本文關鍵詞：厚煤層群保護層開采卸壓效果分析及在瓦斯抽采中的應用

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【摘要】：煤與瓦斯突出是煤礦井下一種復雜的瓦斯動力現(xiàn)象，也是煤礦中一種嚴重的自然災害，它嚴重地威脅著礦井生產和人員的安全。開采保護層是預防煤與瓦斯突出最經濟有效的區(qū)域性措施，并且是首選的區(qū)域措施，來自防突規(guī)定要求。神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司石炭井焦煤分公司三水平三階段進入深部開采后，升級為突出礦井，根據煤層賦存情況，試驗區(qū)的煤層的瓦斯基本參數(shù)的測定研究分析瓦斯地質規(guī)律。依據是突出危險性評估、突出危險性鑒定、以及瓦斯基本參數(shù)測定的結果綜合分析，最終確定將3#煤層作為保護層開采，4#、5#作為被保護層開采進行煤與瓦斯突出區(qū)域性防突措施。 為了準確掌握上覆3#煤層作為保護層開采后對下覆4#、5#突出煤層的保護效果和保護范圍，需要對深部開采條件的合理保護參數(shù)進行考察驗證，為焦煤公司保護層開采提供科學的依據。本文以石炭井煤礦厚煤層群上保護層3#煤層Ⅲ010303工作面開采為例。首先，分析試驗區(qū)的煤層瓦斯地質基本規(guī)律，通過理論分析、數(shù)值模擬相結合的研究方法，，初步確定出3#煤層作為保護層開采后下覆4#、5#煤層的卸壓范圍。然后，以確定出的4#、5#煤層卸壓范圍為基礎，對被保護層卸壓后的卸壓效果進行現(xiàn)場鉆孔工業(yè)性試驗，最終，確定出被保護層在走向和傾向的準確的保護范圍以及保護效果。 在整個試驗區(qū)內選擇合適的地點布置鉆孔，測定被保護層的瓦斯流量、透氣性系數(shù)、瓦斯含量，并利用工業(yè)分析、吸附常數(shù)a、b值、朗格繆爾公式反算瓦斯壓力、煤層的相對變形量等參數(shù)來分析保護層開采效果、范圍。通過現(xiàn)場的試驗，結果分析實際的卸壓范圍與理論和模擬基本符合；根據考察結果，石炭井煤礦上保護層3#煤層開采被保護層4#煤層變形穩(wěn)定后的相對膨脹變形為17.74‰，煤層透氣性系數(shù)增大1050倍，煤層瓦斯抽采率達70%，煤層瓦斯壓力由0.97MPa降為0.26MPa，瓦斯含量由11.91m3/t降為3.48m3/t，消除突出危險性。另外，根據現(xiàn)場試驗考察驗證，認為理論分析、數(shù)值模擬及工業(yè)性試驗等方法得出的結論是可靠、合理的，為焦煤公司今后的深部開采提供工程性借鑒。
【關鍵詞】：保護層 卸壓角 煤層相對變形量 保護范圍 卸壓瓦斯抽采
【學位授予單位】：內蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題的提出9-10
• 1.1.1 課題來源、選題依據和立論背景9
• 1.1.2 課題研究的目的、理論意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 保護層開采理論研究10
• 1.2.2 保護層開采的應用現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 卸壓瓦斯抽采的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.4 合理保護邊界研究及劃定存在的問題12
• 1.3 主要內容及擬解決的關鍵技術12-13
• 1.3.1 主要研究內容12-13
• 1.3.2 擬解決的關鍵技術13
• 1.4 論文研究方法、技術路線、創(chuàng)新點13-17
• 1.4.1 研究方法13-14
• 1.4.2 研究的技術路線14-16
• 1.4.3 創(chuàng)新點16-17
• 2 試驗區(qū)的概況17-21
• 2.1 地理位置17
• 2.2 井下位置及四鄰、采掘情況17-19
• 2.3 煤巖層描述19
• 2.4 地質概況19-20
• 2.5 水文地質情況20
• 2.6 瓦斯基本參數(shù)20-21
• 3 礦井瓦斯地質規(guī)律研究21-32
• 3.1 褶皺、斷層構造對瓦斯賦存的影響21-22
• 3.1.1 褶曲構造對瓦斯賦存的影響21-22
• 3.1.2 斷裂構造對瓦斯賦存的影響22
• 3.2 蓋層對瓦斯賦存的影響22-23
• 3.3 隔水層對瓦斯賦存的影響23
• 3.4 煤層賦存狀態(tài)對瓦斯賦存的影響23-27
• 3.4.1 煤層埋深及上覆基巖厚度對瓦斯賦存的影響23-27
• 3.4.2 煤層傾角對瓦斯賦存的影響27
• 3.5 礦井關鍵地質體確定及地質單元劃分27-29
• 3.6 瓦斯壓力、瓦斯含量賦存分布規(guī)律及預測研究29
• 3.7 瓦斯等級鑒定29-30
• 3.8 煤層瓦斯基本參數(shù)30-31
• 3.9 瓦斯抽采情況31-32
• 4 保護層開采被保護層卸壓理論分析與數(shù)值模擬32-49
• 4.1 4#和 5#煤層被保護范圍理論分析設計32-37
• 4.1.1 保護層Ⅲ010303 工作面的開采范圍32
• 4.1.2 開采保護層的有效層間距32-36
• 4.1.3 Ⅲ010303 工作面開采 4#煤層和 5#煤層被保護范圍分析方案設計36-37
• 4.2 保護層開采后被保護范圍的數(shù)值模擬37-49
• 4.2.1 模擬實驗的目的37-38
• 4.2.2 模擬實驗的方法38-39
• 4.2.3 模擬實驗的數(shù)據分析39-43
• 4.2.4 模擬實驗結論43-49
• 5 保護層開采保護范圍現(xiàn)場實測效果分析49-62
• 5.1 保護層開采后保護范圍分析技術方案49-54
• 5.1.1 Ⅲ010303 工作面對被保護 4#煤層的保護范圍計算49-50
• 5.1.2 Ⅲ010303 工作面對被保護 5#煤層的保護范圍計算50-54
• 5.2 保護層開采卸壓效果的分析54-62
• 5.2.1 保護層開采后保護效果考察技術方案54-56
• 5.2.2 瓦斯流量計算56-57
• 5.2.3 煤層透氣性系數(shù)測定57-58
• 5.2.4 煤層變形測定58-62
• 6 石炭井礦區(qū)瓦斯綜合治理技術研究62-74
• 6.1 礦井瓦斯涌出量預測62-65
• 6.1.1 礦井采掘工作面瓦斯涌出量預測62-64
• 6.1.2 礦井采掘工作面瓦斯涌出規(guī)律分析64-65
• 6.2 保護層開采對被保護層瓦斯抽采影響范圍和抽采率影響技術方案65-74
• 6.2.1 抽采鉆孔布置65-68
• 6.2.2 瓦斯抽采影響范圍和抽采影響程度考察68
• 6.2.3 瓦斯抽采影響范圍和抽采影響程度考察技術要求68-70
• 6.2.4 被保護層卸壓效果分析70-72
• 6.2.5 被保護層瓦斯抽采率及殘余瓦斯含量72-73
• 6.2.6 被保護層工作面消除突出危險性認證73-74
• 7 結論與建議74-75
• 參考文獻75-79
• 作者簡介及讀研期間研究成果79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

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本文編號：1131237