發(fā)布時(shí)間：2020-10-14 06:52

　　 余吾煤業(yè)N1101工作面為單一厚煤層高瓦斯綜放工作面,通風(fēng)方式為“U+高抽巷”,上隅角瓦斯積聚與超限一直是威脅采面安全開采的重要因素。究其原因主要為:進(jìn)、回風(fēng)壓差大、高抽巷瓦斯抽采濃度低及抽采純量小、采空區(qū)埋管瓦斯抽采效率低等。本文以理論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、相似模擬及數(shù)值模擬為手段,揭示了采空區(qū)漏風(fēng)及瓦斯運(yùn)移規(guī)律,明確了采空區(qū)漏風(fēng)流場(chǎng)、高抽巷抽采流場(chǎng)及埋管抽采流場(chǎng)的耦合疊加機(jī)理,并對(duì)原有上隅角瓦斯治理技術(shù)措施進(jìn)行了優(yōu)化。具體研究成果如下:(1)利用單元法及采空區(qū)埋管采氣法,實(shí)測(cè)得出了采空區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)30m范圍內(nèi)為采空區(qū)風(fēng)流集中漏入?yún)^(qū),采空區(qū)回風(fēng)側(cè)上隅角10m范圍內(nèi)為采空區(qū)風(fēng)流集中漏出區(qū),高抽巷抽采瓦斯使采空區(qū)漏入工作面風(fēng)量及瓦斯涌出量減少,其有效作用范圍為高抽巷下方兩側(cè)20m。分析確定了采空區(qū)深部方向上“瓦斯三帶”分布范圍,并結(jié)合采空區(qū)“O”型圈理論,分析確定了適合于進(jìn)行采空區(qū)埋管抽采的區(qū)域?yàn)橥咚箍焖俜e聚區(qū)(采空區(qū)深部20~70m)。(2)以相似理論為基礎(chǔ),建立了采空區(qū)三維瓦斯流場(chǎng)試驗(yàn)臺(tái),并進(jìn)行了“U+高抽巷”通風(fēng)方式瓦斯流場(chǎng)相似模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)得出:高抽巷水平方向遠(yuǎn)離回風(fēng)順槽時(shí),采空區(qū)漏風(fēng)范圍擴(kuò)大風(fēng)排瓦斯能力減弱;高抽巷豎直方向升高時(shí),進(jìn)風(fēng)側(cè)漏風(fēng)范圍變化較小,回風(fēng)測(cè)漏風(fēng)范圍略有增加,高抽巷在采空區(qū)深部形成的負(fù)壓匯流點(diǎn)后移;高抽巷抽采負(fù)壓增大時(shí),采空區(qū)漏風(fēng)范圍變化不大、漏風(fēng)強(qiáng)度增大,耦合負(fù)壓匯流點(diǎn)后移。(3)建立了真實(shí)反映N1101工作面的物理模型,通過FLUENT數(shù)值模擬軟件,研究有關(guān)流場(chǎng)、瓦斯?jié)舛葓?chǎng)、氧氣濃度場(chǎng)及復(fù)合災(zāi)害區(qū)分布范圍等變化規(guī)律,確定了高抽巷布置的最優(yōu)層位為:距煤層底板20m、距回風(fēng)順槽內(nèi)錯(cuò)20m;確定了采空區(qū)埋管最佳抽采范圍為30~40m、抽采量為50m~3/min;研究得出,提高采場(chǎng)各瓦斯抽采方式抽采效率、減少采空區(qū)瓦斯涌出量的配套措施為:利用泡沫水泥對(duì)采空區(qū)上下隅角進(jìn)行封堵,減少進(jìn)、回風(fēng)巷壓差。通過上述研究,形成了單一厚煤層高瓦斯綜放面上隅角瓦斯積聚與超限治理技術(shù)優(yōu)化體系,這對(duì)于保障礦井安全高效開采具有重要意義。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD712.6
【部分圖文】：

1 緒論雙埋管法： 即在工作面的采空區(qū)回風(fēng)側(cè)位置鋪設(shè)第 1 條瓦斯抽放埋入采空區(qū)一定長(zhǎng)度后開始抽放，同時(shí)埋入第 2 條抽放管路，當(dāng)放管口進(jìn)入采空區(qū)瓦斯涌出帶和過渡帶的交界部位時(shí)停止抽放，路抽放，并重新鋪設(shè)新的管路，如此循環(huán)交替，直至工作面回采完-3 所示。隨著工作面的推進(jìn)抽放口位置將會(huì)不斷改變并偏離原有設(shè)放效果有可能無(wú)法達(dá)到要求，同時(shí)這種埋管方法需要每隔一定的現(xiàn)場(chǎng)情況確定）重新鋪設(shè)一趟抽放管路，需要大量的人力、物力的加工、運(yùn)輸、安裝，同時(shí)瓦斯抽放管路不能回收，造成極大的此，有必要對(duì)傳統(tǒng)埋管抽采工藝進(jìn)行技術(shù)革新。

圖 1-4 裂隙帶鉆孔法抽放上隅角瓦斯平面圖Figure 1-4 Plane graph of gas drainage from upper cornerin cracked zone using hole drilling method3）在頂板高位水平定向鉆孔由于裂隙帶處于相對(duì)穩(wěn)定的高度，為了延長(zhǎng)鉆孔服務(wù)年限，提高抽放在工作面回風(fēng)巷道往頂板上方一定高度布置鉆場(chǎng)，并在鉆場(chǎng)內(nèi)往工作面水平鉆孔，這種布置方法避免了從煤層位置往上打鉆的困難，同時(shí)由于位置處于頂板相對(duì)穩(wěn)定的位置，整個(gè)鉆孔都處于裂隙帶瓦斯有效抽放范解決了裂隙帶鉆孔服務(wù)時(shí)間短的問題，這種抽放方式可以取得較好的抽能抽放出高濃度瓦斯，抽放量穩(wěn)定。但是由于掘斜巷和鉆場(chǎng)施工量大在老頂內(nèi)，打鉆費(fèi)用高。4）頂板專門巷道抽放煤層群回采的綜采或回采工作面，在采空區(qū)瓦斯涌出量較大時(shí)，可采用或傾向巷道抽放采空區(qū)瓦斯[59]。該方法是在煤層頂板上方一定高度（其察確定）靠近工作面回風(fēng)側(cè)掘設(shè)一條巖巷，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)上部裂隙

圖 1-5 采空區(qū)瓦斯尾巷抽放示意圖Figure 1-5 Schematic diagram of gas drainage from tail roadway in go研究?jī)?nèi)容（Research Content of This Paper）前人研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)單一厚煤層高瓦斯綜放工作斯?jié)舛阮l繁積聚與超限問題，以余吾煤業(yè) N1101 工作面為析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、相似實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬的手段，研究單一厚+高抽巷+采空區(qū)埋管”瓦斯治理模式下，采空區(qū)漏風(fēng)及瓦斯隙發(fā)育規(guī)律、采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植家?guī)律、采空區(qū)氧氣濃度災(zāi)害區(qū)域分布規(guī)律等，從而確定最佳的高抽巷抽采層位、埋管的最佳作用深度、抽采流量等技術(shù)參數(shù)；提出一種治限的新型封堵采空區(qū)漏風(fēng)技術(shù)體系，有效治理單一厚煤層積聚與超限問題，本文的研究?jī)?nèi)容包括：利用單元法測(cè)定 N1101 工作面漏風(fēng)規(guī)律及瓦斯?jié)舛确植家?guī)及工作面瓦斯運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行分析研究，明確現(xiàn)有“U+高抽
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2840344