本文關鍵詞：塔山礦頂板運動對工作面瓦斯涌出及富集規(guī)律影響研究

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【摘要】：“十三五”期間,我國煤炭行業(yè)將繼續(xù)向整合兼并重組方向調整,特大型煤炭生產基地占據(jù)主導地位,特別是特厚煤層礦區(qū)。特厚煤層多采用綜放開采工藝,開采強度大,能夠實現(xiàn)高產高效和集約化生產,但是高強度開采往往伴隨著高瓦斯涌出,對于部分地區(qū)如山西大同等同時存在堅硬頂板來壓期間瓦斯異常涌出的問題,嚴重影響礦井的安全高效生產。本文針對大同塔山煤礦堅硬頂板綜放工作面瓦斯異常涌出的問題,以3-5#煤層為研究對象,通過理論分析,現(xiàn)場實驗,數(shù)據(jù)監(jiān)測,模擬計算的方法進行了深入的研究,主要研究成果如下:(1)分析了工作面瓦斯來源及來壓對瓦斯涌出影響特征,工作面瓦斯由煤壁、采落煤和采空區(qū)三部分瓦斯涌出構成,基于高斯煙羽擴散理論建立了瓦斯源項計算模型,結合工作面瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)計算,結果表明,正常回采期間煤壁、落煤和采空區(qū)瓦斯涌出各占3.46%、43.89%、52.65%,工作面來壓期間煤壁、采落煤和采空區(qū)瓦斯涌出各占4.9%、31.58%、63.52%,結合濃度及風量計算來壓造成煤壁瓦斯涌出增大1.5~3m3/t,采空區(qū)瓦斯涌出增大15~30m3/min;(2)基于空氣動力學原理及牛頓第二定律,分析了瓦斯涌出與頂板載荷、采空區(qū)高度、頂板面積等影響因素的關系,建立頂板垮落—瓦斯涌出耦合模型,結合工作面頂板垮斷規(guī)律,借助COMSOL多物理場耦合軟件進行了計算分析,結果表明,頂板垮斷時,采空區(qū)瓦斯大部分將涌入工作面上隅角和高抽巷,其瓦斯?jié)舛榷虝r間內急劇增大后減小,且涌出量的大小與頂板載荷、采空區(qū)高度、頂板面積等有著直接關系;上層頂板垮落比下層頂板垮落造成更大量的瓦斯涌出,且上隅角瓦斯?jié)舛茸兓葹槊黠@;(3)結合“O”型圈理論分析了采空區(qū)裂隙場特征,運用FLUENT模擬分析了采空區(qū)瓦斯運移富集規(guī)律,采空區(qū)瓦斯在水平方向上,由進風一側向回風一側逐漸升高,有工作面向采空區(qū)深部逐漸升高;從縱向看,由于瓦斯的升浮作用,同一處瓦斯?jié)舛扔上碌缴现饾u增大。采空區(qū)瓦斯主要富集采空區(qū)深部及回風巷一側且濃度高于40%,高抽巷改變了采空區(qū)瓦斯?jié)舛鹊姆植紶顩r,大量瓦斯通過高抽巷進行排放,同時由于抽采負壓作用,有效的降低了回風一側瓦斯?jié)舛?對回風巷以及上隅角瓦斯?jié)舛绕鸬搅肆己玫目刂谱饔谩?br/> 【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD712

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