外错高抽巷上行钻孔卸压瓦斯抽采技术研究

发布时间：2017-08-26 10:38

  本文关键词：外错高抽巷上行钻孔卸压瓦斯抽采技术研究

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【摘要】：为解决相邻两工作面上隅角瓦斯超限难题,基于李雅庄煤矿2-603工作面地质条件,以2-603工作面覆岩采动卸压瓦斯为研究对象,采用实验室实验、理论分析、数值模拟、现场实测及工业性试验等研究方法,对外错高抽巷上行钻孔卸压瓦斯抽采技术展开了系统研究,着重分析了综采工作面覆岩采动裂隙发育特征和外错高抽巷上行钻孔终孔位置,确定了上行钻孔合理布置参数,有效解决了工作面上隅角瓦斯超限问题,保障了工作面安全高效开采。得出了以下研究成果:(1)2-603工作面顶板岩性以中硬岩层为主,理论分析、数值模拟、钻孔窥视、工业性试验分析表明了采场覆岩冒落带高度为7.8~12.2m、裂隙带高度为32.8m~44m。(2)覆岩采动裂隙演化规律表明了工作面上端头覆岩采动裂隙呈现“分区”集中分布特征,第一区域距煤层底板13~25m,宽度约为65m,距离采空区边界12m;第二区域距煤层底板38.6~50m,宽度约为50m,距离采空区边界28m;且在上山采动角62°以内。第一区域距离工作面较近,漏风较严重;由瓦斯升浮特性可知,瓦斯主要集中在第二区域内;因此,须将上行钻孔终孔位置布置在第二区域内。(3)提出了外错高抽巷布置方式,即外错2-603工作面(内错2-605工作面)布置顶板走向高抽巷,高抽巷可服务同一煤层相邻两工作面覆岩采动卸压瓦斯抽采,达到降低相邻两工作面上隅角瓦斯浓度,解决了相邻两工作面隅角瓦斯超限难题。(4)试验钻孔抽采效果表明,上行钻孔终孔合理位置位于煤层顶板44m处,钻孔在采空区内投影长度不小于28m。(5)上行钻孔瓦斯抽采浓度为10%~65%,2-603工作面生产班、检修班上隅角瓦斯浓度分别为0.50%~0.95%、0.47%~0.89%。应用效果表明,上行钻孔终孔位置是合理的,布置上行钻孔有效抽采了2-603工作面覆岩采动卸压瓦斯。
【关键词】：外错高抽巷 覆岩采动裂隙 卸压瓦斯 上行钻孔 抽采
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状、存在的问题及发展趋势10-13
• 1.2.1 覆岩采动裂隙动态演化规律研究现状10-11
• 1.2.2 高抽巷抽采技术研究现状11-12
• 1.2.3 存在的问题及发展趋势12-13
• 1.3 研究内容及研究目标13
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 研究目标13
• 1.4 研究方案及技术路线13-15
• 1.4.1 研究方案13-14
• 1.4.2 技术路线14-15
• 2 覆岩采动裂隙演化规律理论分析15-22
• 2.1 关键层及“O”形圈理论15-16
• 2.2 “三带”理论16-19
• 2.2.1 “三带”基本概念17
• 2.2.2 “三带”高度的经验计算公式17-19
• 2.3 采动裂隙椭抛带的概念及特征19-21
• 2.3.1 采动裂隙椭抛带的定义19
• 2.3.2 采动裂隙椭抛带的类型19-20
• 2.3.3 采动裂隙椭抛带的控制方程20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 工程概况及 2-603 工作面煤岩力学测试22-31
• 3.1 2-603 工作面地质条件概况22-25
• 3.1.1 工作面位置及井上下关系22
• 3.1.2 煤层赋存特征22-23
• 3.1.3 煤层顶底板条件23
• 3.1.4 地质构造23-24
• 3.1.5 水文地质24-25
• 3.2 2-603 工作面抽采现状及分析25-27
• 3.2.1 2-603 工作面瓦斯赋存特征25
• 3.2.2 瓦斯来源和通风方式25-26
• 3.2.3 抽采系统26-27
• 3.2.4 抽采效果27
• 3.3 2-603 工作面岩石力学参数测试27-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 覆岩采动裂隙演化规律UDEC2D数值模拟分析31-48
• 4.1 UDEC数值模拟软件的优势31
• 4.2 数值模型的建立31-36
• 4.2.1 模型设计原则31-32
• 4.2.2 初始模型的建立32-35
• 4.2.3 边界约束条件及运算模型35
• 4.2.4 模拟步骤35
• 4.2.5 模型的开挖35-36
• 4.3 工作面走向覆岩裂隙分布特征36-43
• 4.3.1 工作面裂隙发育特征36-39
• 4.3.2 工作面覆岩采动裂隙演化规律39-43
• 4.3.3 数值模拟结果43
• 4.4 工作面倾向覆岩裂隙分布特征43-46
• 4.4.1 模拟结果及分析43-46
• 4.5 本章小结46-48
• 5 “三带”高度的理论计算及现场实测48-61
• 5.1 “三带”高度理论计算48-51
• 5.1.1 充满采空区所需直接顶厚度48-49
• 5.1.2 冒落带和裂隙带的计算结果及分析49-50
• 5.1.3 小结50-51
• 5.2 覆岩裂隙带范围确定51-53
• 5.3 覆岩采动裂隙分布特征实测分析53-60
• 5.3.1 窥视仪器53
• 5.3.2 窥视钻孔布置方案53-54
• 5.3.3 窥视钻孔结果分析54-55
• 5.3.4 窥视钻孔裂隙分布特征55-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 外错高抽巷上行钻孔抽放效果工程应用分析61-80
• 6.1 外错高抽巷布置方式的提出61-63
• 6.1.1 外错高抽巷的布置原理61-62
• 6.1.2 外错高抽巷的布置参数62
• 6.1.3 外错高抽巷的抽采系统62-63
• 6.2 试验钻孔抽采效果及分析63-71
• 6.2.1 钻孔布置依据63
• 6.2.2 钻孔布置方案63-67
• 6.2.3 试验钻孔瓦斯浓度监测结果及分析67-71
• 6.3 工程应用效果分析71-78
• 6.3.1 钻孔抽放效果71-76
• 6.3.2 上隅角瓦斯监测效果分析76-78
• 6.4 本章小结78-80
• 7 结论与展望80-82
• 7.1 主要结论80-81
• 7.2 展望81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-89
• 附录89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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6 李树刚;林海飞;赵鹏翔;肖鹏;潘红宇;;采动裂隙椭抛带动态演化及煤与甲烷共采[J];煤炭学报;2014年08期

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本文编号：741119