羊东矿采空区顶板垮落模拟实验及瓦斯抽采的研究

发布时间：2017-09-09 08:54

  本文关键词：羊东矿采空区顶板垮落模拟实验及瓦斯抽采的研究

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【摘要】：在地下煤炭资源的开采过程中如何有效的抽排煤层中所含的瓦斯成为保障煤炭安全生产,降低采煤对环境污染的重要问题。在传统的瓦斯抽放方案中,直接向外部排放瓦斯对于大气的影响较大,这与当前我国生态化发展与绿色经济的发展理念不相符合。同时,在瓦斯的抽放过程中所产生的各类安全隐患,也成为我国煤炭开采行业健康发展的“瓶颈”问题。针对煤炭开采中瓦斯处理上的难题,国内外学术界和工程界均进行了大量的探索,提出了瓦斯采抽技术。虽然在处理煤炭开采过程中的瓦斯问题上有了一定的技术进步,但是,受到瓦斯自身分布、运移以及赋存等多因素的影响。要实现对瓦斯分布及其运移规律进行准确的计算则存在较大的现实难度。本文在前人研究基础上提出了适用于煤矿瓦斯抽采指标考核要求的瓦斯抽采分类方法,即采前抽采、采中抽采和采后抽采。对各种抽采方法的基础理论进行了简要论述,并给出了羊东矿万斯采抽具体的设计方法和技术参数。通过羊东矿实例重点介绍了采前抽采煤层瓦斯的区域性瓦斯抽采方法。同时,在研究中从羊东矿矿井内部的实际出发,在理论分析的基础上借助数学模型和实验室模拟等方式对羊东矿内的瓦斯赋存、运移等自然特征进行了模拟分析,并结合现场实测进行校正检验。从而系统的分析与阐述了羊东矿瓦斯在受采后的运移规律,及其采抽策略为推动羊东矿煤炭的安全生产与生态开采提供决策支持。
【关键词】：羊东矿 瓦斯 采空区 采抽技术
【学位授予单位】：河北工程大学
【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
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 研究方法及创新之处12-13
• 1.3.1 研究方法12
• 1.3.2 论文的创新之处12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 矿井瓦斯采抽的相关理论基础14-17
• 2.1 煤层瓦斯赋存及其流动14-15
• 2.1.1 煤层瓦斯生产及赋存状态14
• 2.1.2 瓦斯在煤层中的运动及流通14-15
• 2.2 煤层瓦斯抽放15-16
• 2.2.1 瓦斯抽放的目的和作用15
• 2.2.2 矿井煤层瓦斯抽放的可行性15-16
• 2.2.3 瓦斯抽放的程序16
• 2.3 本章小结16-17
• 第3章 煤层瓦斯抽放系统的确立17-22
• 3.1 瓦斯抽放的影响因素分析17-21
• 3.1.1 煤层瓦斯含量17-19
• 3.1.2 瓦斯压力19-20
• 3.1.3 煤层瓦斯涌出量20
• 3.1.4 煤层透气性系数20-21
• 3.2 本章小结21-22
• 第4章 羊东矿瓦斯运移规律22-33
• 4.1 羊东矿基本地质情况22-27
• 4.1.1 矿区地理位置22
• 4.1.2 矿区地质概况22-27
• 4.2 羊东矿瓦斯赋存情况27-29
• 4.3 羊东矿2#煤层基本概况及采煤工艺29-32
• 4.4 本章小结32-33
• 第5章 采空区瓦斯运移基本特性33-42
• 5.1 采空区瓦斯来源分析33-34
• 5.1.1 采空区中瓦斯的主要来源33
• 5.1.2 采空区中邻近层瓦斯涌入机制33-34
• 5.2 采空区垮落岩体特性34-37
• 5.2.1 采空区损伤演化特征34-35
• 5.2.2 采空区垮落岩体碎胀特征35-37
• 5.2.3 采空区瓦斯渗流特性37
• 5.3 多孔介质的基本性质37-39
• 5.3.1 多孔介质的孔隙性37-38
• 5.3.2 多孔介质的压缩性38-39
• 5.4 多孔介质中气体的流动特性39-41
• 5.4.1 多孔介质中气体流动状态39
• 5.4.2 多孔介质中气体流动力学特征39-40
• 5.4.3 多孔介质中气体流动质量守恒规律40
• 5.4.4 达西定律在气体流动中的应用40-41
• 5.5 本章小结41-42
• 第6章 羊东矿采空区岩层垮落相似模拟研究42-68
• 6.1 相似模拟实验简介42-43
• 6.2 模型设计43-45
• 6.2.1 原型条件43-44
• 6.2.2 相似参数确定44-45
• 6.2.3 模型尺寸图45
• 6.3 模型铺设45-50
• 6.3.1 模型材料的配比45-48
• 6.3.2 模型的铺设工艺48-50
• 6.4 数据监测50-55
• 6.4.1 应变仪的应用50-51
• 6.4.2 光栅应变计及压力盒的设置51-54
• 6.4.3 全站仪的使用54-55
• 6.5 模型的加载55-56
• 6.6 模型的开挖56
• 6.7 实验结果分析56-66
• 6.7.1 顶板垮落情况56-60
• 6.7.2 覆岩应力破坏范围60-62
• 6.7.3 覆岩垂直移动分析62-66
• 6.7.3.1 水平测线上测点的垂直位移分析62-64
• 6.7.3.2 竖直测线上测点的垂直位移分析64-66
• 6.8 采空区“竖三带”的划分66-67
• 6.9 本章小结67-68
• 第7章“三带”数值模拟68-72
• 7.1 物理模型的划分68
• 7.2 参数选取及块体划分68-69
• 7.3 岩层移动分析69-70
• 7.4 岩层受力分析70-71
• 7.5“三带”高度的确定71-72
• 7.6 本章小结72
• 第8章 高位钻孔优化设计方案72-77
• 8.1 冒落带和裂隙带高度优化取值72-73
• 8.2 顶板钻孔参数设计73
• 8.3 高位钻场优化73-74
• 8.4 高位钻孔施工设计参数74-75
• 8.5 应用效果75
• 8.6 本章小结75-77
• 结论与展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82
• 作者简介82
• 发表论文82-83

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