大黄山矿大倾角特厚煤层综放面采空区瓦斯赋存运移规律及其数值模拟研究

发布时间：2017-05-27 19:24

  本文关键词：大黄山矿大倾角特厚煤层综放面采空区瓦斯赋存运移规律及其数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是世界上最早采煤和用煤的国家,且煤炭资源丰富,资源总量高达5.9万亿吨(2014年)。在国民经济和社会发展中,煤炭、石油、天然气等在我国能源结构中处于重要地位,但是首要生活能源依然是煤炭资源。一直以来,煤炭在能源生产以及消费结构的比例占60%左右。虽然近年来能源生产和消费过程中,天然气、风能的使用日渐增长,导致煤炭资源的比例有所下滑,但是直到2012年为止,我国能源消费量比重统计中,煤炭消耗量仍然达到58.5%。目前我国煤炭行业安全仍然面临严峻局面,在煤炭生产过程中,瓦斯事故是煤矿安全事故中最具危害的一类。分析确定工作面、采空区瓦斯来源是进行瓦斯防治的重要措施,因此对于采空区内瓦斯渗流和积聚规律的研究很有必要。我国从“七五”到“十二五”期间,把“采空区瓦斯抽采技术”、“采空区瓦斯抽采工艺与自控装备的研究”和“均压引导抽采采空区瓦斯控制到邻近层瓦斯涌出技术与装备的研究”等列为科研攻关项目。应用先进的应用技术用数学模型研究采空区瓦斯渗出和聚积规律,是防止采空区瓦斯隐患的前提条件。本文以大黄山矿735工作面为研究对象,在渗流力学、多孔介质流体力学等学科理论知识的基础上,通过现场实测、数值模拟等手段对采空区瓦斯运移和聚积规律进行了研究,主要研究成果如下:(1)通过分析煤层瓦斯在开采煤层和煤壁种的赋存状态和流动状态分析,得到煤层瓦斯运移的基本特征;(2)通过单元法现场实测瓦斯涌出量,确定煤层瓦斯涌出梯度在煤层走向和垂直煤壁方向的变化规律,并得到煤层瓦斯积聚的基本特征;(3)结合数值模拟,对该矿井735工作面瓦斯涌出裂隙带高度进行分析,得到该工作面裂隙带高度,确定瓦斯抽采的最佳地点。
【关键词】：综放面采空区 瓦斯运移 涌出量 瓦斯积聚特征 数值模拟
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.2
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状总结11-13
• 1.2.1 瓦斯运移规律的研究现状11-12
• 1.2.2 瓦斯涌出规律的研究现状12
• 1.2.3 数值模拟应用于瓦斯运移规律研究12-13
• 1.3 论文研究的主要内容13-14
• 1.4 论文研究的技术路线14-16
• 第二章 煤层瓦斯运移特征研究16-26
• 2.1 瓦斯的存在状态分析16-17
• 2.2 流动方程在多孔介质流体中的分析17-19
• 2.3 煤层瓦斯运移基本规律19-21
• 2.4 煤层瓦斯流动状态类型21-23
• 2.5 煤岩体内应力、裂隙与瓦斯间的耦合效应23-24
• 2.6 本章小结24-26
• 第三章 煤层瓦斯涌出测定26-44
• 3.1 影响瓦斯涌出量因素分析26-29
• 3.1.1 自然因素26
• 3.1.2 开采条件26-27
• 3.1.3 工程概况27-29
• 3.2 厚煤层斜切综放面瓦斯涌出特征29-35
• 3.2.1 综放面瓦斯涌出来源与构成分析29-31
• 3.2.2 综放面瓦斯涌出特点31
• 3.2.3 生产工序与瓦斯涌出的关系31-35
• 3.3 综放面工作面瓦斯涌出量的单元法测定35-39
• 3.3.1 工作面瓦斯涌出原理的单元法测定35-36
• 3.3.2 工作面瓦斯涌出步骤的单元法测定36-37
• 3.3.3 结果的单元法测定37
• 3.3.4 采空区漏风状况分析37-39
• 3.4 厚煤层斜切综放面瓦斯涌出量测定39-41
• 3.4.1 综放面瓦斯涌出量测定39-40
• 3.4.2 煤壁和采空区瓦斯涌出量测定40-41
• 3.5 本章小结41-44
• 第四章 综放面瓦斯积聚特征分析44-50
• 4.1 厚煤层斜切综放面瓦斯浓度分布规律44-48
• 4.1.1 瓦斯浓度沿采面长度方向的分布特征45-47
• 4.1.2 瓦斯浓度沿垂直煤壁方向的分布特征47-48
• 4.2 本章小结48-50
• 第五章 735工作面瓦斯积聚裂隙带高度数值模拟50-64
• 5.1 735综放面裂隙带高度的数值模拟50-55
• 5.1.1 FLAC 3D软件介绍50
• 5.1.2 计算模型的建立50-55
• 5.2 裂隙带高度的确定55-62
• 5.2.1 采动覆岩垂直应力变化特征55-58
• 5.2.2 采动覆岩移动特征58-62
• 5.3 本章小结62-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 攻读学位期间发表的学术论文目录72

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本文编号：400984