坚硬顶板综放工作面采空区瓦斯涌出规律研究

论文摘要

本文详细的论述了综放工作面采空区瓦斯运移规律及其特点,并结合坚硬顶板运移规律分析与数值模拟,从而对坚硬顶板下采空区内瓦斯涌出规律进行细致深入的分析研究,将其应用到实践中去解决煤矿安全生产的实际问题。根据实测数据分析和总结了综放工作面采空区瓦斯来源、采空区瓦斯流动及其瓦斯浓度分布规律。对影响综放工作面采空区瓦斯涌出的主要影响因素如周期来压、产量、推进速度和生产工序等方面进行了全面的分析。通过建立采空区瓦斯运移的数学模型,利用采空区渗流场瓦斯运移数值模拟程序,在计算机上对具体的工作面进行模拟分析,为采空区瓦斯治理提供了可靠的理论依据。对采空区瓦斯涌出量较大的综放面提出了采空区瓦斯抽放与监测监控、瓦斯引排及合理通风系统相结合的综合治理方法。在实际应用中,结合现场的难题,对淮北涡北煤矿的高产高效工作面进行了以采空区瓦斯治理为主的综合治理工作,并通过现场实际跟踪考察,进行了效果检验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 国内外研究现状及存在的问题
• 1.1.1 国内外研究现状
• 1.1.2 存在的问题
• 1.2 主要的研究内容及技术路线
• 1.2.1 主要的研究内容
• 1.2.2 采用的技术路线
• 2 涡北煤矿8102工作面上覆岩层结构形式及数值模拟分析
• 2.1 8102工作面概况
• 2.2 综放采场围岩介质属性性质及控制特点
• 2.3 综放开采岩层活动和结构特点
• 2.4 综放采场厚硬顶板分层运动分析
• 2.4.1 力学模型和力学分析
• 2.4.2 综放采场厚硬顶板分层运动的力学判断准则
• 2.4.3 涡北煤矿8102工作面厚硬顶板分层运动分析
• 2.5 厚硬顶板上覆岩层运动规律及结构形式分析
• 2.5.1 直接顶和老顶范围分析
• 2.5.2 直接顶结构分析
• 2.5.3 老顶“砌体梁”结构模型
• 2.6 涡北煤矿8102工作面数值模拟分析
• 2.6.1 数值模拟的目的
• 2.6.2 UDEC软件介绍
• 2.6.3 UDEC软件数值计算设计的步骤
• 2.6.4 数值模型的建立
• 2.6.5 数值模拟结果分析
• 2.7 本章小结
• 3 综放工作面瓦斯涌出基本规律研究
• 3.1 综放工作面瓦斯来源分析
• 3.2 涌出源瓦斯涌出基本规律
• 3.2.1 综放工作面瓦斯涌出特征
• 3.2.2 煤壁瓦斯涌出特征及规律
• 3.2.3 采落煤的瓦斯涌出规律
• 3.2.4 邻近层的瓦斯涌出特征及规律
• 3.3 瓦斯涌出量及其8102工作面瓦斯涌出量主要影响因素
• 3.3.1 瓦斯涌出量概念
• 3.3.2 影响采空区瓦斯涌出的因素概述
• 3.3.3 影响8102工作面瓦斯涌出主要因素的研究
• 3.4 本章小结
• 4 涡北煤矿8102工作面采空区瓦斯运移数值模拟
• 4.1 数值模拟的目的
• 4.2 FLUENT软件介绍
• 4.3 软件数值计算设计的步骤
• 4.4 控制方程
• 4.4.1 质量守恒方程
• 4.4.2 动量守恒方程
• 4.4.3 组分守恒方程
• 4.4.4 渗流方程
• 4.4.5 扩散方程
• 4.5 假设与简化
• 4.6 解算模型及边界条件
• 4.7 数值模拟结果分析
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果