11515工作面下保护层开采卸压瓦斯抽采技术研究

发布时间：2017-05-26 06:05

  本文关键词：11515工作面下保护层开采卸压瓦斯抽采技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对我国瓦斯灾害事故后果的严重性,在有煤与瓦斯突出的矿井中若符合保护层开采条件均采用保护层开采技术方法,保护层开采作为区域性防突措施越来越受到人们重视。针对这种现状,本文采用理论分析、数值模拟和现场工程实践等研究手段,较为全面的研究了下保护层开采条件下覆岩的运移和裂隙分布、瓦斯在煤岩层中的渗流以及卸压瓦斯抽采技术方法等内容。 论文通过对采动覆岩的移动和裂隙分布规律以及瓦斯渗流特性的研究,分析了煤层开采后岩层移动的横“三区”、竖“三带”理论、采动裂隙分布的“O”形圈理论以及瓦斯在煤层中的流动及赋存特征,得出影响瓦斯渗流的三个基本参数。以潘一矿11515工作面为研究对象,分析了其倾向和走向保护范围,针对煤层具体位置和开采情况,提出卸压瓦斯抽采技术方法。 采用数值模拟的计算方法,获得了倾角为15°保护煤层开采条件下的覆岩运移及应力场特征、各煤层膨胀变形特征以及煤层卸压范围。老顶垮落后,采场中部垂直应力呈多个“V”型叠加分布,水平应力呈多个倒“V”型叠加分布；被保护煤层6-1煤最大膨胀变形量达25‰。走向切眼位置卸压保护角53°,工作面位置卸压保护角57°,采动裂隙带高度达到29.8m。沿倾斜方向左右侧位置卸压角分别为77°、79°,采动裂隙带高度达到32m。 根据以上研究成果,通过对11515工作面具体开采工程实践,提出了被保护层卸压瓦斯抽采技术方法,主要有煤层群高抽巷暗立钻井抽采方法、沿上下风巷打上下穿层钻孔抽采方法以及“Y”型通风尾行埋管抽采方法。现场考察结果表明：工作面上方,6-1煤层膨胀变形率最大,达到22.3‰,离5-2煤层距离最远的8煤,煤层膨胀变形率达到14.2‰；被保护层最大原始瓦斯含量由9.68m3/t降为3.2m3/t,原始瓦斯压力由4.5Mpa降为0.48Mpa；6-2煤,7-1煤和8煤煤层瓦斯抽采率均达到62.5%,5-1煤层瓦斯抽采率可达82.6%。通过保护层开采,实现了被保护层采煤工作的安全快速掘进和高产高效开采。
【关键词】：保护层开采 瓦斯抽采 覆岩运移 裂隙分布 数值模拟
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• Contents11-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 研究背景和意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-21
• 1.2.1 覆岩移动规律研究现状15-16
• 1.2.2 覆岩裂隙分布及卸压瓦斯渗流规律研究现状16-18
• 1.2.3 保护层开采作用机理研究现状18-19
• 1.2.4 保护层开采保护范围研究现状19-20
• 1.2.5 卸压瓦斯抽采技术方法研究现状20-21
• 1.3 论文研究的主要内容及技术路线21-24
• 1.3.1 研究的主要内容21
• 1.3.2 技术路线21-24
• 2 下保护层开采覆岩移动和裂隙分布规律研究24-34
• 2.1 采动覆岩移动规律研究24-27
• 2.1.1 采动覆岩应力分布特征24-25
• 2.1.2 采动覆岩移动和破坏分带特征25-26
• 2.1.3 “三带”高度的计算26-27
• 2.2 采动覆岩裂隙动态分布规律研究27-28
• 2.3 下保护层开采卸压保护范围研究28-32
• 2.3.1 有效保护层间距28-31
• 2.3.2 倾向保护范围31
• 2.3.3 走向保护范围31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 煤层瓦斯渗流特性与卸压瓦斯抽采技术研究34-42
• 3.1 煤层瓦斯赋存与瓦斯渗流特性34-37
• 3.1.1 煤的孔隙特征与裂隙性34
• 3.1.2 煤层瓦斯赋存状态34-35
• 3.1.3 煤层瓦斯渗流规律35-36
• 3.1.4 瓦斯渗流基本参数36-37
• 3.2 下保护层开采卸压瓦斯抽采技术研究37-40
• 3.2.1 卸压瓦斯抽采技术方法的选择37-38
• 3.2.2 卸压瓦斯抽采技术方法38-40
• 3.3 本章小结40-42
• 4 下保护层开采覆岩移动变形规律数值模拟研究42-62
• 4.1 数值模拟软件简介42
• 4.2 数值模型的建立42-45
• 4.2.1 模型设计原则42
• 4.2.2 模型基本参数42-44
• 4.2.3 模型尺寸及边界条件44-45
• 4.3 数值模拟结果分析45-60
• 4.3.1 覆岩运移规律45-48
• 4.3.2 覆岩应力场特征48-54
• 4.3.3 各煤层膨胀变形特征54-58
• 4.3.4 卸压范围58-60
• 4.4 本章小结60-62
• 5 保护层开采卸压瓦斯抽采工程应用实践62-80
• 5.1 试验区矿井及工作面概况62-63
• 5.2 保护层开采卸压瓦斯抽采技术方案63-71
• 5.2.1 工作面瓦斯涌出量计算63-65
• 5.2.2 工作面瓦斯来源分析65
• 5.2.3 工作面瓦斯治理技术方案65-71
• 5.3 卸压瓦斯抽采效果及效果考察与分析71-78
• 5.3.1 瓦斯抽采浓度和抽采率71-73
• 5.3.2 残余瓦斯含量和残余瓦斯压力73-74
• 5.3.3 走向和倾向卸压角74-75
• 5.3.4 被保护层煤层变形75-78
• 5.4 本章小结78-80
• 6 结论与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 作者简介及读研期间主要科研成果88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐涛,杨天鸿,唐春安,唐世斌;含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合数值模拟[J];东北大学学报;2005年03期

2 刘林;;开采保护层保护效果及范围的数值模拟研究[J];矿业安全与环保;2005年06期

3 王兆丰;我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨[J];焦作工学院学报(自然科学版);2003年04期

4 涂敏;缪协兴;黄乃斌;;远程下保护层开采被保护煤层变形规律研究[J];采矿与安全工程学报;2006年03期

5 缪协兴，钱鸣高;采场围岩整体结构与砌体梁力学模型[J];矿山压力与顶板管理;1995年Z1期

6 孙培德,鲜学福;上保护层保护范围的固气耦合分析[J];煤;1999年01期

7 刘泽功,戴广龙,石必明,卢平,袁亮,李平,刘林;高位巷道抽放采空区瓦斯实践[J];煤炭科学技术;2001年12期

8 石必明,俞启香;远距离保护层开采煤岩移动变形特性的试验研究[J];煤炭科学技术;2005年02期

9 郭惟嘉;覆岩沉陷离层发育的解析特征[J];煤炭学报;2000年S1期

10 许家林,钱鸣高,金宏伟;基于岩层移动的“煤与煤层气共采”技术研究[J];煤炭学报;2004年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 赵兵文;坚硬顶板保护层沿空留巷Y型通风煤与瓦斯共采技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

  本文关键词：11515工作面下保护层开采卸压瓦斯抽采技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：395877