本文關(guān)鍵詞：高瓦斯首采工作面裂隙帶鉆場及煤層鉆孔多位聯(lián)合抽采技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高瓦斯煤層首采工作面,存在諸多不確定因素,可供參考的工程范例較少,為瓦斯的防治工作增加了難度。文中以余吾煤業(yè)首采工作面N2105為工程背景,從上覆巖層組合與頂?shù)装鍘r性,覆巖卸壓移動機(jī)理,和“兩帶”分布規(guī)律三個方面分析了采場覆巖移動規(guī)律,從煤體瓦斯流動和采空區(qū)瓦斯流動兩個方面分析了采場瓦斯運(yùn)移規(guī)律；采用通用離散元程序UDEC2D,依據(jù)N2105工作面頂?shù)装鍘r層分布,建立采場走向和傾向數(shù)值計算模型,用走向模型分析覆巖采動裂隙演化規(guī)律,及煤體內(nèi)采動力學(xué)特征,傾向模型判斷覆巖卸壓穩(wěn)定后裂隙發(fā)育良好區(qū)域分布,為工作面本煤層鉆孔和裂隙帶鉆場布置參數(shù)確定奠定了基礎(chǔ)；通過對鉆孔瓦斯抽采原理和采場瓦斯富集規(guī)律的分析,構(gòu)建了工作面多位聯(lián)合瓦斯抽采模式；研究確定了本煤層瓦斯抽采鉆孔和裂隙帶瓦斯抽采鉆場布置的關(guān)鍵參數(shù),并進(jìn)行了工程試驗(yàn),取得了以下結(jié)論： 1)采場覆巖伴隨頂板的來壓現(xiàn)象,采動裂隙逐步向高層位發(fā)育,隨采動范圍擴(kuò)大,采空區(qū)冒落巖層趨于被壓實(shí),裂隙發(fā)育達(dá)到最高層位。 2)采動影響下二次應(yīng)力重新分布的過程中,工作面前方煤體內(nèi)承受壓應(yīng)力瞬間由原始狀態(tài)應(yīng)力迅速增高,當(dāng)達(dá)到煤體自身強(qiáng)度極限時發(fā)生破壞,應(yīng)力減小至殘余應(yīng)力,并產(chǎn)生“讓壓”現(xiàn)象,應(yīng)力峰值點(diǎn)逐漸向深部轉(zhuǎn)移。 3)覆巖裂隙發(fā)育良好區(qū)域：采空區(qū)上下端頭向內(nèi)0-50m和煤層頂板巖層30～50m范圍空間交匯處。 4)由工作面裂隙帶鉆場和煤層鉆孔多位聯(lián)合瓦斯抽采理論體系和技術(shù)體系,構(gòu)建了多位聯(lián)合瓦斯抽采模式。 5)采用增加煤層鉆孔覆蓋率和利用“卸壓增滲”的效應(yīng)的方法提高本煤層抽采率；確定了裂隙帶抽采鉆場終孔位置為煤層頂板35-40m,回風(fēng)順槽側(cè)鉆場間距40m,膠帶順槽側(cè)鉆場間距80m,協(xié)同攔截高位環(huán)形裂隙圈中聚積的瓦斯。 6)煤層瓦斯的抽采受到工作面推進(jìn)速度的影響,適當(dāng)增加推進(jìn)速度利于瓦斯排放,對于工作面安全管理有積極的意義。 7)N2105工作面初采期間,裂隙帶鉆場抽采瓦斯量處較低水平,隨推進(jìn)距增加,覆巖裂隙逐漸發(fā)育,瓦斯抽采量隨之增加,累積推進(jìn)達(dá)100-120m之間,采空區(qū)壓實(shí)區(qū)形成,50#鉆場抽采瓦斯純量達(dá)10m3/min,高位鉆場發(fā)揮最大效用,覆巖裂隙發(fā)育范圍達(dá)到最高層位。 8)首采工作面最為突出問題是順利渡過初采期,提出采空區(qū)內(nèi)壓實(shí)區(qū)形成為初采困難期結(jié)束標(biāo)志,并給出了相關(guān)建議。
【關(guān)鍵詞】：首采工作面 卸壓移動 裂隙演化 瓦斯抽采技術(shù) 初采期
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 選題背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 采動覆巖移動規(guī)律研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 瓦斯流動理論研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 礦井瓦斯抽采現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線15-18
• 1.3.1 研究內(nèi)容15-16
• 1.3.2 技術(shù)路線16-18
• 第二章 采場覆巖移動與瓦斯流動規(guī)律18-38
• 2.1 試驗(yàn)工程概況18-20
• 2.1.1 礦井概況18
• 2.1.2 試驗(yàn)工作面概況18-20
• 2.2 采場覆巖組合與巖性分析20-25
• 2.2.1 直接頂20-21
• 2.2.2 基本頂21-24
• 2.2.3 關(guān)鍵層24-25
• 2.3 覆巖卸壓移動機(jī)理25-27
• 2.3.1 應(yīng)力轉(zhuǎn)移25-26
• 2.3.2 采場應(yīng)力分布26-27
• 2.4 覆巖“兩帶”分布27-31
• 2.4.1 巖體破壞本構(gòu)模型27-29
• 2.4.2 冒落帶與裂隙帶29-31
• 2.4.3 高位環(huán)形裂隙圈31
• 2.5 煤體中瓦斯流動規(guī)律31-33
• 2.5.1 煤體原生特性31-32
• 2.5.2 煤體內(nèi)瓦斯流動規(guī)律32-33
• 2.6 采空區(qū)中瓦斯流動規(guī)律33-35
• 2.6.1 采空區(qū)特性33-34
• 2.6.2 采空區(qū)中瓦斯流動規(guī)律34-35
• 2.7 小結(jié)35-38
• 第三章 圍巖采動影響數(shù)值模擬38-56
• 3.1 離散元法基本原理及UDEC2D介紹38-42
• 3.1.1 離散元法基本原理38-40
• 3.1.2 UDEC~(2D)數(shù)值計算原理40-41
• 3.1.3 UEDC~(2D)應(yīng)用領(lǐng)域41-42
• 3.2 數(shù)值模型建立42-47
• 3.2.1 幾何邊界條件42-43
• 3.2.2 巖體基礎(chǔ)參數(shù)確定43-45
• 3.2.3 初始條件45-46
• 3.2.5 走向和傾向模型46-47
• 3.3 模擬結(jié)果分析47-55
• 3.3.1 采場裂隙演化分析47-50
• 3.3.2 煤體內(nèi)采動應(yīng)力特征50-53
• 3.3.3 采空區(qū)應(yīng)力分布特征分析53-55
• 3.4 小結(jié)55-56
• 第四章 工作面瓦斯抽采技術(shù)研究56-62
• 4.1 鉆孔瓦斯抽采技術(shù)原理56-58
• 4.1.1 本煤層鉆孔抽采技術(shù)56-57
• 4.1.2 裂隙帶鉆孔抽采技術(shù)57-58
• 4.2 采場瓦斯富集規(guī)律58-59
• 4.2.1 工作面煤體瓦斯排放規(guī)律58-59
• 4.2.2 采空區(qū)瓦斯富集規(guī)律59
• 4.3 工作面多位聯(lián)合瓦斯抽采模式59-61
• 4.3.1 工作面多位聯(lián)合瓦斯抽采理論體系59-60
• 4.3.2 工作面多位聯(lián)合瓦斯抽采技術(shù)體系60-61
• 4.4 小結(jié)61-62
• 第五章 工程試驗(yàn)62-76
• 5.1 抽采系統(tǒng)建立62-66
• 5.1.1 本煤層鉆孔布置62-63
• 5.1.2 裂隙帶鉆場布置63-66
• 5.2 工程試驗(yàn)效果分析66-73
• 5.2.1 本煤層抽采分析66-67
• 5.2.2 裂隙帶瓦斯抽采分析67-73
• 5.2.3 相關(guān)建議73
• 5.3 小結(jié)73-76
• 第六章 結(jié)論76-78
• 6.1 主要結(jié)論76-77
• 6.2 不足與展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84-86
• 在校期間研究成果86

