高瓦斯厚煤层采空区瓦斯抽采技术研究

论文摘要

在高瓦斯厚煤层的开采过程中,瓦斯危害已经影响到煤矿正常生产,其中采空区瓦斯危害是目前煤矿的防治重点。在煤矿生产中加强矿井通风是瓦斯灾害预防与治理的基本对策,此外瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害最有效的技术措施。采空区瓦斯涌出在煤矿瓦斯涌出总量占有很大的比例,加强采空区瓦斯抽采不仅能有效的降低采空区瓦斯灾害的发生,确保煤矿安全生产,而且还可以增加煤矿瓦斯抽采量,加大瓦斯利用率。本文以山西晋城沁水煤田试验矿井综采工作面的采空区为研究对象,在分析了该试验矿井瓦斯抽采现状、工作面瓦斯涌出规律、采空区瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出占有比例、以及该试验矿井采空区采用的埋管抽采瓦斯方法和抽采参数后,得出该试验矿井采空区瓦斯抽采仍然存在很大不足。通过对采空区瓦斯运移规律的总结及国内采空区瓦斯抽采方法的总结分析,构建该试验矿井采空区瓦斯抽采数值模型,进行数值模拟,通过对比分析瓦斯运移分布规律模拟结果,得出该试验矿井采空区主管埋管深度为150m,并在50m、100m连接有长度为30m的支管进行瓦斯抽采效果最好,可使上隅角瓦斯浓度降到0.7%以下;该试验矿井进行地面钻孔瓦斯抽采浓度高达50%~65%;高位钻孔抽采和埋管抽采相结合对上隅角瓦斯浓度超限的效果更加明显;可作为山西省该试验矿井采空区实际瓦斯抽采的理论依据,对该试验矿井采空区瓦斯抽采效率的提高有一定的实际指导意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.1.1 论文研究目的
• 1.1.2 论文研究意义
• 1.2 国内外采空区瓦斯抽采研究综述
• 1.2.1 国外采空区瓦斯抽采概况
• 1.2.2 国内采空区瓦斯研究概况
• 1.3 采空区瓦斯渗流规律理论研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 研究方法及技术路线
• 2 山西省试验矿井采空区瓦斯抽采现状
• 2.1 山西省试验矿井概况
• 2.1.1 山西省试验矿井地理概况
• 2.1.2 山西省试验矿井采煤方法
• 2.1.3 山西省试验矿井通风概况
• 2.2 山西省试验矿井采空区瓦斯抽采概况
• 2.2.1 山西省试验矿井瓦斯抽采系统
• 2.2.2 山西省试验矿井工作面瓦斯涌出
• 2.2.3 山西省试验矿井采空区瓦斯抽采方法
• 2.2.4 山西省试验矿井采空区瓦斯抽采参数
• 2.3 山西省试验矿井采空区抽采效果及不足
• 3 采空区瓦斯运移规律
• 3.1 采空区覆岩三带划分
• 3.1.1 垂直方向上的“三带”划分
• 3.1.2 岩层移动沿工作面推进方向的分区
• 3.1.3 采动裂隙的O 型圈
• 3.2 采空区瓦斯来源及涌出规律
• 3.2.1 采空区瓦斯来源分析
• 3.2.2 采空区瓦斯涌出量分析
• 3.3 采空区瓦斯分布规律
• 4 采空区瓦斯抽采理论与抽采方法
• 4.1 采空区瓦斯抽采基本理论
• 4.2 采空区瓦斯抽采适用条件
• 4.2.1 矿井瓦斯抽采条件
• 4.2.2 影响瓦斯抽采效果的因素
• 4.3 采空区瓦斯抽采技术分析
• 4.3.1 埋（插）管抽采瓦斯
• 4.3.2 钻孔抽采瓦斯
• 4.3.3 巷道抽采瓦斯
• 4.3.4 地面钻孔抽采瓦斯
• 5 山西省试验矿井采空区瓦斯运移数值模拟
• 5.1 山西省试验矿井采空区瓦斯运移数学模型
• 5.1.1 Fluent 软件介绍
• 5.1.2 采空区瓦斯运移CFD 数学模型
• 5.2 山西省试验矿井采空区瓦斯运移数值模型建立及CFD 模拟
• 5.2.1 采空区相关假设
• 5.2.2 无抽采条件下数值模型建立及模拟结果
• 5.2.3 采空区埋管抽采数值模型建立及模拟结果
• 5.2.4 采空区主管和支管结合抽采瓦斯模拟情况
• 5.3 地面钻孔瓦斯抽采模拟
• 5.4 高位钻孔瓦斯抽采模拟
• 5.5 山西省试验矿井采空区瓦斯抽采数值模拟总结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集