本文關(guān)鍵詞：深井高瓦斯工作面采動裂隙演化規(guī)律與卸壓瓦斯綜合治理研究

  更多相關(guān)文章： 深井 采動裂隙 演化 一巷多用 瓦斯富集區(qū)

【摘要】：煤炭作為我國主導(dǎo)能源的地位在相當(dāng)一段時間內(nèi)不可替代。煤炭能否安全高效開采,嚴(yán)重影響我國國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。長期以來,瓦斯事故是危及礦工生命的第一殺手,瓦斯治理也成為世界性難題。目前,我國淺部煤炭資源日漸枯竭,煤層開采向深部進(jìn)行。隨著開懫深度的增加,地應(yīng)力、瓦斯壓力以及含量越來越高,瓦斯涌出量明顯增大,煤與瓦斯突出危險性日趨嚴(yán)重,瓦斯治理的難度越來越大。如果瓦斯綜合治理長期得不到解決,煤炭安全高效開采難以實(shí)現(xiàn)。因此,研究卸壓開采過程中圍巖活動規(guī)律,探究采動裂隙形成和發(fā)育演化過程,確定瓦斯富集區(qū)位置是瓦斯綜合治理的關(guān)鍵。論文以朱集礦千米深井1112(1)工作面為研究對象,采用3DEC數(shù)值模擬結(jié)合相似模擬試驗(yàn)兩種手段,研究了煤層回采期間圍巖破壞特征規(guī)律、垂直應(yīng)力分布、采動裂隙演化過程和特征。模擬結(jié)果表明,直接頂跨落步距為20~21.6m,老頂垮落步距為35~36m,老頂周期來壓步距為10m,巖層破壞呈梯形,向上和向前發(fā)展,巖層下沉量具有不均性;距煤層頂板10倍~15倍采高處橫向裂隙和豎向裂隙發(fā)育充分,工作面邊界距切眼35m處受采動影響較小,瓦斯富集區(qū)位置在豎直方向上距煤層頂板10倍采高處、寬度約為30m,水平距工作面切眼約為15m。根據(jù)數(shù)值模擬和相似模擬試驗(yàn)結(jié)果,并結(jié)合具體實(shí)踐,在距開采煤層頂板上方10倍采高、外錯軌道順槽35m處布置一條多用巷,并提出了“一巷多用”瓦斯治理新模式。根據(jù)工程實(shí)踐表明,1112(1)工作面回風(fēng)量為2100~2751 m3/min,風(fēng)排瓦斯量平均值為10.04m3/min,瓦斯?jié)舛绕骄鶠?.4%,瓦斯抽采率為84.8%,絕對瓦斯涌出量最大為116.27 m3/min,平均為69m3/min,煤炭日產(chǎn)量平均為4746.61t,累計產(chǎn)煤約為234萬t。同時還考察了各抽采方式的瓦斯抽采效果,多用巷平均瓦斯抽采量為22.38 m3/min,占瓦斯抽采總量的40.1%;地面鉆井平均瓦斯抽采量為20.39 m3/min,占36.5%,采空區(qū)埋管和密閉墻瓦斯抽采量分別為3.7 m3/min和9.4 m3/min,分別占6.6%和16.8%。同時,也在多用巷內(nèi)考察了大直徑鉆孔的單孔抽采效果,實(shí)現(xiàn)了單孔抽采瓦斯量為9.84 m3/min、瓦斯?jié)舛葹?8.5%的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了深井高瓦斯工作面煤與瓦斯的安全高效共采。
【關(guān)鍵詞】：深井 采動裂隙 演化 一巷多用 瓦斯富集區(qū)
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD712.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 研究的目的與意義15-17
• 1.2 國內(nèi)外圍巖理論發(fā)展?fàn)顩r17-22
• 1.2.1 國內(nèi)外圍巖破壞假說17-20
• 1.2.2 圍巖裂隙發(fā)展研究20-22
• 1.3 瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r22-25
• 1.3.1 本煤層開采22-23
• 1.3.2 鄰近層瓦斯抽采23-25
• 1.3.3 采空區(qū)瓦斯抽采25
• 1.4 論文研究內(nèi)容與路線25-27
• 1.4.1 研究內(nèi)容25-26
• 1.4.2 研究路線26-27
• 第二章 深井工作面采動裂隙演化規(guī)律數(shù)值模擬研究27-52
• 2.1 3DEC簡介27
• 2.2 模型建立27-35
• 2.2.0 工作面概況27-29
• 2.2.1 數(shù)值模型幾何和力學(xué)參數(shù)29-31
• 2.2.2 數(shù)值模型初始條件和邊界條件31-32
• 2.2.3 數(shù)值模型監(jiān)測點(diǎn)布置32-34
• 2.2.4 煤層開挖數(shù)值計算34-35
• 2.3 深井工作面采動裂隙演化規(guī)律模擬研究35-51
• 2.3.1 煤層開采過程中覆巖垮落特征35-38
• 2.3.2 煤層開挖過程中覆巖應(yīng)力分布規(guī)律數(shù)值模擬38-40
• 2.3.3 頂板巖層在開挖過程中的位移變化40-43
• 2.3.4 工作面邊界受采動影響規(guī)律43-45
• 2.3.5 采動裂隙發(fā)育演化規(guī)律研究45-47
• 2.3.6 瓦斯富集區(qū)位置確定47-51
• 2.4 本章小結(jié)51-52
• 第三章 相似實(shí)驗(yàn)分析52-66
• 3.1 物理模型的建立52-56
• 3.1.1 物理模型52-53
• 3.1.2 監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置53-54
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)過程54-56
• 3.2 上覆巖層破斷垮落特征56-57
• 3.3 覆巖扇形環(huán)狀裂隙區(qū)動態(tài)演化過程及特征分析57-65
• 3.3.1 采場頂板下沉規(guī)律分析57-61
• 3.3.2 裂隙發(fā)育動態(tài)演化規(guī)律61-64
• 3.3.3 采場覆巖裂隙區(qū)域特征64-65
• 3.4 本章小結(jié)65-66
• 第四章 深井高瓦斯工作面瓦斯綜合治理工程實(shí)踐66-84
• 4.1 試驗(yàn)工作面基本概況66-67
• 4.1.1 1112（1）工作面概況66
• 4.1.2 工作面地質(zhì)概況66-67
• 4.2 瓦斯綜合治理設(shè)計67-72
• 4.2.1 多用巷67-71
• 4.2.2 地面鉆井71
• 4.2.3 埋管抽采71
• 4.2.4 順層鉆孔71-72
• 4.3 1112（1）工作面瓦斯抽采方式效果分析72-81
• 4.3.1 多用巷72-77
• 4.3.2 地面鉆井77-80
• 4.3.3 采空區(qū)埋管80-81
• 4.3.4 密閉墻埋管81
• 4.4 瓦斯綜合治理效果分析81-83
• 4.5 本章小結(jié)83-84
• 第五章 結(jié)論與展望84-86
• 5.1 本文主要結(jié)論84-85
• 5.2 研究展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 致謝90-91
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果91

