八连城煤矿瓦斯危险性评价及防治效果模拟

论文摘要

瓦斯灾害每年都造成非常严重的人员伤亡和经济损失,为了预防和防止瓦斯灾害的发生,需要对瓦斯的危险性作出评价。瓦斯地质图是瓦斯地质成果的具体体现,包含内容丰富,是分析瓦斯分布与瓦斯突出分布特点、研究瓦斯分布规律、瓦斯开发利用评价和开展煤与瓦斯突出区域性预测的重要图件,可用来分析评价矿井的瓦斯危险性。本文运用瓦斯地质编图的方法分析八连城煤矿的瓦斯危险性,并提出瓦斯抽采方案来治理矿井瓦斯灾害,最后用数值模拟软件模拟瓦斯抽放的效果。本文的主要研究包括：(1)研究八连城煤矿的瓦斯地质规律。分析矿区的地质构造演化规律及分布特征,研究断层、褶皱、顶底板岩性、岩浆岩侵入和岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响。(2)研究八连城煤矿的瓦斯赋存规律。采用多元线性回归分析法预测八连城煤矿瓦斯含量,根据瓦斯含量计算煤层瓦斯压力,使用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量,用单项指标法预测矿井的煤与瓦斯突出危险性,并计算矿井的煤层气资源量。画出瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯涌出量的等值线,结合现场实测数据及瓦斯的地质规律做出矿井瓦斯地质图。(3)基于瓦斯地质图的结果,评价矿井瓦斯危险性,根据工作面瓦斯来源提出高位钻孔抽放采空区瓦斯的治理方案。研究采空区裂隙的空间结构简化模型,并运用数值模拟软件COMSOL模拟瓦斯抽放的效果。

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Abstract

第1章绪论

1.1 立项依据及研究意义

1.2 瓦斯危险性概述

1.3 国内外现有研究成果综述

1.3.1 煤与瓦斯突出机理研究现状

1.3.2 煤与瓦斯突出预测研究现状

1.3.3 瓦斯地质编图研究现状

1.3.4 瓦斯抽放研究现状

1.4 本文研究思路及主要工作

1.4.1 研究思路

1.4.2 主要工作

第2章煤层瓦斯赋存规律

2.1 瓦斯赋存逐级控制理论

2.2 影响瓦斯赋存的地质条件

2.2.1 含煤岩系沉积环境与瓦斯分布

2.2.2 煤的变质程度

2.2.3 煤层围岩岩性组合对瓦斯影响

2.2.4 地质构造

2.2.5 煤层埋藏深度

2.2.6 水文地质条件对瓦斯影响

2.2.7 岩浆岩侵入对瓦斯的影响

2.3 煤层瓦斯赋存特征

2.3.1 煤层瓦斯赋存状态

2.3.2 瓦斯吸附解吸特征

2.4 煤层瓦斯含量预测

2.4.1 煤层瓦斯含量

2.4.2 影响瓦斯含量的影响因素

2.4.3 煤层瓦斯含量预测

2.5 煤层瓦斯压力

2.6 矿井瓦斯涌出量

2.6.1 矿井瓦斯涌出量

2.6.2 瓦斯涌出量预测

2.7 矿井瓦斯地质图

2.7.1 矿井瓦斯地质图编图原理和目的

2.7.2 矿井瓦斯地质图的内容

2.8 本章小结

第3章八连城煤矿瓦斯地质图

3.1 八连城煤矿简介

3.2 地质构造及控制特征

3.2.1 矿区地质构造演化及分布特征

3.2.2 井田地质构造及分布特征

3.2.3 构造煤发育及分布特征

3.2.4 地质构造对瓦斯赋存的控制

3.3 矿井瓦斯地质规律

3.3.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响

3.3.2 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响

3.3.3 岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响

3.4 瓦斯含量预测

3.4.1 瓦斯含量实测值

3.4.2 瓦斯含量预测值

3.5 矿井瓦斯涌出量预测

3.5.1 矿井瓦斯涌出量资料统计

3.5.2 矿井瓦斯抽采资料统计

3.5.3 矿井瓦斯涌出量预测

3.6 煤层气资源量预测

3.7 煤与瓦斯突出危险性分析

3.7.1 单项指标测定结果

3.7.2 煤层突出危险性分析

3.8 矿井瓦斯地质图

3.8.1 Surfer 8.0简介

3.8.2 矿井瓦斯地质图编制

3.9 本章小结

第4章八连城煤矿瓦斯灾害治理

4.1 瓦斯抽放的必要性及可行性

4.1.1 瓦斯抽放的必要性

4.1.2 瓦斯抽放的可行性

4.2 高位钻孔抽放采空区瓦斯

4.2.1 工作面瓦斯来源构成

4.2.2 高位钻孔抽放采空区瓦斯

4.3 采动裂隙带空间形状

4.3.1 关键层判别条件

4.3.2 采动裂隙带空间结构简化模型

4.4 采动裂隙参数

4.4.1 采动裂隙高度

4.4.2 走向长度

4.4.3 倾向宽距

4.5 多孔介质性质

4.6 本章小结

第5章瓦斯防治效果模拟分析

5.1 COMSOL Multiphysics简介

5.2 瓦斯抽放数值建模

5.2.1 瓦斯运移方程

5.2.2 计算模型及方案

5.3 瓦斯抽放数值模拟结果分析

5.4 本章小结

第6章结论

参考文献

致谢

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