天坪隧道瓦斯快速抽放及揭煤工艺优化设计与实践

发布时间：2017-10-14 14:16

  本文关键词：天坪隧道瓦斯快速抽放及揭煤工艺优化设计与实践

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【摘要】：渝黔铁路天坪隧道坐落于贵州省桐梓县境内,隧道最多穿越22层煤,大多属于薄煤层或煤线,其中3层煤对隧道施工建设有较大威胁,煤层主要属于龙潭组煤系地层,煤层瓦斯压力较高,同时地层中含有大量裂隙水,地质情况复杂,对其进行常规的瓦斯抽放措施不仅影响施工工期,并且不易达到安全揭煤要求。因此,进行天坪隧道瓦斯快速抽放技术及揭煤工艺优化研究具有重要的工程意义和安全意义。本文通过制定天坪隧道煤与瓦斯突出危险性预测施工技术方案,分别对天坪隧道横洞工区揭煤区域C6、C5、C3煤层进行了煤层和瓦斯等相关参数的测定,分别确定了煤层的破碎程度,坚固性系数,瓦斯吸附常数,煤层瓦斯压力,瓦斯含量等相关参数,并最终判定天坪隧道横洞工区揭煤区域为突出危险区。对天坪隧道瓦斯抽放进行数值模拟,确定了适用于天坪隧道揭煤区域的瓦斯抽放半径为2m,钻孔间距4m。通过FLUENT软件分析了钻孔瓦斯抽放负压对瓦斯抽放量和抽放速率的影响,得出天瓦斯抽放负压越大,瓦斯抽放量也越大抽放速率越高,但负压大小对瓦斯抽放半径影响不明显。通过对瓦斯抽放钻孔封孔结构的优化和设计,提高了隧道瓦斯抽放钻孔上向孔和近水平孔的封孔质量和封孔效率;采用打密集钻孔、三层煤联合进行瓦斯抽放、从隧道平导向正洞打抽放钻孔抽放正洞瓦斯等方法,依次解决目前常用的隧道瓦斯抽放技术存在的问题,从而大大提高了瓦斯抽放效率,降低了隧道建设成本。结合天坪隧道实际施工建设情况,借鉴技术方法更加成熟的煤矿井下揭煤工艺,并对其进行了优化,从保证隧道揭煤安全性出发,提出了天坪隧道横洞工区平导优先超前揭煤的工艺思路,并对平导和正洞揭煤整体性综合考虑,设计了天坪隧道揭煤工艺优化方案,从而提高了瓦斯抽放效率,使天坪隧道瓦斯抽放及揭煤总体工程比预计工期提前50天完成,实现了天坪隧道瓦斯快速抽放及安全揭煤的目的,为其他类似工程项目提供了理论和实践参考。
【关键词】：天坪隧道 瓦斯 防突 揭煤
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 问题提出和研究意义10-11
• 1.2 瓦斯抽放技术及揭煤工艺研究现状11-14
• 1.2.1 封孔技术在瓦斯抽放钻孔方面的研究与应用现状11-12
• 1.2.2 隧道瓦斯抽放工艺研究现状12-13
• 1.2.3 隧道揭煤工艺研究现状13-14
• 1.3 研究内容和目标14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究目标与技术路线14-16
• 2 煤层瓦斯突出危险性预测16-29
• 2.1 天坪隧道工程概况16-20
• 2.1.1 横洞工区揭煤段概况16-18
• 2.1.2 天坪隧道工程地质、水文情况18
• 2.1.3 瓦斯赋存情况18-20
• 2.2 天坪隧道揭煤区域突出危险性预测20-28
• 2.2.1 瓦斯区域前探钻孔布置方案设计21-23
• 2.2.2 煤的坚固性系数测定23-25
• 2.2.3 钻孔瓦斯流量衰减系数25-26
• 2.2.4 放散初速度 ΔP测定26
• 2.2.5 天坪隧道横洞工区突出危险性评估预测26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 3 瓦斯快速抽放技术研究29-45
• 3.1 天坪隧道瓦斯抽放数值模拟29-34
• 3.1.1 瓦斯抽放数值模拟FLUENT6.3 软件简介30
• 3.1.2 天坪隧道瓦斯抽放数值模拟30-34
• 3.2 瓦斯抽放钻孔封孔结构设计34-37
• 3.3 天坪隧道瓦斯快速抽放方案优化与设计37-44
• 3.3.1 瓦斯抽放工艺优化37-39
• 3.3.2 天坪隧道瓦斯快速抽放方案设计39-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 揭煤工艺优化研究与设计45-52
• 4.1 隧道揭煤工艺优化45-46
• 4.1.1 传统揭煤工艺存在的问题45-46
• 4.1.2 隧道揭煤工艺优化46
• 4.2 天坪隧道揭煤工艺方案设计46-51
• 4.2.1 天坪隧道揭煤区域综合防突措施47-48
• 4.2.2 局部防突措施48-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 瓦斯快速抽放及揭煤工艺优化实践效果52-62
• 5.1 天坪隧道瓦斯抽放效果52-59
• 5.1.1 平导瓦斯抽放效果52-57
• 5.1.2 正洞瓦斯抽放效果57-59
• 5.2 天坪隧道揭煤效果59-61
• 5.3 本章小结61-62
• 6 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-66
• 致谢66-67
• 作者在攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果67

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本文编号：1031521