【摘要】：我國西北地區(qū)煤炭資源埋藏淺,表土層薄,但是煤層厚度大,且層數(shù)多,多為煤層群開采。因此在工作面開采過程中,上下鄰近層瓦斯涌出的不同特點,將對采動瓦斯的治理帶來不同的影響。 掌握不同開采條件下采動瓦斯分布規(guī)律,可以為分析采動瓦斯涌出后對瓦斯進行抽放提供理論依據(jù),是治理瓦斯的前提。而研究不同條件下采空區(qū)上覆巖層的變形破壞規(guī)律,確定采動上覆巖石“三帶”的范圍,也是掌握采動瓦斯流動規(guī)律并最終進行采動瓦斯抽放的關(guān)鍵和前提。 因此,研究煤層群開采條件下,不同開采順序所造成的覆巖變形破壞規(guī)律以及由此帶來的采動瓦斯分布規(guī)律,將為礦井回采工作面及上隅角瓦斯治理問題帶來理論依據(jù),具有重要的學(xué)術(shù)意義,也具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟價值。論文依托內(nèi)蒙古科技廳重大項目“烏達礦區(qū)高瓦斯礦井瓦斯抽采技術(shù)及綜合利用研究”,以五虎山煤礦生產(chǎn)實際為基礎(chǔ),針對煤層群開采條件下采動瓦斯分布規(guī)律和治理技術(shù),從以下幾個方面展開了研究并得出結(jié)論： (1)通過煤巖樣品的實驗室測試,獲得了煤層及頂板的密度、彈性模量、泊松比、單軸抗壓強度等基本物理力學(xué)參數(shù),為接續(xù)研究工作的開展奠定了基礎(chǔ)。 (2)通過理論分析,在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上,建立采動瓦斯分布的數(shù)學(xué)模型,并對模型進行量化求解。 (3)采用理論分析和數(shù)值模擬的方式研究煤層群開采過程中采動空間應(yīng)力、裂隙分布規(guī)律。 根據(jù)應(yīng)力場模擬結(jié)果,首采上層煤時,垮落帶最大高度約為10.9m,斷裂帶最大高度約為22.9m。首采下層煤時,垮落帶最大高度約為14.8m,斷裂帶最大高度約為距本煤層頂板49.4m。 覆巖裂隙場研究結(jié)果表明：覆巖裂隙場內(nèi),裂隙數(shù)量分布以兩邊為多,中部較少,在關(guān)鍵層下部的巖層往往產(chǎn)生較大的離層空間；覆巖底部,孔隙率較大,孔隙率曲線沿走向呈現(xiàn)馬鞍狀。 (4)在理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,研究了上、下鄰近層對開采層工作面采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律,得出了不同瓦斯涌出來源(上鄰近層和下鄰近層)條件下尾巷對采空區(qū)瓦斯流動的影響規(guī)律,總結(jié)形成回采空間采動瓦斯流場分布規(guī)律。 (5)頂板走向高位鉆孔布孔參數(shù)設(shè)計及參數(shù)合理化研究。根據(jù)前面的研究成果結(jié)合試驗工作面的具體情況,設(shè)計3-4組不同鉆孔數(shù)量、鉆孔深度的頂板走向高位抽放鉆場,通過考察鉆孔抽采量與推進距離、推進速度、抽采時間等抽采參數(shù)進行現(xiàn)場驗證。 理論分析和現(xiàn)場考察結(jié)果表明： 1)首采下層煤時,工作面回風(fēng)巷內(nèi)施工的各個鉆場內(nèi)的下、中和上分層鉆孔與工作面推進均有一個時空關(guān)系,但下分層鉆孔處于裂隙發(fā)育區(qū)段的時間最長,整體抽放效果最好；上分層抽放效果次之,中分層鉆孔效果最差。 2)首采上層煤時,工作面高位鉆孔考察結(jié)果證明鉆孔抽采的適宜層位與前述“三帶”范圍的理論分析基本一致；工作面高位鉆孔抽采效果不佳,同樣表明了尾巷對采空區(qū)瓦斯流場分布的研究是正確的。 通過以上幾個方面的系統(tǒng)研究,掌握了試驗工作面的瓦斯涌出來源,確定了回采工作面采動瓦斯分布規(guī)律、頂板走向高位鉆孔與工作面回采的時空演化關(guān)系和頂板走向高位鉆孔合理化參數(shù),總結(jié)形成了適合五虎山煤礦開采條件下的瓦斯治理技術(shù),為該礦回采空間的瓦斯治理提供了技術(shù)支持。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TD712.5

【參考文獻】

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1 梁運培;鄰近層卸壓瓦斯越流規(guī)律的研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2000年01期

2 聶百勝,何學(xué)秋,王恩元;瓦斯氣體在煤孔隙中的擴散模式[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2000年05期

3 徐華禮,周維軍,謝法桐,王志宏;優(yōu)化高位鉆孔參數(shù) 提高瓦斯抽放率[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2001年S1期

4 寇曉明,馬忠軍,邵柏庫,胡效康,張蓀茗;采動壓力影響區(qū)瓦斯抽放鉆孔的布置及參數(shù)選擇[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2003年04期

5 曹書亮,聶政,何建華,嚴(yán)濤,儲德賓;高瓦斯工作面瓦斯綜合治理技術(shù)探討[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2003年S1期

6 李軍;優(yōu)化鉆孔參數(shù)提高采煤面瓦斯抽放效果[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2003年S1期

7 賈良倫;瓦斯抽放鉆孔封孔長度的確定與實踐[J];煤炭工程師;1998年02期

8 齊慶杰,馮圣洪,白福臣,黃伯軒;采場三維穩(wěn)定滲流和瓦斯分布的數(shù)學(xué)模型及有限元解法[J];阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1990年03期

9 柏發(fā)松;采空區(qū)瓦斯上浮問題的實驗研究[J];阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1997年04期

10 郭嗣琮,陳剛;不規(guī)則介質(zhì)采場模糊滲流的數(shù)學(xué)模型[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年05期

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本文編號：2325799