煤炭資源是我國(guó)能源消費(fèi)中最重要的組成部分。高瓦斯、突出煤礦在地下開(kāi)采時(shí),可能發(fā)生瓦斯災(zāi)害、水災(zāi)、火災(zāi)、頂板事故等災(zāi)害,其中以瓦斯災(zāi)害最為嚴(yán)重,它的發(fā)生將造成極大的生命安全威脅、無(wú)法挽回的財(cái)產(chǎn)損失和極壞的社會(huì)不良效應(yīng)。因此,煤礦安全生產(chǎn)中,礦井的瓦斯防治工作必須擺在首位。與此同時(shí),瓦斯作為一種清潔能源,在我國(guó)提倡開(kāi)發(fā)利用新能源的大背景下,它的開(kāi)采利用也有廣闊的前景。煤礦企業(yè)治理瓦斯的最有效方式是瓦斯抽采。目前,瓦斯抽采兼顧礦井瓦斯治理與瓦斯抽采利用,是煤礦安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保的重要舉措。我國(guó)各大礦區(qū)普遍存在以突出煤層群賦存特征的礦井。科研工作者經(jīng)過(guò)數(shù)年的理論、試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)相結(jié)合的研究,探索了一系列行之有效的瓦斯治理方法。在貴州喀斯特地形地貌的特殊條件下,煤層賦存條件復(fù)雜,斷層、構(gòu)造、巖溶發(fā)育,煤層賦存不穩(wěn)定,瓦斯含量較高,開(kāi)采難度增大,礦井瓦斯抽采治理難度增高,特別以近距離突出煤層群開(kāi)采為甚。近距離突出煤層群開(kāi)采過(guò)程中,由于上覆和下伏煤巖體與開(kāi)采層之間的距離很近,涌向回采工作面及采空區(qū)瓦斯量較大,極易造成上隅角瓦斯積聚、超限而影響生產(chǎn),同時(shí),煤巷掘進(jìn)過(guò)程中條帶瓦斯抽采困難,這些都嚴(yán)重影響了煤... 

【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤巖體采動(dòng)條件下應(yīng)力、裂隙分布規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.2 煤巖體采動(dòng)條件下瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.3 煤巖體瓦斯抽采技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容與方法
    1.4 研究技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
2 上覆和下伏煤巖體采動(dòng)應(yīng)力及裂隙發(fā)育規(guī)律研究
    2.1 煤巖體應(yīng)力分布
        2.1.1 原始應(yīng)力狀態(tài)
        2.1.2 上覆和下伏煤巖體采動(dòng)應(yīng)力狀態(tài)
    2.2 上覆煤巖體采動(dòng)應(yīng)力及裂隙分布
        2.2.2 上覆煤巖體采動(dòng)應(yīng)力分布
        2.2.3 上覆煤巖體采動(dòng)裂隙發(fā)育
    2.3 下伏煤巖體采動(dòng)應(yīng)力、裂隙分布特征
        2.3.1 下伏煤巖體應(yīng)力分布
        2.3.2 采動(dòng)條件下下伏煤巖體裂隙發(fā)育規(guī)律及分帶
        2.3.3 下伏煤巖體采動(dòng)條件下最大破壞深度分析
        2.3.4 下伏煤巖體采動(dòng)條件下底鼓量計(jì)算
    2.4 本章小結(jié)
3 上覆和下伏煤巖體采動(dòng)條件下移動(dòng)變形特征模擬研究
    3.1 軟件簡(jiǎn)介
    3.2 掘進(jìn)工作面開(kāi)挖模擬
        3.2.1 掘進(jìn)工作面數(shù)值模型的建立
        3.2.2 掘進(jìn)工作面開(kāi)挖數(shù)值結(jié)果及分析
    3.3 回采工作面回采模擬
        3.3.1 回采工作面數(shù)值模型的建立
        3.3.2 回采工作面數(shù)值模擬結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
4 上覆和下伏煤巖體采動(dòng)條件下瓦斯運(yùn)移規(guī)律
    4.1 瓦斯賦存特征
