煤炭安全开采最高允许含气量及最低预抽率求算模型

论文摘要

煤层气(俗称瓦斯)预抽采到什么程度可以保证煤炭安全生产?国内外目前对此尚无明确的科学测算方法。鉴于此,本文根据我国地质演化历程,从构造格局以及沉积环境特征两个方面,系统分析了聚煤作用条件下瓦斯的形成和分布规律;研究了矿井构造、煤化作用、煤层厚度变化以及煤体结构等地质因素对瓦斯涌出的影响;以国家《煤矿安全规程》中的相关规定为切入点,考虑煤层气地质条件、矿井瓦斯状况、煤炭开采强度、煤矿通风安全措施等四方面主要影响因素,建立了求算最高允许含气量的数学模型,提出了最高允许解吸量等新的概念,并据此模型对我国6个矿区34个单元进行了测算。测算结果显示:最高允许解吸量平均为0.8889 m3/t,最高允许含气量平均为6.1444 m3/t,即只要煤层气平均预抽采率达到41.93%,六个矿区在总体上就能达到防止矿井瓦斯爆炸的安全规定上限要求。作者认为:不存在全国统一的煤炭安全生产最高允许含气量标准,而最高允许解吸量和最低预抽采率可能是建立矿井瓦斯保安标准的核心。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• Abstract （detailed）
• 1 研究基础
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 煤层气抽采现状
• 1.2.2 矿井瓦斯灾害治理现状
• 1.2.3 国家及行业相关政策法规
• 1.2.4 存在的问题
• 1.3 研究方案
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 研究内容与目标
• 1.3.3 研究流程与方法
• 1.4 研究工作量
• 2 研究区矿井瓦斯地质背景
• 2.1 全国煤矿瓦斯分布规律
• 2.1.1 主赋煤区构造演化历程
• 2.1.2 全国煤矿瓦斯分布状况
• 2.2 太行山东麓—豫西高瓦斯带
• 2.2.1 矿区煤层形成和分布的构造格局
• 2.2.2 矿区煤层形成和分布的沉积环境
• 2.3 阳泉—晋城高瓦斯带
• 2.3.1 矿区煤层形成和分布的构造格局
• 2.3.2 矿区煤层形成和分布的沉积环境
• 2.4 黔西高瓦斯带
• 2.4.1 矿区煤层形成和分布的构造格局
• 2.4.2 矿区煤层形成和分布的沉积环境
• 2.5 小结
• 3 煤层中瓦斯浓度影响因素分析
• 3.1 矿井瓦斯涌出与突出
• 3.1.1 矿井瓦斯涌出
• 3.1.2 煤与瓦斯突出
• 3.2 煤层气赋存的地质条件
• 3.2.1 沉积作用与煤层气赋存
• 3.2.2 构造作用与煤层气赋存
• 3.2.3 水文地质条件与煤层气赋存
• 3.2.4 煤物质组成与煤层气赋存
• 3.3 控制煤与瓦斯涌出的地质因素
• 3.3.1 地质构造对瓦斯涌出的影响
• 3.3.2 煤化作用对瓦斯涌出的影响
• 3.3.3 煤层厚度变化对瓦斯涌出的影响
• 3.3.4 煤体结构对瓦斯涌出的控制
• 3.4 开采因素对瓦斯浓度的影响
• 3.4.1 煤炭开采强度的影响
• 3.4.2 煤炭开采安全措施
• 3.5 小结
• 4 煤炭安全开采最高允许含气量求算模型的建立
• 4.1 建模切入点分析
• 4.2 最高允许含气量影响因素分析
• 4.2.1 煤层气地质条件
• 4.2.2 矿井瓦斯涌出状况
• 4.2.3 煤炭开采强度
• 4.2.4 煤矿通风安全措施
• 4.3 数学模型的边界条件
• 4.3.1 回风流中最高允许甲烷浓度
• 4.3.2 回风巷风流允许最高风速
• 4.3.3 最高容许吨煤含气量
• 4.3.4 绝对/相对涌出量换算系数
• 4.3.5 采动影响距离
• 4.4 最高允许含气量和最低预抽采率求算模型
• 4.5 小结
• 5 实例研究
• 5.1 求算依据
• 5.2 求算结果
• 5.3 影响因素分析
• 5.3.1 煤层原位含气量
• 5.3.2 巷道通风能力
• 5.3.3 煤炭开采强度
• 5.3.4 煤炭产量回采率
• 5.4 讨论与建议
• 5.5 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集