采流动模型
5.1.1 模型假设和建立
5.1.2 控制方程
5.2 抽采钻孔影响因素模拟研究
5.2.1 抽采负压
5.2.2 抽采钻孔直径
5.2.3 抽采钻孔长度
5.3 基于抽采达标的抽采有效半径试验研究
5.3.1 基于抽采达标的预抽率
5.3.2 9#煤穿层钻孔抽采半径试验研究
5.3.3 9#煤顺层钻孔抽采半径试验研究
5.4 回采工作面高位钻孔抽采布置参数优化试验研究
5.4.1 高位钻孔参数
5.4.2 高位钻孔抽采瓦斯数据分析
5.5 本章小节
6 典型采掘工作面瓦斯抽采治理技术研究及应用
6.1 采掘工作面瓦斯抽采治理技术研究
6.1.1 矿井基本概况
6.1.2 瓦斯抽采治理
6.2 现场应用效果
6.2.1 5912 工作面抽采效果考察
6.2.2 抽采指标考察
6.3 本章小节
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3705539
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