        4.1.0 煤層瓦斯賦存
        4.1.1 礦區(qū)煤層瓦斯賦存及構(gòu)造控制
        4.1.2 礦井煤層瓦斯賦存
    4.2 上覆和下伏煤巖體卸壓瓦斯流動(dòng)規(guī)律
        4.2.1 卸壓瓦斯流態(tài)
        4.2.2 卸壓瓦斯流動(dòng)作用原理
        4.2.3 卸壓瓦斯的升浮特性
    4.3 回采工作面卸壓瓦斯流動(dòng)規(guī)律
        4.3.1 卸壓瓦斯在上覆煤巖體“豎三帯”和“橫三區(qū)”運(yùn)移規(guī)律
        4.3.2 卸壓瓦斯在下伏煤巖體瓦斯流動(dòng)規(guī)律
            4.3.2.1 下伏煤巖體卸壓瓦斯流動(dòng)特征
            4.3.2.2 煤層透氣性的影響變化
    4.4 卸壓瓦斯流動(dòng)方程
        4.4.1 采動(dòng)卸壓瓦斯流動(dòng)連續(xù)性方程
        4.4.2 采動(dòng)卸壓瓦斯流動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程
        4.4.3 采動(dòng)卸壓瓦斯流動(dòng)狀態(tài)方程
        4.4.4 煤層瓦斯含量方程
    4.5 上覆和下伏煤巖體采動(dòng)條件下瓦斯運(yùn)移規(guī)律數(shù)值模擬研究
        4.5.1 FLUENT數(shù)值模擬軟件簡(jiǎn)介
        4.5.2 采動(dòng)卸壓瓦斯在煤巖體裂隙中的流動(dòng)特性
        4.5.3 數(shù)值模擬參數(shù)的確定
            4.5.3.1 模型假設(shè)
            4.5.3.2 瓦斯主要來(lái)源
            4.5.3.3 瓦斯源劃分及瓦斯源項(xiàng)確定
            4.5.3.4 邊界條件的確定
    4.6 不同抽采條件下采動(dòng)卸壓瓦斯運(yùn)移規(guī)律數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.6.1 物理模型建立
        4.6.2 采空區(qū)埋管抽采時(shí)卸壓瓦斯運(yùn)移規(guī)律
        4.6.3 采空區(qū)埋管+高位鉆孔抽采時(shí)卸壓瓦斯運(yùn)移規(guī)律
        4.6.4 抽采效果對(duì)比分析
    4.7 本章小節(jié)
5 上覆高位鉆孔及煤層瓦斯抽采鉆孔參數(shù)優(yōu)化研究
    5.1 鉆孔瓦斯抽采流動(dòng)模型
        5.1.1 模型假設(shè)和建立
        5.1.2 控制方程
    5.2 抽采鉆孔影響因素模擬研究
        5.2.1 抽采負(fù)壓
        5.2.2 抽采鉆孔直徑
        5.2.3 抽采鉆孔長(zhǎng)度
    5.3 基于抽采達(dá)標(biāo)的抽采有效半徑試驗(yàn)研究
        5.3.1 基于抽采達(dá)標(biāo)的預(yù)抽率
        5.3.2 9#煤穿層鉆孔抽采半徑試驗(yàn)研究
        5.3.3 9#煤順層鉆孔抽采半徑試驗(yàn)研究
    5.4 回采工作面高位鉆孔抽采布置參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)研究
        5.4.1 高位鉆孔參數(shù)
        5.4.2 高位鉆孔抽采瓦斯數(shù)據(jù)分析
    5.5 本章小節(jié)
6 典型采掘工作面瓦斯抽采治理技術(shù)研究及應(yīng)用
    6.1 采掘工作面瓦斯抽采治理技術(shù)研究
        6.1.1 礦井基本概況
        6.1.2 瓦斯抽采治理
    6.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果
        6.2.1 5912 工作面抽采效果考察
        6.2.2 抽采指標(biāo)考察
    6.3 本章小節(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3705539