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李付濤;楊勝強(qiáng);程濤;;綜放工作面初采期頂板沉降對瓦斯涌出特征的影響[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2011年03期

2 陳曉祥;謝文兵;荊升國;魏文政;;數(shù)值模擬研究中采動巖體力學(xué)參數(shù)的確定[J];采礦與安全工程學(xué)報;2006年03期

3 宋占有;;酸刺溝礦首采面深孔預(yù)裂爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)[J];煤礦開采;2010年04期

4 陳曉祥;謝文兵;;采礦過程數(shù)值模擬模型左右邊界的確定[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2007年04期

5 劉杰;宋金旺;;塔山礦復(fù)雜特厚煤層綜放首采面礦壓規(guī)律[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2008年10期

6 章夢濤;王景琰;;采場空氣流動狀況的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法[J];煤炭學(xué)報;1983年03期

7 孫培德;;煤層瓦斯流場流動規(guī)律的研究[J];煤炭學(xué)報;1987年04期

8 陳忠輝,謝和平,李全生;長壁工作面采場圍巖鉸接薄板組力學(xué)模型研究[J];煤炭學(xué)報;2005年02期

9 翟英達(dá);康立勛;朱德仁;;塊裂結(jié)構(gòu)巖體中的三維應(yīng)力傳遞[J];煤炭學(xué)報;2008年02期

10 姜福興;孔令海;劉春剛;;特厚煤層綜放采場瓦斯運(yùn)移規(guī)律[J];煤炭學(xué)報;2011年03期

  本文關(guān)鍵詞：高瓦斯首采工作面裂隙帶鉆場及煤層鉆孔多位聯(lián)合抽采技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：344651