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊科;謝廣祥;;采動裂隙分布及其演化特征的采厚效應(yīng)[J];煤炭學(xué)報;2008年10期

2 彭永偉;齊慶新;汪有剛;鄧志剛;李宏艷;李春睿;;煤體采動裂隙現(xiàn)場實(shí)測及其應(yīng)用研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2010年S2期

3 許家林,錢鳴高,高紅新;采動裂隙實(shí)驗(yàn)結(jié)果的量化方法[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年06期

4 許家林,錢鳴高,高紅新;采動裂隙實(shí)驗(yàn)結(jié)果的量化方法研究[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年05期

5 彭永偉;齊慶新;李宏艷;鄧志剛;;煤體采動裂隙場演化與瓦斯?jié)B流耦合數(shù)值模擬[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年S1期

6 許家林,錢鳴高;巖層采動裂隙分布在綠色開采中的應(yīng)用[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2004年02期

7 王聯(lián);文良兵;蘆程;;煤巖采動裂隙場的成因及其特征分析[J];煤礦現(xiàn)代化;2013年03期

8 張勇;張保;張春雷;趙健健;劉金凱;張世青;;厚煤層采動裂隙發(fā)育演化規(guī)律及分布形態(tài)研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年06期

9 尚權(quán)璽;曹佩昌;張紅濤;;復(fù)雜地形和采動裂隙礦區(qū)的水井施工方法[J];中州煤炭;2008年03期

10 王春曉;陳開巖;郭一鵬;;采動裂隙橢拋帶內(nèi)瓦斯運(yùn)移理論基礎(chǔ)[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報;2011年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 楊科;謝廣祥;;應(yīng)力殼與采動裂隙演化特征及其動態(tài)效應(yīng)[A];煤炭科學(xué)與技術(shù)研究論文集[C];2010年

2 劉勝恩;;煤礦采動裂隙帶探測技術(shù)及應(yīng)用[A];煤礦瓦斯地質(zhì)與抽采利用研究——陜西省煤炭學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（2012）[C];2012年

3 李樹剛;林海飛;成連華;;基于采動裂隙橢拋帶的煤與瓦斯共采機(jī)理[A];安全高效礦井安全保障技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（2011）[C];2011年

4 李樹剛;林海飛;成連華;;采動裂隙橢拋帶中瓦斯?jié)舛确植家?guī)律研究[A];中國煤炭學(xué)會煤礦安全專業(yè)委員會2004年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

5 李樹剛;林海飛;成連華;;基于頂板巷道的采動裂隙橢拋帶內(nèi)瓦斯排放方法[A];煤炭開采新理論與新技術(shù)——中國煤炭學(xué)會開采專業(yè)委員會2006年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

6 侯吉祥;;永定莊礦11號煤層下分層5803巷底板出水的形成機(jī)制[A];煤炭工業(yè)技術(shù)委員會地質(zhì)分會/中國煤炭學(xué)會礦井地質(zhì)專業(yè)委員會2001年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 施偉;《唐山南湖蓄水安全評估報告》通過專家鑒定[N];唐山勞動日報;2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 楊科;圍巖宏觀應(yīng)力殼和采動裂隙演化特征及其動態(tài)效應(yīng)研究[D];安徽理工大學(xué);2007年

2 彭永偉;高強(qiáng)度開采煤體采動裂隙場演化及其與瓦斯流動場耦合作用研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2008年

3 華明國;采動裂隙場演化與瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究及其工程應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 曾正華;基于混沌理論采動裂隙特征研究[D];貴州大學(xué);2016年

2 陳洋洋;深井高瓦斯工作面采動裂隙演化規(guī)律與卸壓瓦斯綜合治理研究[D];安徽建筑大學(xué);2016年

3 李煥;綜放面采動裂隙橢拋帶中瓦斯運(yùn)移規(guī)律應(yīng)用研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

4 林海飛;采動裂隙橢拋帶中瓦斯運(yùn)移規(guī)律及其應(yīng)用分析[D];西安科技大學(xué);2004年

5 姬俊燕;近距離煤層群采動裂隙發(fā)育演化規(guī)律及其瓦斯抽采技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2014年

6 袁本慶;近距離厚煤層采場底板巖體應(yīng)力分布及采動裂隙演化規(guī)律研究[D];安徽理工大學(xué);2012年

7 崔光磊;特厚煤層采動裂隙場演化與地面鉆井產(chǎn)氣規(guī)律[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號：555526