大采高综放工作面瓦斯治理技术研究

发布时间：2017-05-26 10:03

  本文关键词：大采高综放工作面瓦斯治理技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矿井瓦斯(煤层气)是造成矿井事故的最重要因素,我国矿井开采过程中瓦斯事故频发,然而瓦斯却是重要的清洁能源。近些年来我国国民经济持续高速增长对能源需求不断增加,煤炭资源是我国能源结构中的主体能源,所以煤炭工业近些年来持续高速发展,开采条件也日益的复杂。随着开采强度加大和开采深度增加,矿井瓦斯事故发生的频率不断的增加,给矿井的安全生产和煤矿井下工人的生命安全造成了严重的威胁。40201工作面是彬长集团小庄煤矿首个大采高综放工作面,主采的4#煤层是低渗透性高瓦斯煤层,研究高瓦斯低渗透性特厚煤层工作面瓦斯综合治理是事关矿井总体生产安全的重大研究课题,对类似开采条件下的矿井有着非常重要的指导和借鉴的作用。对于开采厚煤层的综合放顶煤工作面的瓦斯治理进行研究具有重要的意义,大采高综放工作面瓦斯治理技术研究是在矿井生产过程中针对开采煤层工作面采高大、产量高、瓦斯涌出量大及工作面推进速度快的条件下确立的技术攻关项目,本文积极探索矿井瓦斯灾害研究的新技术、新方法,综合理论分析、数值模拟、现场实测,确定瓦斯治理措施,确保矿井安全高效生产。本论文是在前人瓦斯运移规律及瓦斯治理大量研究基础之上,依据采矿学、矿压理论、瓦斯动力学、煤矿瓦斯及其防治理论,采用大量计算机数值模拟仿真技术(FLAC3D、FLUENT、COMSOL)以及现场工业试验方法,研究回采工作面瓦斯运移规律和瓦斯抽采技术等,完成了从调研、瓦斯参数测定、瓦斯运移涌出规律分析及归纳、抽采技术方案设计及效果考察等工作,为40201大采高工作面安全生产提供了科学的理论和实践经验。本文主要研究了大采高工作面快速推进对煤岩的时空破坏规律及瓦斯在工作面开采过程中的运移和积聚规律,利用瓦斯在煤岩体运移规律合理布置瓦斯抽采参数大量抽出高浓度瓦斯解决煤矿生产过程中的瓦斯危害,对保证矿井安全高效开采意义重大。
【关键词】：大采高 高瓦斯 低渗透性 数值模拟 瓦斯抽采
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 瓦斯抽放的国内外研究现状10-13
• 1.3 论文研内容、目标及关键技术13-14
• 1.3.1 主要研究内容13
• 1.3.2 研究目标13
• 1.3.3 关键技术13-14
• 1.4 和技术路线14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 煤层瓦斯运移、变形流固耦合理论分析15-22
• 2.1 瓦斯在开采煤层中的流动方程15-20
• 2.1.1 瓦斯连续的流动方程15-17
• 2.1.2 瓦斯在煤层中的流动耦合应力场方程17-20
• 2.2 在定解条件下的煤层瓦斯运动20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 开采面涌出瓦斯量的预测和涌出的瓦斯规律研究22-37
• 3.1 预测开采面涌出的瓦斯量22-26
• 3.1.1 开采面煤层瓦斯的基本参数22-23
• 3.1.2 预测方法的确定及预测参数取值23
• 3.1.3 开采面不同区域瓦斯涌出源分析23-26
• 3.2 开采面涌出瓦斯的特征与规律分析26-33
• 3.2.1 开采初期瓦斯涌出量统计26-28
• 3.2.2 采煤面时间上和空间上瓦斯涌出的规律28-29
• 3.2.3 40201工作面瓦斯涌出量统计29-30
• 3.2.4 工作面日推进度、产量与瓦斯涌出量关系30-31
• 3.2.5 煤壁瓦斯涌出规律31-33
• 3.3 采煤面瓦斯抽采的可行性论证及提出瓦斯治理方案33-36
• 3.3.1 瓦斯抽采的必要性33-34
• 3.3.2 工作面瓦斯抽采的可行性34-35
• 3.3.4 40201工作面瓦斯综合治理方案35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 工作面渗透率变化及瓦斯运移规律数值模拟研究37-46
• 4.1 40201工作面采场围岩运动模拟37-42
• 4.1.1 计算机模型建立37-38
• 4.1.2 数值模拟分析38-42
• 4.2 合理斜压抽采范围划分42-44
• 4.3 工作面开采瓦斯运移规律分析44-45
• 4.4 数值模拟抽采上隅角处瓦斯45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 40201工作面采空区瓦斯运移规律数值模拟46-52
• 5.1 40201工作面采空区三维模型的建立及网格划分46
• 5.2 40201工作面采空高抽巷抽采数值模拟分析46-49
• 5.3 影响采空区瓦斯抽采流量的分析49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第6章 40201工作面本煤层预抽优化数值模拟研究52-56
• 6.1 模拟方案52-53
• 6.1.1 定解条件52
• 6.1.2 模拟方案52-53
• 6.2 数值模拟分析53-55
• 6.2.1 不同倾向钻孔间距抽采瓦斯压力变化53-54
• 6.2.2 不同钻孔间距抽采钻孔失效判断54-55
• 6.3 本章小结55-56
• 第7章 40201工作面瓦斯治理技术及抽采评价56-66
• 7.1 40201工作面瓦斯综合治理技术研究56-61
• 7.1.1 掘进瓦斯预抽56-57
• 7.1.2 预抽开采煤层瓦斯57-58
• 7.1.3 回采工作面上隅角抽采采空区瓦斯58-59
• 7.1.4 高抽巷抽放采空区瓦斯抽放59-60
• 7.1.5 高位钻孔抽采围岩瓦斯60-61
• 7.2 开采工作面瓦斯抽放工艺的要求61-63
• 7.3 40201开采面瓦斯抽采效果63-65
• 7.4 本章小结65-66
• 第8章 结论、建议及展望66-68
• 8.1 主要结论66
• 8.2 主要建议66-67
• 8.3 展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 作者简介及攻读期成果73-74

【参考文献】

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本文编号：396440