急倾斜煤层采空区瓦斯抽采技术的研究

论文摘要

本论文根据急倾斜煤层（倾角＞45°）的采空区的顶板应力分布情况、顶板覆岩的垮落规律和采空区冒落矸石的分布情况,得出在急倾斜煤层采空区内没有采动裂隙“0”形圈,并结合渗流理论,分析得出急倾斜煤层采空区内的瓦斯流动状态。根据急倾斜煤层采空区上方“三带”的分布特点,针对沿沟矿32801采面的实际情况,分析该采面的顶板垮落规律,采用理论计算的方法,得出该采面钻场间钻孔的合理压茬长度,采用RFPA2D软件对32801采面采空区覆岩进行数值模拟,分析其采空区采动裂隙的分布和发展情况,为在现场施工试验钻孔提供指导依据。在该采面回风巷施工试验抽采钻孔后,对抽采钻孔的流量、浓度进行调研和分析,摸清该采空区瓦斯赋存情况。在前人对大倾角煤层采空区冒落带进行分析的基础上,最终确定了顶板走向钻孔的终孔层位、钻场间距以及钻孔施工的角度、方位、长度等参数,从而进行最有效的瓦斯抽采。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 瓦斯抽采量情况
• 1.2.1 国外抽采量情况
• 1.2.2 国内抽采量情况
• 1.3 国内外采空区瓦斯抽采研究现状
• 1.4 采空区瓦斯抽采
• 1.4.1 采空区瓦斯的来源、危害
• 1.4.2 采空区瓦斯抽采目的
• 1.4.3 目前采空区瓦斯抽采存在的问题
• 1.4.4 适宜于采空区瓦斯抽采的条件
• 1.4.5 采空区瓦斯抽采的方法
• 1.4.6 采空区瓦斯抽采的布置形式
• 1.4.7 抽采过程中存在的问题和注意事项
• 1.5 研究内容和方法
• 2 采空区瓦斯流动规律
• 2.1 采空区的空隙情况
• 2.2 采空区渗流理论基础
• 2.2.1 孔隙性
• 2.2.2 岩石（岩体）的裂隙结构
• 2.2.3 流体的性质
• 2.3 采空区渗流方程
• 2.3.1 流体在多孔介质中的运动方程（达西定律）
• 2.3.2 瓦斯渗流流动微分方程
• 2.3.3 二维渗流微分方程数值求解方法
• 2.3.4 二维情况下的边界条件
• 2.4 采空区气体流场情况
• 3 采空区覆盖岩层的破坏规律
• 3.1 采动裂隙
• 3.1.1 垂直方向上的“三带”
• 3.1.2 倾向裂隙分布情况
• 3.2 倾角和冒落矸石对“三带”和应力分布的影响
• 4 32801采面采空区覆岩破坏数值模拟
• 4.1 数值模拟软件及参数选定
• 4.2 模型概述
• 4.3 模拟结果
• 4.4 分析和结论
• 5 沿沟矿抽采试验
• 5.1 沿沟矿概况
• 5.1.1 沿沟32801工作面情况
• 5.1.2 急倾斜煤层顶板情况
• 5.2 滞后垮落顶板的理论分析
• 5.2.1 物理模型的建立
• 5.2.2 顶板压力的计算
• 5.2.3 计算结果
• 5.3 钻孔之间的压茬距离的确定
• 5.4 抽采试验
• 5.4.1 布孔原则
• 5.4.2 布孔位置的确定
• 5.4.3 钻场和钻孔的施工
• 5.4.4 分析和结论
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果