煤炭資源是我國能源消費中最重要的組成部分。高瓦斯、突出煤礦在地下開采時,可能發(fā)生瓦斯災害、水災、火災、頂板事故等災害,其中以瓦斯災害最為嚴重,它的發(fā)生將造成極大的生命安全威脅、無法挽回的財產損失和極壞的社會不良效應。因此,煤礦安全生產中,礦井的瓦斯防治工作必須擺在首位。與此同時,瓦斯作為一種清潔能源,在我國提倡開發(fā)利用新能源的大背景下,它的開采利用也有廣闊的前景。煤礦企業(yè)治理瓦斯的最有效方式是瓦斯抽采。目前,瓦斯抽采兼顧礦井瓦斯治理與瓦斯抽采利用,是煤礦安全生產、節(jié)能環(huán)保的重要舉措。我國各大礦區(qū)普遍存在以突出煤層群賦存特征的礦井。科研工作者經過數年的理論、試驗和現(xiàn)場相結合的研究,探索了一系列行之有效的瓦斯治理方法。在貴州喀斯特地形地貌的特殊條件下,煤層賦存條件復雜,斷層、構造、巖溶發(fā)育,煤層賦存不穩(wěn)定,瓦斯含量較高,開采難度增大,礦井瓦斯抽采治理難度增高,特別以近距離突出煤層群開采為甚。近距離突出煤層群開采過程中,由于上覆和下伏煤巖體與開采層之間的距離很近,涌向回采工作面及采空區(qū)瓦斯量較大,極易造成上隅角瓦斯積聚、超限而影響生產,同時,煤巷掘進過程中條帶瓦斯抽采困難,這些都嚴重影響了煤... 

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 煤巖體采動條件下應力、裂隙分布規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.2 煤巖體采動條件下瓦斯運移規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.3 煤巖體瓦斯抽采技術研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內容與方法
    1.4 研究技術路線
    1.5 本章小結
2 上覆和下伏煤巖體采動應力及裂隙發(fā)育規(guī)律研究
    2.1 煤巖體應力分布
        2.1.1 原始應力狀態(tài)
        2.1.2 上覆和下伏煤巖體采動應力狀態(tài)
    2.2 上覆煤巖體采動應力及裂隙分布
        2.2.2 上覆煤巖體采動應力分布
        2.2.3 上覆煤巖體采動裂隙發(fā)育
    2.3 下伏煤巖體采動應力、裂隙分布特征
        2.3.1 下伏煤巖體應力分布
        2.3.2 采動條件下下伏煤巖體裂隙發(fā)育規(guī)律及分帶
        2.3.3 下伏煤巖體采動條件下最大破壞深度分析
        2.3.4 下伏煤巖體采動條件下底鼓量計算
    2.4 本章小結
3 上覆和下伏煤巖體采動條件下移動變形特征模擬研究
    3.1 軟件簡介
    3.2 掘進工作面開挖模擬
        3.2.1 掘進工作面數值模型的建立
        3.2.2 掘進工作面開挖數值結果及分析
    3.3 回采工作面回采模擬
        3.3.1 回采工作面數值模型的建立
        3.3.2 回采工作面數值模擬結果及分析
    3.4 本章小結
4 上覆和下伏煤巖體采動條件下瓦斯運移規(guī)律
    4.1 瓦斯賦存特征
        4.1.0 煤層瓦斯賦存
        4.1.1 礦區(qū)煤層瓦斯賦存及構造控制
        4.1.2 礦井煤層瓦斯賦存
    4.2 上覆和下伏煤巖體卸壓瓦斯流動規(guī)律
        4.2.1 卸壓瓦斯流態(tài)
        4.2.2 卸壓瓦斯流動作用原理
        4.2.3 卸壓瓦斯的升浮特性
    4.3 回采工作面卸壓瓦斯流動規(guī)律
        4.3.1 卸壓瓦斯在上覆煤巖體“豎三帯”和“橫三區(qū)”運移規(guī)律
        4.3.2 卸壓瓦斯在下伏煤巖體瓦斯流動規(guī)律
            4.3.2.1 下伏煤巖體卸壓瓦斯流動特征
            4.3.2.2 煤層透氣性的影響變化
    4.4 卸壓瓦斯流動方程
        4.4.1 采動卸壓瓦斯流動連續(xù)性方程
        4.4.2 采動卸壓瓦斯流動運動方程
        4.4.3 采動卸壓瓦斯流動狀態(tài)方程
        4.4.4 煤層瓦斯含量方程
    4.5 上覆和下伏煤巖體采動條件下瓦斯運移規(guī)律數值模擬研究
        4.5.1 FLUENT數值模擬軟件簡介
        4.5.2 采動卸壓瓦斯在煤巖體裂隙中的流動特性
        4.5.3 數值模擬參數的確定
            4.5.3.1 模型假設
            4.5.3.2 瓦斯主要來源
            4.5.3.3 瓦斯源劃分及瓦斯源項確定
            4.5.3.4 邊界條件的確定
    4.6 不同抽采條件下采動卸壓瓦斯運移規(guī)律數值模擬結果及分析
        4.6.1 物理模型建立
        4.6.2 采空區(qū)埋管抽采時卸壓瓦斯運移規(guī)律
        4.6.3 采空區(qū)埋管+高位鉆孔抽采時卸壓瓦斯運移規(guī)律
        4.6.4 抽采效果對比分析
    4.7 本章小節(jié)
5 上覆高位鉆孔及煤層瓦斯抽采鉆孔參數優(yōu)化研究
    5.1 鉆孔瓦斯抽采流動模型
        5.1.1 模型假設和建立
        5.1.2 控制方程
    5.2 抽采鉆孔影響因素模擬研究
        5.2.1 抽采負壓
        5.2.2 抽采鉆孔直徑
        5.2.3 抽采鉆孔長度
    5.3 基于抽采達標的抽采有效半徑試驗研究
        5.3.1 基于抽采達標的預抽率
        5.3.2 9#煤穿層鉆孔抽采半徑試驗研究
        5.3.3 9#煤順層鉆孔抽采半徑試驗研究
    5.4 回采工作面高位鉆孔抽采布置參數優(yōu)化試驗研究
        5.4.1 高位鉆孔參數
        5.4.2 高位鉆孔抽采瓦斯數據分析
    5.5 本章小節(jié)
6 典型采掘工作面瓦斯抽采治理技術研究及應用
    6.1 采掘工作面瓦斯抽采治理技術研究
        6.1.1 礦井基本概況
        6.1.2 瓦斯抽采治理
    6.2 現(xiàn)場應用效果
        6.2.1 5912 工作面抽采效果考察
        6.2.2 抽采指標考察
    6.3 本章小節(jié)
7 結論與展望
    7.1 主要結論
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 不足與展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3705539