余吾煤業(yè)礦井為高瓦斯礦井,其主采3#煤層具有低透氣、難抽放等特點,同時綜采放頂采煤方式的推廣應(yīng)用使得工作面采高大、采空區(qū)遺煤多,從而出現(xiàn)了瓦斯涌出量大、濃度高等威脅煤礦生產(chǎn)安全的情況,其中上隅角瓦斯?jié)舛瘸迒栴}尤為突出。針對上述問題,本文以N1101工作面為研究對象,在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上分析了采空區(qū)的形成過程,包括其空間特征、采場“三帶”和“三區(qū)”的劃分依據(jù)及裂隙發(fā)育分布規(guī)律。根據(jù)3#煤層實際地質(zhì)情況建立煤巖層3D幾何模型,利用FLAC3D對工作面推進過程中煤巖層的變形及塑性破壞情況進行模擬,揭示了采動覆巖應(yīng)力場、裂隙場的分布演化機理�；诙嗫捉橘|(zhì)滲流理論,闡述了采空區(qū)瓦斯賦存涌出運移規(guī)律,對工作面和采空區(qū)涌出量、瓦斯源項、多孔介質(zhì)粘性系數(shù)等參數(shù)進行計算。基于理論分析和工作面實際工況,建立CFD采空區(qū)三維模型,利用FLUENT模擬了“U”型通風(fēng)方式下未抽采時的采空區(qū)流場及瓦斯?jié)舛确植记闆r,綜合分析了工作面漏風(fēng)對于采空區(qū)瓦斯的影響以及上隅角瓦斯?jié)舛瘸薜脑?說明對采空區(qū)瓦斯進行抽采必不可少。利用FLUENT研究了高抽巷抽采和預(yù)埋立管抽采對采空區(qū)流場及瓦斯?jié)舛鹊挠绊懸?guī)律,分別模擬了高抽巷在不同垂距和平距下以及預(yù)埋立管在不同埋管間距下的抽采情況,分析高抽巷和埋管的空間位置對抽采效果的影響,從中總結(jié)規(guī)律并提出最合適的抽采布置參數(shù),即針對余吾煤業(yè)N1101工作面,高抽巷距頂板垂直距離30m~40m時和距回風(fēng)巷平距10m~20m時抽采效果為最佳,埋管的最佳間距為20m。通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),對抽采方式的有效性和合理性進行工程驗證,為余吾煤業(yè)采空區(qū)瓦斯抽采系統(tǒng)的優(yōu)化提供借鑒。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD712.6
【部分圖文】：

1.1 概述（Introduction）煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源，在貧油、少氣、富煤的能源結(jié)構(gòu)下，我國煤炭資源與其他一次能源相比，已探明的儲量占到了能源總量的 85％[1-4]。2018 中國國際礦業(yè)大會上正式發(fā)布的，由自然資源部編制的《中國礦產(chǎn)資源報告 2018》顯示，截止到 2017 年底，我國煤炭查明資源儲量為 16666.73 億噸，仍有較高的增長趨勢[5]。這都意味著在很長一段時間內(nèi)，即使國家出臺了一些煤礦去產(chǎn)能的政策，煤炭仍將是我國能源供需的先頭兵[6-7]。表 1-1 主要礦產(chǎn)資源查明儲量Table 1-1 Identified reserves of major mineral resources序號 礦產(chǎn) 單位 2016 年 2017 年 增減變化，％1 煤炭 億噸 15980.01 16666.73 4.32 石油 億噸 35.01 35.42 1.23 天然氣 億立方米 54365.46 55220.96 1.64 煤層氣 億立方米 3344.04 3025.36 -9.55 頁巖氣 億立方米 1224.13 1982.88 62.0

到的采空區(qū)瓦斯涌出量、煤巖體碎脹系數(shù)、孔隙率、滲透率等相關(guān)參數(shù)FLUENT 分別對采空區(qū)未抽采和有高抽巷抽采情況下瓦斯的濃度和流場進行模擬，在此基礎(chǔ)上研究高抽巷位于不同高度和平距時的抽采效果從抽巷最優(yōu)的空間布置位置。針對上隅角瓦斯仍時有超限的情況，進一步區(qū)預(yù)埋立管抽采數(shù)值模擬研究，得出埋管抽采及埋管間距不同對采空區(qū)的影響規(guī)律，確定最佳的埋管間距。最后通過實測瓦斯?jié)舛�、抽采流量不同的抽采方式和模擬結(jié)果的優(yōu)效性進行檢驗。.2 技術(shù)路線本文根據(jù)理論和數(shù)值模擬分析得出采空區(qū)的空間特征及其賦存瓦斯涌律，以此為基礎(chǔ)將采空區(qū)視為多孔介質(zhì)，分析計算相關(guān)參數(shù)并利用 FLU采空區(qū)未抽采、高抽巷抽采及埋管抽采作用下瓦斯的分布情況，分析工、不同抽采方式及抽采口空間位置對采空區(qū)瓦斯?jié)舛燃傲鲌龅挠绊懸?guī)律出最佳抽采方案實現(xiàn)采空區(qū)高效抽采，最后進行了現(xiàn)場實測驗證抽采的技術(shù)路線如下圖所示：

裂隙帶本煤層采空區(qū)自然堆積區(qū) 圖 2-1 采空區(qū)Figure 2-1 Sketch of spa2.2.4 裂隙發(fā)育及分布特點裂隙帶由上覆巖層受采動影響發(fā)生機理的不同以及大量數(shù)值模擬和相似模向破斷裂隙兩種，前者主要引起原始吸為釋放出來的瓦斯提供上浮運移的通道

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本文編號：2829405