發(fā)布時間：2018-02-23 19:32

  本文關(guān)鍵詞： 近距離煤層群 下保護(hù)層 瓦斯運(yùn)移 瓦斯抽采 數(shù)值模擬　出處：《湖南科技大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近距離煤層群下保護(hù)層開采條件下工作面瓦斯治理是制約生產(chǎn)安全的難題。本文以貴州盤江精煤股份有限公司金佳礦近距離煤層群下保護(hù)層開采瓦斯治理為工程背景，采用現(xiàn)場實(shí)測、理論分析、數(shù)值模擬等手段，，分析了下保護(hù)層開采后上覆巖層的應(yīng)力分布、移動變形及破壞情況，在此基礎(chǔ)上研究了下保護(hù)層開采卸壓瓦斯運(yùn)移規(guī)律，研究結(jié)果如下： （1）分析保護(hù)層開采覆巖“三帶”的形成，得出11223工作面開采覆巖的冒落帶和裂隙帶最大高度分別約為6m和15.5m（±4m）。運(yùn)用彈塑性力學(xué)，建立采場上覆巖層力學(xué)模型，對11223采空區(qū)上方13m處巖梁處應(yīng)力進(jìn)行計算，得出離采空區(qū)中心0~60內(nèi)為應(yīng)力降低區(qū)，75~130m范圍內(nèi)則為應(yīng)力集中區(qū)，離采空區(qū)中心0~75m范圍內(nèi)均出現(xiàn)了不同程度的下沉。根據(jù)瓦斯運(yùn)移理論分析了11223工作面瓦斯運(yùn)移動的基本規(guī)律。 （2）采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對11223工作面開采過程進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明：下保護(hù)層開采過程中，上覆巖層經(jīng)歷了應(yīng)力集中、應(yīng)力降低、應(yīng)力恢復(fù)的過程；上覆巖層部分區(qū)域產(chǎn)生明顯的變形和沉降，隨著工作面的推進(jìn)，沉降范圍和程度逐步增大，尤其以采空區(qū)中部上覆巖層變形沉降較大，由采空區(qū)中部向切眼和工作面煤壁處及兩側(cè)煤壁處，變形和沉降量逐步減小；上覆巖層中應(yīng)力降低區(qū)和塑性區(qū)在煤層層面的分布為橢圓形；采空區(qū)中部及四周分別以拉伸和剪切破壞為主，在采空區(qū)上方形成“回”字型圍巖裂隙圈。 （3）利用FLUENT數(shù)值模擬軟件分析了U型通風(fēng)、U型通風(fēng)+采空區(qū)埋管、U型通風(fēng)+高抽巷及U型通風(fēng)+高抽巷+采空區(qū)埋管四種不同條件下的瓦斯運(yùn)移規(guī)律，結(jié)果表明：U型通風(fēng)條件下工作面瓦斯涌出較大，上隅角瓦斯?jié)舛容^高，因此必須增加瓦斯抽采措施；U型通風(fēng)+采空區(qū)埋管條件下更多的瓦斯隨抽采風(fēng)流在回風(fēng)側(cè)集聚，這就會造成工作面瓦斯涌出增大與上隅角瓦斯?jié)舛壬�。U型通風(fēng)+高抽巷條件下工作面瓦斯涌出得到了一定程度的降低，但是由于高抽巷自身位置的制約，它不能有效抽采采空區(qū)下部鄰近回風(fēng)巷一帶集聚的高濃度瓦斯，所以依然不能有效解決工作面瓦斯涌出和上隅角瓦斯超限問題。U型通風(fēng)+高抽巷+采空區(qū)埋管可以有效抽采覆巖鄰近煤層涌出的高位瓦斯和采空區(qū)下部集聚的低位瓦斯，因此能取得較好的瓦斯治理效果。 （4）針對近距離煤層群下保護(hù)層開采情況，探討了卸壓瓦斯運(yùn)移與匯集特征，總結(jié)了卸壓瓦斯抽采的合理方法。根據(jù)金佳礦下保護(hù)層開采實(shí)際情況，制定了U型通風(fēng)+高抽巷+采空區(qū)埋管瓦斯治理方法，現(xiàn)場實(shí)測表明瓦斯治理取得了較好的效果。
[Abstract]:It is a difficult problem to control the production safety under the mining condition of the protection layer under the close distance coal seam group. This paper takes the gas treatment under the protection seam group of Jinjia Coal Mine of Guizhou Panjiang Clean Coal Co. Ltd as the engineering background. By means of field measurement, theoretical analysis and numerical simulation, this paper analyzes the stress distribution, displacement, deformation and failure of the overburden strata after the mining of the lower protective layer, and on this basis studies the law of the gas migration in the mining of the lower protective layer under pressure relief. The findings are as follows:. 1) by analyzing the formation of "three zones" of overburden in mining protection layer, it is concluded that the maximum height of caving zone and fissure zone in mining overburden of 11223 face is about 6 m and 15. 5 m (鹵4 m) respectively. Using elastoplastic mechanics, the mechanical model of overburden strata in mining stope is established. The stress of rock beam at 13m above the 11223 goaf is calculated, and it is found that the stress concentration area is in the range of 75m ~ 130m from the center of goaf, which is the stress reduction area. According to the theory of gas migration, the basic law of gas transportation and movement in 11223 working face is analyzed according to the different degree of subsidence within 75 m from the center of goaf. (2) the mining process of 11223 face is simulated with FLAC3D software. The results show that the overburden strata undergo the process of stress concentration, stress reduction and stress recovery during the mining process of the lower protective layer; The overlying strata have obvious deformation and settlement in some areas. With the advance of the working face, the settlement range and degree gradually increase, especially in the middle of the goaf, the deformation and settlement of the overlying strata is larger. The deformation and settlement of the coal face and the coal wall are gradually decreased from the middle of the goaf to the coal face, and the distribution of the stress reduction zone and the plastic zone in the overlying strata is elliptical. In the middle of goaf and around the goaf, tensile and shear failure are dominant respectively, and the "return" type surrounding rock fissure circle is formed above the goaf. Using FLUENT numerical simulation software, this paper analyzes the gas migration law under four different conditions: U type ventilation, U type ventilated goaf, U type ventilation high drainage roadway and U type ventilation high drainage roadway, and U type ventilation high drainage roadway. The results show that the gas emission in the working face is larger and the gas concentration in the upper corner is higher under the ventilation condition of U U type, so it is necessary to increase the measures of gas extraction in the U type ventilation goaf under the condition of buried pipe, and more gas accumulates with the suction air flow on the return air side. This will result in the increase of gas emission in the working face and the increase of gas concentration in the upper corner. Under the condition of high ventilation and high drainage in the upper corner, the gas emission of the working face will be reduced to a certain extent, but due to the restriction of the location of the high drainage roadway, It can not effectively extract the concentrated high concentration gas in the lower part of the goaf adjacent to the return air lane. Therefore, it is still unable to effectively solve the problem of gas emission in the working face and gas overrun in the upper corner. U type ventilation and high drainage roadway buried pipe can effectively drain the high level gas emitted from the adjacent coal seam of overlying rock and the low level gas accumulated in the lower part of the goaf. Therefore, better gas control effect can be achieved. In view of the mining situation of the protective layer under the close distance coal seam group, the characteristics of gas migration and collection under the pressure relief are discussed, and the reasonable method of the gas extraction under the pressure relief is summarized. According to the actual mining situation of the protective layer under the Jinjia Coal Mine, The method of gas treatment in the goaf of high drainage roadway with U-type ventilation is established. The field measurement shows that the gas treatment has achieved good results.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TD712.6;TD823.81

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