采场超前支承压力区域煤体瓦斯渗透率演化规律研究

发布时间：2017-04-15 01:15

  本文关键词：采场超前支承压力区域煤体瓦斯渗透率演化规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：首山矿采用顺层钻孔对采煤工作面进行瓦斯治理,回采过程中,煤壁前方20m范围内顺层钻孔瓦斯抽采管路均进行拆除,导致生产过程中采场瓦斯浓度较大。通过研究采场超前支承压力区域内煤体瓦斯渗透率演化规律,为确定顺层钻孔瓦斯抽采管路的拆除时机提供依据。以首山矿己15-12050工作面为研究对象,通过对顺层钻孔抽采瓦斯浓度和瓦斯纯量的监测研究,得到基于现场实测的煤体瓦斯渗透率特征;观测分析己15-12050运输平巷巷道变形特征,初步确定超前支承压力区域大小、应力峰值位置;运用极限应力平衡理论、FLAC3D数值模拟,对顺层钻孔变形特征、采场超前支承压力分布进行研究,得到己15-12050工作面超前支承压力分布规律;基于含瓦斯煤岩固气耦合物理模型,运用COMSOL-Multiphysics数值模拟,研究超前支承压力作用下煤体瓦斯渗透率分布特征,得到超前支承压力区域煤体瓦斯渗透率演化规律。从煤体瓦斯渗透率角度考虑,工作面前方11m左右范围正是抽采瓦斯的较有效范围,从而优化了顺层钻孔瓦斯抽采管路的拆除时机。
【关键词】：支承压力 顺层钻孔 瓦斯抽采 瓦斯渗透率
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 提出问题10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 顺层钻孔抽采瓦斯研究现状11-12
• 1.2.2 煤层瓦斯渗流理论研究现状12-13
• 1.2.3 采动应力对瓦斯渗流影响研究现状13-14
• 1.3 研究内容与技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 技术路线14-16
• 2 基于现场实测的煤体瓦斯渗透率特征16-30
• 2.1 矿井概况16-19
• 2.1.1 矿井地质构造16-17
• 2.1.2 煤层赋存17-18
• 2.1.3 煤层瓦斯特征18-19
• 2.2 工作面概况19-24
• 2.2.1 工作面地质概况20-22
• 2.2.2 回采期间防治煤与瓦斯措施22-23
• 2.2.3 工作面前方顺层钻孔拆除距离23-24
• 2.3 煤体瓦斯渗透率特征24-28
• 2.3.1 抽采瓦斯浓度与煤体瓦斯渗透率正相关24
• 2.3.2 实验钻孔布置及参数24-26
• 2.3.3 数据归纳总结26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 3 采场超前支承压力分布规律30-50
• 3.1 煤层顺层钻孔变形破坏理论分析30-33
• 3.1.1 钻孔变形的影响因素30-31
• 3.1.2 钻孔变形的破坏形式31
• 3.1.3 钻孔破碎圈的形成机理31-33
• 3.2 采场超前支承压力分布特征分析33-36
• 3.2.1 采场超前支承压力影响因素分析33
• 3.2.2 采场超前支承压力分布规律理论分析33-36
• 3.2.3 采场超前支承压力峰值与煤壁距离计算36
• 3.3 超前支承压力区域的确定36-38
• 3.3.1 测站布置36-37
• 3.3.2 观测结果37-38
• 3.4 采场超前支承压力分布数值模拟38-41
• 3.4.1 FLAC~(3D)软件介绍38-39
• 3.4.2 模型的设计原则39
• 3.4.3 模型建立及岩层参数39-41
• 3.5 工作面最小推进距离的确定41-42
• 3.6 采动应力对煤体瓦斯渗透率的影响42-43
• 3.7 超前支承压力分布模拟结果分析43-48
• 3.8 本章小结48-50
• 4 超前支承压力作用下煤体瓦斯渗透率演化规律50-66
• 4.1 含瓦斯煤岩体变形场控制方程50-53
• 4.2 孔隙率和渗透率的动态模型53-54
• 4.2.1 孔隙率动态方程53-54
• 4.2.2 渗透率动态方程54
• 4.3 含瓦斯煤岩体渗流场控制方程54-58
• 4.3.1 煤层瓦斯含量54-56
• 4.3.2 气体状态方程56
• 4.3.3 达西定律56
• 4.3.4 瓦斯运移连续性方程56-58
• 4.3.5 渗流场控制方程58
• 4.4 物理几何模型及边界条件58-62
• 4.4.1 多物理场耦合软件COMSOL-Multiphysics介绍59
• 4.4.2 模型几何尺寸59-60
• 4.4.3 物理模型60-61
• 4.4.4 网格划分61
• 4.4.5 边界类型及条件61-62
• 4.4.6 数值模拟物理力学参数62
• 4.5 煤体瓦斯渗透率数值模拟结果分析62-65
• 4.6 本章小结65-66
• 5 结论与展望66-68
• 5.1 主要结论66
• 5.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 作者简历72-73
• 学位论文数据集73

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