地面群井抽采卸压瓦斯技术研究

论文摘要

本论文针对如何解决新集—矿高瓦斯低透气突出煤层的瓦斯抽采问题,基于卸压开采机理、瓦斯扩散渗流理论、计算机数值模拟及现场工业性试验等多种方法相结合,进行地面群井抽采卸压瓦斯技术研究。首先从卸压开采煤岩层移动变化的时空关系及卸压瓦斯储存与运移规律,找到了环形卸压圈的位置和瓦斯富集区域,确定了地面群井的位置；进行了工作面中间的煤柱力学载荷计算,采用FLAC软件模拟了煤柱塑性变形,研究得到10m煤柱已经破裂,两工作面采空区和上覆岩层之间贯通。其次利用瓦斯扩散渗流理论,采用Comsol软件模拟了抽采过程中瓦斯运移规律,得到瓦斯先以高斯正态分布的弥散规律流动到煤岩裂隙中,后以达西渗流规律流动到抽采井。最后通过示踪技术现场实测,得到地面群井抽采卸压瓦斯的范围,确定了瓦斯抽采范围与抽采量、瓦斯浓度、抽采负压的动态变化关系。该研究成果为地面群井抽采卸压瓦斯提供了理论参考,对于类似的地面群井合理的布置有一定的现实意义与参考价值。图[63]表[15]参[58]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 国内外地面抽采研究现状
• 1.2.1 国外地面抽采现状
• 1.2.2 国内地面抽采现状
• 1.3 地面钻井抽采存在的问题
• 1.4 论文研究的目的及意义
• 1.5 论文研究主要的内容
• 1.6 研究方法和技术路线
• 2 地面群井抽采卸压瓦斯的机理
• 2.1 采动覆岩卸压圈的形成
• 2.1.1 采动覆岩顶板破断特征
• 2.1.2 采动岩层移动裂隙分布
• 2.1.3 覆岩裂隙分布及卸压圈的理论
• 2.2 卸压瓦斯的运移与积聚
• 2.3 地面群井的布置与构成
• 2.3.1 131105工作面概况
• 2.3.2 地面群井的布置与贯通
• 2.4 地面钻井工艺
• 2.5 本章小结
• 3 瓦斯在煤岩体裂隙中数值模拟
• 3.1 煤岩的孔隙结构
• 3.2 煤层中瓦斯运移的状态
• 3.3 瓦斯在煤岩裂隙中弥散模型及求解
• 3.4 瓦斯在煤岩裂隙中的弥散模拟
• 3.4.1 软件介绍
• 3.4.2 弥散模型建立
• 3.4.3 弥散模拟的结果
• 3.5 瓦斯在煤岩裂隙中的渗流模拟
• 3.5.1 渗流模型建立
• 3.5.2 渗流模拟的结果
• 3.6 本章小结
• 4 新集一矿地面群井抽采范围研究
• 4.1 引言
• 4.2 示踪气体检测的试验
• 4.3 示踪气体实验的结果
• 4.4 试验结果的分析
• 4.5 本章小结
• 5 新集一矿地面群井抽采卸压瓦斯效果
• 5.1 地面群井抽采瓦斯参数测试
• 5.2 地面钻井抽采瓦斯测定结果分析
• 5.2.1 一号地面钻井测定结果分析
• 5.2.2 二号地面钻井测定结果分析
• 5.2.3 三号地面钻井测定结果分析
• 5.2.4 四号地面钻井测定结果分析
• 5.3 地面群井抽采量
• 5.4 地面群井抽采率
• 5.5 地面群井与底板巷钻孔抽采对比研究
• 5.5.1 抽采瓦斯量对比研究
• 5.5.2 两种抽采率对比
• 5.5.3 工程费用和技术的比较
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果