本文關鍵詞：羊東礦采空區(qū)頂板垮落模擬實驗及瓦斯抽采的研究

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【摘要】：在地下煤炭資源的開采過程中如何有效的抽排煤層中所含的瓦斯成為保障煤炭安全生產,降低采煤對環(huán)境污染的重要問題。在傳統的瓦斯抽放方案中,直接向外部排放瓦斯對于大氣的影響較大,這與當前我國生態(tài)化發(fā)展與綠色經濟的發(fā)展理念不相符合。同時,在瓦斯的抽放過程中所產生的各類安全隱患,也成為我國煤炭開采行業(yè)健康發(fā)展的“瓶頸”問題。針對煤炭開采中瓦斯處理上的難題,國內外學術界和工程界均進行了大量的探索,提出了瓦斯采抽技術。雖然在處理煤炭開采過程中的瓦斯問題上有了一定的技術進步,但是,受到瓦斯自身分布、運移以及賦存等多因素的影響。要實現對瓦斯分布及其運移規(guī)律進行準確的計算則存在較大的現實難度。本文在前人研究基礎上提出了適用于煤礦瓦斯抽采指標考核要求的瓦斯抽采分類方法,即采前抽采、采中抽采和采后抽采。對各種抽采方法的基礎理論進行了簡要論述,并給出了羊東礦萬斯采抽具體的設計方法和技術參數。通過羊東礦實例重點介紹了采前抽采煤層瓦斯的區(qū)域性瓦斯抽采方法。同時,在研究中從羊東礦礦井內部的實際出發(fā),在理論分析的基礎上借助數學模型和實驗室模擬等方式對羊東礦內的瓦斯賦存、運移等自然特征進行了模擬分析,并結合現場實測進行校正檢驗。從而系統的分析與闡述了羊東礦瓦斯在受采后的運移規(guī)律,及其采抽策略為推動羊東礦煤炭的安全生產與生態(tài)開采提供決策支持。
【關鍵詞】：羊東礦 瓦斯 采空區(qū) 采抽技術
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 國內外研究現狀11-12
• 1.3 研究方法及創(chuàng)新之處12-13
• 1.3.1 研究方法12
• 1.3.2 論文的創(chuàng)新之處12-13
• 1.4 本章小結13-14
• 第2章 礦井瓦斯采抽的相關理論基礎14-17
• 2.1 煤層瓦斯賦存及其流動14-15
• 2.1.1 煤層瓦斯生產及賦存狀態(tài)14
• 2.1.2 瓦斯在煤層中的運動及流通14-15
• 2.2 煤層瓦斯抽放15-16
• 2.2.1 瓦斯抽放的目的和作用15
• 2.2.2 礦井煤層瓦斯抽放的可行性15-16
• 2.2.3 瓦斯抽放的程序16
• 2.3 本章小結16-17
• 第3章 煤層瓦斯抽放系統的確立17-22
• 3.1 瓦斯抽放的影響因素分析17-21
• 3.1.1 煤層瓦斯含量17-19
• 3.1.2 瓦斯壓力19-20
• 3.1.3 煤層瓦斯涌出量20
• 3.1.4 煤層透氣性系數20-21
• 3.2 本章小結21-22
• 第4章 羊東礦瓦斯運移規(guī)律22-33
• 4.1 羊東礦基本地質情況22-27
• 4.1.1 礦區(qū)地理位置22
• 4.1.2 礦區(qū)地質概況22-27
• 4.2 羊東礦瓦斯賦存情況27-29
• 4.3 羊東礦2#煤層基本概況及采煤工藝29-32
• 4.4 本章小結32-33
• 第5章 采空區(qū)瓦斯運移基本特性33-42
• 5.1 采空區(qū)瓦斯來源分析33-34
• 5.1.1 采空區(qū)中瓦斯的主要來源33
• 5.1.2 采空區(qū)中鄰近層瓦斯涌入機制33-34
• 5.2 采空區(qū)垮落巖體特性34-37
• 5.2.1 采空區(qū)損傷演化特征34-35
• 5.2.2 采空區(qū)垮落巖體碎脹特征35-37
• 5.2.3 采空區(qū)瓦斯?jié)B流特性37
• 5.3 多孔介質的基本性質37-39
• 5.3.1 多孔介質的孔隙性37-38
• 5.3.2 多孔介質的壓縮性38-39
• 5.4 多孔介質中氣體的流動特性39-41
• 5.4.1 多孔介質中氣體流動狀態(tài)39
• 5.4.2 多孔介質中氣體流動力學特征39-40
• 5.4.3 多孔介質中氣體流動質量守恒規(guī)律40
• 5.4.4 達西定律在氣體流動中的應用40-41
• 5.5 本章小結41-42
• 第6章 羊東礦采空區(qū)巖層垮落相似模擬研究42-68
• 6.1 相似模擬實驗簡介42-43
• 6.2 模型設計43-45
• 6.2.1 原型條件43-44
• 6.2.2 相似參數確定44-45
• 6.2.3 模型尺寸圖45
• 6.3 模型鋪設45-50
• 6.3.1 模型材料的配比45-48
• 6.3.2 模型的鋪設工藝48-50
• 6.4 數據監(jiān)測50-55
• 6.4.1 應變儀的應用50-51
• 6.4.2 光柵應變計及壓力盒的設置51-54
• 6.4.3 全站儀的使用54-55
• 6.5 模型的加載55-56
• 6.6 模型的開挖56
• 6.7 實驗結果分析56-66
• 6.7.1 頂板垮落情況56-60
• 6.7.2 覆巖應力破壞范圍60-62
• 6.7.3 覆巖垂直移動分析62-66
• 6.7.3.1 水平測線上測點的垂直位移分析62-64
• 6.7.3.2 豎直測線上測點的垂直位移分析64-66
• 6.8 采空區(qū)“豎三帶”的劃分66-67
• 6.9 本章小結67-68
• 第7章“三帶”數值模擬68-72
• 7.1 物理模型的劃分68
• 7.2 參數選取及塊體劃分68-69
• 7.3 巖層移動分析69-70
• 7.4 巖層受力分析70-71
• 7.5“三帶”高度的確定71-72
• 7.6 本章小結72
• 第8章 高位鉆孔優(yōu)化設計方案72-77
• 8.1 冒落帶和裂隙帶高度優(yōu)化取值72-73
• 8.2 頂板鉆孔參數設計73
• 8.3 高位鉆場優(yōu)化73-74
• 8.4 高位鉆孔施工設計參數74-75
• 8.5 應用效果75
• 8.6 本章小結75-77
• 結論與展望77-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-82
• 作者簡介82
• 發(fā)表論文82-83

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