兴隆煤矿倾斜俯伪斜下保护层开采保护范围的研究

发布时间：2017-08-05 03:12

  本文关键词：兴隆煤矿倾斜俯伪斜下保护层开采保护范围的研究

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【摘要】：以兴隆煤矿倾斜俯伪斜保护层开采工程实践为背景,采用实验室实验、数值模拟及现场考察的方法研究了倾斜俯伪斜保护层开采条件下被保护层的保护范围的划定方法。通过对不同方法所划定的保护范围进行对比分析,取得的研究成果如下:(1)通过进行兴隆煤矿6#煤层保护层工作面围岩的力学性质测定实验,测得了6#煤层工作面围岩力学特性参数。(2)通过进行4#煤层被保护层保护范围的现场考察实验,得到了4#煤层沿倾向下边界的有效卸压角为67.6°、倾向上边界的有效卸压角为91.4°。(3)通过建立保护层开采过程中瓦斯越流的多场耦合模型,利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对模型进行求解,并根据残余瓦斯压力判别准则(残余瓦斯压力P0.74MPa)划定了4#煤层沿倾向上边界的有效卸压角为92.7°、沿倾向下边界的有效卸压角为70.1°、沿走向的有效卸压角为62.1°;同时,根据变形判别准则(煤层法向膨胀变形≥3‰)划定的4#煤层沿倾向上边界的有效卸压角是90.3°、沿倾向下边界的有效卸压角是68.5°、沿走向的有效卸压角是59.3°。(4)通过将不同方法划定的结果和参考《防治煤与瓦斯突出规定》划定的结果进行对比综合分析,确定了兴隆煤矿6#煤层采过后4#煤层沿走向的有效卸压角范围是59.3°~62.1°,兴隆煤矿6#煤层工作面采过后4#煤层沿倾向下边界的有效卸压角范围是67.6°~70.1°,兴隆煤矿6#煤层采过后4#煤层沿倾向上边界的有效卸压角范围是90.3°~92.7°。
【关键词】：倾斜煤层 下保护层 数值模拟 现场考察 保护范围
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD823
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 问题的提出9-10
• 1.2 研究目的及意义10
• 1.3 国内外研究现状10-13
• 1.3.1 保护层保护效果的研究现状10-12
• 1.3.2 保护范围研究方法的现状12-13
• 1.4 研究内容及技术路线13-17
• 1.4.1 研究内容13-14
• 1.4.2 技术路线14-17
• 2 煤岩力学性质的实验测定17-23
• 2.1 实验目的17
• 2.2 实验内容17-19
• 2.2.1 实验设备的选取17
• 2.2.2 试件取样17-18
• 2.2.3 实验测定的步骤18-19
• 2.3 实验结果19-21
• 2.4 本章小结21-23
• 3 保护层开采多场耦合数值模拟研究23-51
• 3.1 概述23-24
• 3.1.1 数值模拟的应用23-24
• 3.1.2 数值模拟分析方法24
• 3.2 数值模拟分析的数学模型24-27
• 3.2.1 孔隙率的变化规律概况24
• 3.2.2 煤层瓦斯渗流场的控制方程24-27
• 3.2.3 煤岩体的变形控制方程27
• 3.3 4#煤层保护范围的数值模拟过程27-32
• 3.3.1 几何模型的建立27-30
• 3.3.2 模型的边界条件30-31
• 3.3.3 数值计算的基本参数31-32
• 3.4 数值模型的工程验证32-34
• 3.5 4#煤层保护范围的数值模拟结果34-48
• 3.5.1 残余瓦斯压力判别准则确定的 4#煤层卸压角34-40
• 3.5.2 变形判别准则确定的 4#煤层的卸压角40-47
• 3.5.3 两种划定结果的对比分析47-48
• 3.6 本章小结48-51
• 4 4#煤层保护范围的现场考察实验51-67
• 4.1 现场考察实验概述51
• 4.2 实验区域概况51-52
• 4.2.1 矿井开采概况51
• 4.2.2 现场考察实验区概况51-52
• 4.3 现场考察实验内容及考察布置52-56
• 4.3.1 现场考察实验内容52-53
• 4.3.2 现场考察钻孔布置概况53-56
• 4.4 现场考察实验参数的测定方法56-58
• 4.4.1 煤层瓦斯压力的测定56-57
• 4.4.2 钻孔自然瓦斯流量的测定57
• 4.4.3 煤层透气性系数的测定57-58
• 4.5 兴隆煤矿现场测定的结果及分析58-64
• 4.5.1 煤层瓦斯压力测定结果及分析58-61
• 4.5.2 钻孔瓦斯流量测定结果及分析61-63
• 4.5.3 6#下保护层开采的保护效果分析63-64
• 4.6 现场考察的卸压角64-66
• 4.6.1 倾向方向上的卸压角64-66
• 4.7 本章小结66-67
• 5 不同划定方法的结果对比及保护边界的确定67-73
• 5.1 保护范围的结果对比67-69
• 5.2 保护边界的划定与计算69-73
• 5.2.1 4#煤层沿走向的保护边界的划定与计算69-70
• 5.2.2 4#煤层沿倾向保护范围边界70-73
• 6 结论及展望73-77
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-83
• 附录83
• A .作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录:83
• B .作者在攻读硕士学位期间获得的奖励:83
• C .作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目:83

【参考文献】

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本文编号：622916