高瓦斯低透气性煤层强化增透抽放瓦斯技术研究

论文题目: 高瓦斯低透气性煤层强化增透抽放瓦斯技术研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 安全技术及工程

作者: 姚尚文

导师: 刘泽功

关键词: 瓦斯抽放,煤层,计算机模拟,深孔预裂控制爆破

文献来源: 安徽理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文主要针对低透气性高瓦斯突出煤层采掘工作面,提出了采取深孔预裂控制爆破配合长钻孔抽放的技术。以煤层瓦斯赋存和流动理论及深孔预裂控制爆破的机理为基础,借助FLUENT和MATLAB软件进行模拟和分析。并结合淮南矿业集团公司潘三矿的现场实测数据,确定了适合采掘工作面钻孔布置及爆破参数的最优方案。 研究表明:这项技术使采掘工作面抽放钻孔周围一定范围内的煤体裂隙增大,煤体透气性系数得到了大大地提高,同时提高了瓦斯抽放的总量,有效地缩短了本煤层瓦斯预抽时间;爆破后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径,成倍地提高了瓦斯抽放率;而且降低了煤与瓦斯突出的威胁性,从而有效地解决了高瓦斯突出煤层采掘工作面瓦斯超限与瓦斯突出的问题。

论文目录:

1 绪论

1.1 概述

1.2 瓦斯事故防治对策及现状

1.2.1 事故现状

1.2.2 瓦斯事故防治对策

1.3 国内外瓦斯抽放技术

1.3.1 国外瓦斯抽放现状

1.3.2 我国瓦斯抽放研究现状

1.3.3 我国瓦斯抽放系统研究发展方向

1.4 问题的提出

2 煤层瓦斯流动规律研究

2.1 瓦斯再煤层中的流动机理

2.2 煤的吸附理论及煤层瓦斯含量

2.2.1 瓦斯赋存状态

2.2.2 煤的孔隙特征及其评价方式

2.2.3 煤的吸附性及其影响因素分析

2.3 煤的渗透特性

2.4 煤层瓦斯运移的基本规律

2.4.1 扩散运动

2.4.2 层流运动

2.4.3 瓦斯再煤层中的流动状态

2.4.4 煤层瓦斯流动的基本参数

3 煤层强化增透技术研究

3.1 深孔预裂控制爆破强化抽放技术

3.1.1 深孔预裂控制爆破原理

3.1.2 深孔预裂控制爆破裂隙区域形成过程

3.2 深孔预裂控制爆破工艺和设备

3.3 钻孔布置方案、装药参数与起爆方式

3.4 煤层中柱状装药爆破形成的裂隙圈半径

3.5 爆破裂隙扩展的断裂模型

3.6 煤体爆破原理与煤体弹性能释放

3.7 小结

4 瓦斯抽放技术研究

4.1 本煤层瓦斯抽放

4.1.1 本煤层瓦斯流动及涌出特征

4.1.2 本煤层瓦斯抽放方法

4.1.3 钻孔法预抽煤层瓦斯

4.2 钻孔瓦斯抽放量的影响因素

4.3 钻孔瓦斯抽放量随时间的变化规律

4.4 钻孔间距的确定

4.5 小结

5 钻孔周围煤体瓦斯流动的数值模拟

5.1 基本假设

5.2 流体再多孔介质中的质量守恒

5.2.1 瓦斯流动方程的建立

5.3 瓦斯流动方程的定解条件

5.3.1 无限流场

5.3.2 有限流场

5.4 瓦斯流动方程的解算

5.4.1 瓦斯流动方程的数值计算的有限差分法

5.4.2 瓦斯流动方程的解算

5.4.3 数值解算过程中的误差控制

5.5 MATLAB、FLUENT数值模拟

5.5.1 MATLAB软件介绍

5.5.2 FLUENT软件介绍

5.6 瓦斯压力、梯度、瓦斯流场速度模拟结果分析

5.6.1 基本准备

5.6.2 掘进工作面瓦斯压力及梯度模拟结果

5.6.3 综采面顺槽钻孔瓦斯压力及梯度模拟结果图

5.6.4 结果分析

5.7 矢量模拟图与结果分析

5.8 流速模拟结果与分析

6 深孔预裂控制爆破配合长钻孔抽放技术现场应用试验

6.1 淮南矿区简介

6.2 试验区潘三矿概况

6.2.1 潘三矿瓦斯情况与分析

6.3 1261(3)、1531(3)掘进工作面和1781(3)综采面概况

6.4 采掘工作面深孔爆破与抽放方案

6.4.1 深孔预裂控制爆破措施

6.4.2 长钻孔控制预裂爆破的布孔方式

6.4.3 掘进工作面钻孔施工与抽放参数

6.4.4 现场抽放系统和封孔工艺

6.5 现场考察与基本结论

6.5.1 作用效果

6.6.2 小结

7 结论

8 展望

致谢

参考文献

发布时间: 2005-09-28

参考文献

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