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地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯技术研究

发布时间:2016-12-08 12:01

  本文关键词:地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯技术研究,由笔耕文化传播整理发布。


《安徽理工大学》 2008年

地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯技术研究

张树川  

【摘要】: 本论文主要是针对在保护层开采条件下,被保护层产生采动裂隙透气性大大增加后用地面钻孔进行抽采卸压瓦斯技术进行了深入的研究。主要以煤层瓦斯赋存和流动理论及被保护层卸压瓦斯抽采理论为基础结合淮南地区部分矿井的实践成果,分析了保护层开采后上覆煤层的卸压原理,采用层次分析法分析了钻孔瓦斯流量的主要影响因素,研究了地面钻孔抽采卸压瓦斯可行性、特点和存在的问题等,对地面钻孔周围煤体瓦斯压力和流速进行了数值模拟,结合新集一矿现场实测数据和有关技术资料,研究得出了地面钻孔合理布置位置和抽采半径的大小等。 研究表明:保护层开采后上覆被保护层产生采动裂隙,从而导致被保护煤层的透气性系数得到数千倍的增大。采用地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯后,消除了被保护煤层回采时煤与瓦斯突出危险。地面钻孔结合保护层开采对防治被保护层煤与瓦斯突出以及促进煤矿安全高效开采具有很好的效果。

【关键词】:
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TD712.6
【目录】:

  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-13
  • 引言13-14
  • 1 绪论14-20
  • 1.1 研究目的及意义14-15
  • 1.2 开采保护层和预抽煤层瓦斯防治突出的机理15-17
  • 1.3 国内外研究现状及存在问题17-18
  • 1.3.1 国内外研究现状17
  • 1.3.2 存在的问题17-18
  • 1.4 研究主要内容18
  • 1.5 技术路线18-20
  • 2 煤层瓦斯流动基本理论20-38
  • 2.1 煤的吸附理论及煤层瓦斯含量20-24
  • 2.1.1 煤中瓦斯赋存20
  • 2.1.2 煤的孔隙特征及其评价方式20-23
  • 2.1.3 煤的吸附性及其影响因素分析23-24
  • 2.2 煤层瓦斯运移的基本规律24-28
  • 2.2.1 流体在多孔介质中的质量守衡24-25
  • 2.2.2 流体在多孔介质中的运动方程25-27
  • 2.2.3 煤层中瓦斯的流动状态27-28
  • 2.3 瓦斯的基本参数测定28-37
  • 2.3.1 煤层瓦斯压力测定29-30
  • 2.3.2 煤层瓦斯含量的测定30-32
  • 2.3.3 钻孔流量的衰减系数32-33
  • 2.3.4 煤层透气性测定及判断抽放难易程度33-37
  • 2.4 小结37-38
  • 3 地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯技术研究38-55
  • 3.1 钻孔抽采被保护层瓦斯原理38-40
  • 3.1.1 上覆岩层采动裂隙分布38-39
  • 3.1.2 "0"形圈理论39-40
  • 3.2 被保护层保护范围的研究40-41
  • 3.2.1 下保护层开采范围40
  • 3.2.2 沿倾斜方向保护范围40
  • 3.2.3 沿走向方向保护范围40-41
  • 3.3 层次分析法分析钻孔抽采被保护层煤层瓦斯的影响因素41-48
  • 3.3.1 钻孔抽采瓦斯量的计算41-44
  • 3.3.2 层次分析法分析影响钻孔瓦斯流量的因素44-48
  • 3.4 地面钻孔参数研究48-53
  • 3.4.1 钻孔抽采瓦斯技术48-50
  • 3.4.2 地面钻孔抽采卸压瓦斯的可行性50-51
  • 3.4.3 地面钻孔的空间位置51-53
  • 3.4.4 地面钻孔的特点53
  • 3.4.5 地面钻孔存在的问题53
  • 3.5 小结53-55
  • 4 钻孔周围煤体瓦斯流动的数值模拟55-67
  • 4.1 瓦斯流动方程的建立55-57
  • 4.1.1 基本假设55
  • 4.1.2 瓦斯流动方程的建立55-57
  • 4.2 瓦斯流动方程的解算57-60
  • 4.2.1 瓦斯流动方程数值计算的有限差分法57-58
  • 4.2.2 瓦斯流动方程的解法58-60
  • 4.2.3 数值解算过程中的误差控制60
  • 4.3 数值模拟结果与分析60-66
  • 4.3.1 FLUENT软件介绍60-63
  • 4.3.2 模拟前期准备63
  • 4.3.2模拟简要过程和结果分析63-66
  • 4.4 小结66-67
  • 5 地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯技术现场应用67-83
  • 5.1 新集一矿概况67
  • 5.2 瓦斯赋存情况67
  • 5.3 地面钻孔设计布置研究67-72
  • 5.3.1 合理布孔位置67-70
  • 5.3.2 钻孔结构设计研究70-72
  • 5.4 瓦斯抽采管路及附属装置72-76
  • 5.4.1 瓦斯抽采管路选择72
  • 5.4.2 干管与支管管径选择72-74
  • 5.4.3 瓦斯抽放设备选择74-76
  • 5.5 地面钻孔抽采卸压瓦斯效果考察与研究76-81
  • 5.5.1 地面钻孔抽采量和抽采率的考察76-78
  • 5.5.2 地面钻孔有效抽采半径的确定78-80
  • 5.5.3 C_(13-1)煤层残余瓦斯压力80-81
  • 5.6 小结81-83
  • 6 主要结论与展望83-85
  • 6.1 主要结论83-84
  • 6.2 展望84-85
  • 参考文献85-88
  • 致谢88-89
  • 作者简介及读研期间主要科研成果89
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    本文编号:208063

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