亭南矿特厚煤层下分层抽采长钻孔合理位置研究

发布时间：2017-08-15 02:36

  本文关键词：亭南矿特厚煤层下分层抽采长钻孔合理位置研究

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【摘要】：瓦斯是诱发煤矿事故频率最高因素之一,在中国煤矿安全生产中,矿井瓦斯灾害治理及绿色开采的根本在于瓦斯抽采。当高瓦斯特厚煤层采用分层开采时,下分层卸压瓦斯沿穿层裂隙大量涌入上分层采空区,造成上分层工作面瓦斯频繁超限,普通钻孔无法满足抽采下分层卸压瓦斯的要求,导致高瓦斯特厚煤层的瓦斯抽采工作面临严峻挑战。本论文从治理下分层卸压瓦斯的角度出发,依据上分层开采时,下分层在采动应力作用下的卸压增流效应,以亭南煤矿205工作面为试验背景,对下分层千米走向钻孔瓦斯抽采进行研究。采用理论计算和Flac3D数值模拟相验证的方法,确定下分层塑性破坏最大深度约为13 m。根据下分层在不同垂深下的塑性变形及煤岩体移动量,确定了千米钻孔在下分层中的合理范围为底板垂深下6-9 m,在此基础上沿工作面倾向内错两顺槽15～45 m内尽量多布置钻孔。通过现场工业试验验证的方法,在工作面推进过程中对不同层位千米钻孔瓦斯抽采参数进行分析,表明在此区域内钻孔未被破坏,抽采效果最为理想,实现了高瓦斯特厚煤层下分层卸压瓦斯长时间、高浓度抽采,为高瓦斯特厚煤层瓦斯治理提供一种合理、简单、高效的新方法。
【关键词】：高瓦斯特厚煤层 下分层瓦斯抽采 千米钻孔 底板采动裂隙 卸压增流
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 选题目的及其意义10-11
• 1.1.1 选题背景10
• 1.1.2 选题意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 采场底板应力分布及裂隙演化规律研究现状11-13
• 1.2.2 卸压瓦斯运移规律及抽采技术研究现状13-15
• 1.2.3 高瓦斯特厚煤层瓦斯治理技术研究现状15-16
• 1.2.4 千米定向钻孔瓦斯抽采应用现状16-17
• 1.2.5 存在的问题17
• 1.3 主要研究内容及技术路线17-19
• 1.3.1 主要研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-19
• 2 试验工作面瓦斯来源分析19-28
• 2.1 矿井概况19-21
• 2.1.1 矿井交通位置与地貌19-20
• 2.1.2 地质构造与煤层赋存20
• 2.1.3 矿井开拓与开采20-21
• 2.1.4 通风与瓦斯抽采系统21
• 2.2 试验工作面概况21-23
• 2.2.1 工作面布置21-23
• 2.2.2 工作面煤层及顶底板23
• 2.3 工作面瓦斯来源预测23-26
• 2.3.1 瓦斯基础参数23-24
• 2.3.2 205工作面瓦斯涌出来源分析24-26
• 2.3.3 205工作面瓦斯抽采可行性分析26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 下分层煤体卸压机理及卸压瓦斯运移规律分析28-39
• 3.1 工作面底板煤体应力分布理论分析28-30
• 3.1.1 原岩应力状态28
• 3.1.2 采场下分层卸压理论分析28-30
• 3.2 理论计算下分层空间破坏30-33
• 3.2.1 沿走向底板最大破坏深度的塑性解30-32
• 3.2.2 沿倾向底板破坏深度分布规律32-33
• 3.3 卸压瓦斯运移规律33-36
• 3.3.1 煤层瓦斯流动基础理论33-34
• 3.3.2 煤层瓦斯运移规律34-35
• 3.3.3 下分层卸压瓦斯运移规律35-36
• 3.4 下分层瓦斯抽采方法的选取36-38
• 3.4.1 下分层破坏程度定性分析36-37
• 3.4.2 下分层抽采方法选取及合理性分析37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 205工作面底板破坏变形数值模拟39-52
• 4.1 模型建立与参数选取39-42
• 4.1.1 Flac~(3D)模拟软件简介39
• 4.1.2 数学模型建立39-40
• 4.1.3 参数设定40-42
• 4.2 数值模拟结果分析42-48
• 4.2.1 采动过程底板垂直应力分布规律42-44
• 4.2.2 采动过程底板塑性状态变化规律44-46
• 4.2.3 采动过程底板煤岩体位移变化规律46-48
• 4.3 千米钻孔合理范围分析48-51
• 4.3.1 钻孔沿底板垂深范围48-49
• 4.3.2 钻孔沿工作面倾向范围49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 工作面下分层钻孔合理范围确定及抽采方案确定52-62
• 5.1 下分层千米钻孔工业试验52-55
• 5.1.1 工作面钻孔布置方案52-54
• 5.1.2 预抽阶段钻孔流量监测54-55
• 5.2 千米钻孔瓦斯抽采参数分析55-58
• 5.2.1 瓦斯抽采参数分析55-58
• 5.2.2 下分层千米钻孔抽采合理范围确定58
• 5.3 205工作面瓦斯抽采方案确定58-61
• 5.3.1 煤层钻孔抽采方案59-60
• 5.3.2 高位岩石巷瓦斯抽采方案60-61
• 5.3.3 回风隅角埋管抽采方案61
• 5.4 本章小结61-62
• 6 结论与展望62-63
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 作者简历66-68
• 学位论文数据集68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：675909