本文關(guān)鍵詞：深井高瓦斯工作面采動(dòng)裂隙演化規(guī)律與卸壓瓦斯綜合治理研究

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【摘要】：煤炭作為我國(guó)主導(dǎo)能源的地位在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)不可替代。煤炭能否安全高效開(kāi)采,嚴(yán)重影響我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái),瓦斯事故是危及礦工生命的第一殺手,瓦斯治理也成為世界性難題。目前,我國(guó)淺部煤炭資源日漸枯竭,煤層開(kāi)采向深部進(jìn)行。隨著開(kāi)懫深度的增加,地應(yīng)力、瓦斯壓力以及含量越來(lái)越高,瓦斯涌出量明顯增大,煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性日趨嚴(yán)重,瓦斯治理的難度越來(lái)越大。如果瓦斯綜合治理長(zhǎng)期得不到解決,煤炭安全高效開(kāi)采難以實(shí)現(xiàn)。因此,研究卸壓開(kāi)采過(guò)程中圍巖活動(dòng)規(guī)律,探究采動(dòng)裂隙形成和發(fā)育演化過(guò)程,確定瓦斯富集區(qū)位置是瓦斯綜合治理的關(guān)鍵。論文以朱集礦千米深井1112(1)工作面為研究對(duì)象,采用3DEC數(shù)值模擬結(jié)合相似模擬試驗(yàn)兩種手段,研究了煤層回采期間圍巖破壞特征規(guī)律、垂直應(yīng)力分布、采動(dòng)裂隙演化過(guò)程和特征。模擬結(jié)果表明,直接頂跨落步距為20~21.6m,老頂垮落步距為35~36m,老頂周期來(lái)壓步距為10m,巖層破壞呈梯形,向上和向前發(fā)展,巖層下沉量具有不均性;距煤層頂板10倍~15倍采高處橫向裂隙和豎向裂隙發(fā)育充分,工作面邊界距切眼35m處受采動(dòng)影響較小,瓦斯富集區(qū)位置在豎直方向上距煤層頂板10倍采高處、寬度約為30m,水平距工作面切眼約為15m。根據(jù)數(shù)值模擬和相似模擬試驗(yàn)結(jié)果,并結(jié)合具體實(shí)踐,在距開(kāi)采煤層頂板上方10倍采高、外錯(cuò)軌道順槽35m處布置一條多用巷,并提出了“一巷多用”瓦斯治理新模式。根據(jù)工程實(shí)踐表明,1112(1)工作面回風(fēng)量為2100~2751 m3/min,風(fēng)排瓦斯量平均值為10.04m3/min,瓦斯?jié)舛绕骄鶠?.4%,瓦斯抽采率為84.8%,絕對(duì)瓦斯涌出量最大為116.27 m3/min,平均為69m3/min,煤炭日產(chǎn)量平均為4746.61t,累計(jì)產(chǎn)煤約為234萬(wàn)t。同時(shí)還考察了各抽采方式的瓦斯抽采效果,多用巷平均瓦斯抽采量為22.38 m3/min,占瓦斯抽采總量的40.1%;地面鉆井平均瓦斯抽采量為20.39 m3/min,占36.5%,采空區(qū)埋管和密閉墻瓦斯抽采量分別為3.7 m3/min和9.4 m3/min,分別占6.6%和16.8%。同時(shí),也在多用巷內(nèi)考察了大直徑鉆孔的單孔抽采效果,實(shí)現(xiàn)了單孔抽采瓦斯量為9.84 m3/min、瓦斯?jié)舛葹?8.5%的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了深井高瓦斯工作面煤與瓦斯的安全高效共采。
【關(guān)鍵詞】：深井 采動(dòng)裂隙 演化 一巷多用 瓦斯富集區(qū)
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD712.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 研究的目的與意義15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外圍巖理論發(fā)展?fàn)顩r17-22
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外圍巖破壞假說(shuō)17-20
• 1.2.2 圍巖裂隙發(fā)展研究20-22
• 1.3 瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r22-25
• 1.3.1 本煤層開(kāi)采22-23
• 1.3.2 鄰近層瓦斯抽采23-25
• 1.3.3 采空區(qū)瓦斯抽采25
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容與路線(xiàn)25-27
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容25-26
• 1.4.2 研究路線(xiàn)26-27
• 第二章 深井工作面采動(dòng)裂隙演化規(guī)律數(shù)值模擬研究27-52
• 2.1 3DEC簡(jiǎn)介27
• 2.2 模型建立27-35
• 2.2.0 工作面概況27-29
• 2.2.1 數(shù)值模型幾何和力學(xué)參數(shù)29-31
• 2.2.2 數(shù)值模型初始條件和邊界條件31-32
• 2.2.3 數(shù)值模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置32-34
• 2.2.4 煤層開(kāi)挖數(shù)值計(jì)算34-35
• 2.3 深井工作面采動(dòng)裂隙演化規(guī)律模擬研究35-51
• 2.3.1 煤層開(kāi)采過(guò)程中覆巖垮落特征35-38
• 2.3.2 煤層開(kāi)挖過(guò)程中覆巖應(yīng)力分布規(guī)律數(shù)值模擬38-40
• 2.3.3 頂板巖層在開(kāi)挖過(guò)程中的位移變化40-43
• 2.3.4 工作面邊界受采動(dòng)影響規(guī)律43-45
• 2.3.5 采動(dòng)裂隙發(fā)育演化規(guī)律研究45-47
• 2.3.6 瓦斯富集區(qū)位置確定47-51
• 2.4 本章小結(jié)51-52
• 第三章 相似實(shí)驗(yàn)分析52-66
• 3.1 物理模型的建立52-56
• 3.1.1 物理模型52-53
• 3.1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置53-54
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程54-56
• 3.2 上覆巖層破斷垮落特征56-57
• 3.3 覆巖扇形環(huán)狀裂隙區(qū)動(dòng)態(tài)演化過(guò)程及特征分析57-65
• 3.3.1 采場(chǎng)頂板下沉規(guī)律分析57-61
• 3.3.2 裂隙發(fā)育動(dòng)態(tài)演化規(guī)律61-64
• 3.3.3 采場(chǎng)覆巖裂隙區(qū)域特征64-65
• 3.4 本章小結(jié)65-66
• 第四章 深井高瓦斯工作面瓦斯綜合治理工程實(shí)踐66-84
• 4.1 試驗(yàn)工作面基本概況66-67
• 4.1.1 1112（1）工作面概況66
• 4.1.2 工作面地質(zhì)概況66-67
• 4.2 瓦斯綜合治理設(shè)計(jì)67-72
• 4.2.1 多用巷67-71
• 4.2.2 地面鉆井71
• 4.2.3 埋管抽采71
• 4.2.4 順層鉆孔71-72
• 4.3 1112（1）工作面瓦斯抽采方式效果分析72-81
• 4.3.1 多用巷72-77
• 4.3.2 地面鉆井77-80
• 4.3.3 采空區(qū)埋管80-81
• 4.3.4 密閉墻埋管81
• 4.4 瓦斯綜合治理效果分析81-83
• 4.5 本章小結(jié)83-84
• 第五章 結(jié)論與展望84-86
• 5.1 本文主要結(jié)論84-85
• 5.2 研究展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 致謝90-91
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果91

【相似文獻(xiàn)】

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