综采面走向高抽巷与高位钻孔瓦斯抽采效果研究

发布时间：2017-09-20 20:03

  本文关键词：综采面走向高抽巷与高位钻孔瓦斯抽采效果研究

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【摘要】：瓦斯灾害一直是影响煤矿安全生产的主要问题之一。抽采瓦斯不仅可以有效降低瓦斯涌出量,防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出,而且抽出的瓦斯可以做为与煤炭伴生的清洁能源加以利用。随着煤矿开采深度的不断增加,煤层的瓦斯含量及瓦斯压力也随之增加,瓦斯涌出量也随之增加了,最终导致了工作面瓦斯浓度过高,影响了煤矿的安全高效生产。采煤方法的不断革新也是使得工作面的上隅角与回风流的瓦斯浓度经常超限,严重制约了矿井生产的安全与效率,同时使得井下生产人员及采煤设备存在的巨大的安全隐患。因此,从本质上解决采空区瓦斯大量涌入上隅角,是提高工作面生产效率降低生产安全威胁的关键。针对马兰煤矿工作面回采时采空区瓦斯大量涌入上隅角的情况,采取的抽采方式主要有走向高抽巷,高位裂隙带钻孔,走向长距离钻孔等等,本文研究针对8#煤层的两个工作面,分别采用了走向高抽巷与高位钻孔的不同抽采方式,进行了抽采效果的比较研究。本文首先对马兰煤矿8#煤层工作面瓦斯涌出特征、来源与构成和采空区瓦斯运移规律进行分析,发现采空区瓦斯涌出仍然是工作面瓦斯超限的主要原因,通过抽采减少进入工作面的卸压瓦斯,对治理工作面上隅角瓦斯超限及回风流的瓦斯浓度过高有重要的作用。结合马兰煤矿8#煤层上覆岩层的岩性特征,通过理论计算与分析得到工作面模型的相关参数。建立采空区几何模型,通过FLUENT数值模拟研究了高抽巷以及高位钻孔两种抽采方式在8#煤层抽采效果,结合了实际的观测数据,建立几个指标对两种抽采方式的效果进行对比研究。最后,对高抽巷及高位钻孔的优缺点进行分析,提出了两种不同方式的适用条件。
【关键词】：高抽巷 高位钻孔 抽采效果 数值模拟 瓦斯运移
【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】：TD712.6
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究的背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 瓦斯运移数值模拟研究现状11-12
• 1.2.2 高抽巷应用及研究现状12-13
• 1.2.3 高位钻孔应用及研究现状13-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-15
• 1.4 本文研究的意义及技术路线15-18
• 1.4.1 本文研究的意义15-17
• 1.4.2 本文研究的技术路线17-18
• 第二章 覆岩裂隙变化规律18-30
• 2.1 覆岩裂隙变化规律18-22
• 2.1.1 采动裂隙的形成及分类18-19
• 2.1.2 采动裂隙“O”型圈理论19-20
• 2.1.3 采动裂隙椭抛带理论20-22
• 2.2 岩层的特性22-25
• 2.2.1 煤体的多孔介质特性22-23
• 2.2.2 岩石碎胀性系数研究23-25
• 2.3 工作面“三带”高度的划分25-28
• 2.3.1 采空区垂直方向上的“三带”25-26
• 2.3.2 “三带”高度的确定26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 瓦斯涌出来源及运移规律分析30-40
• 3.1 矿井概况30-32
• 3.1.1 通风瓦斯情况30-31
• 3.1.2 煤层地质情况31
• 3.1.3 工作面概况31-32
• 3.2 瓦斯涌出来源分析32-35
• 3.2.1 本煤层瓦斯涌出量32-33
• 3.2.2 邻近层瓦斯涌出量33-34
• 3.2.3 回采工作面及其附近巷道瓦斯涌出34
• 3.2.4 采空区遗煤瓦斯涌出量34-35
• 3.3 采空区瓦斯运移规律分析35-39
• 3.3.1 瓦斯在煤层中流动的基本规律35-36
• 3.3.2 本煤层采空区瓦斯运移规律36-37
• 3.3.4 邻近层瓦斯涌入采空区瓦斯运移规律37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 高抽巷抽采效果研究40-58
• 4.1 Fluent软件简介40-46
• 4.1.1 Fluent软件介绍40
• 4.1.2 Fluent的使用流程40-41
• 4.1.3 Fluent数值模拟数学模型41-46
• 4.2 数值模拟参数和模型的简化46-52
• 4.2.1 工作面物理模型简化46-48
• 4.2.2 数值模拟重要参数的确定48-52
• 4.3 高抽巷抽采技术数值模拟分析52-57
• 4.3.1 未进行高抽采抽采时瓦斯运移数值模拟52-55
• 4.3.2 走向高抽巷抽采下瓦斯运移数值模拟55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 高位钻孔抽采效果对比研究58-72
• 5.1 高位钻孔数值模拟参数设置58-62
• 5.1.1 工作面物理模型简化58-59
• 5.1.2 数值模拟的参数设置59-62
• 5.2 高位钻孔数值模拟分析62-66
• 5.2.1 未抽采时采空区瓦斯运移数值模拟62-64
• 5.2.2 采用高位钻孔抽采时瓦斯运移数值模拟64-66
• 5.3 高位钻孔与高抽巷对比分析66-70
• 5.3.1 抽采率对比67-68
• 5.3.2 瓦斯浓度及标准纯流量的对比68-69
• 5.3.3 回风巷瓦斯浓度对比69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 结论与展望72-76
• 6.1 结论72-73
• 6.2 不足和展望73-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 攻读硕士期间发表的学术论文82

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本文编号：890089