一、采面瓦斯随采随抽方法及影响因素探讨(论文文献综述)
杨剑广[1](2020)在《壁盈煤矿9#煤层矿井瓦斯治理研究与一通三防设计》文中指出瓦斯综合治理技术主要包括两个方面:一是以风治理瓦斯;二是抽放瓦斯。采取合理有效的瓦斯抽放方法,对保证采区瓦斯的抽放效果是至关重要的,方法选择得当不但省时省力、节约资金,更主要的是效果好能起到事半功倍的作用。本文以壁盈煤矿9#煤层91305工作面作为研究对象,针对其工作面构造复杂、瓦斯涌出异常、瓦斯难管控的难题,根据壁盈煤矿的地质条件和煤层本身的赋存条件,研究发现,回采工作面随着生产进度要求不断推进的过程中,采煤工作面已采区域的采空区随来压导致顶板自然跨落后,溢出的瓦斯涌出后自采空区的部位由上隅角不断流往回风巷,造成瓦斯涌出异常,而使上隅角瓦斯浓度偏高。根据壁盈煤矿的要求,本着“抽采为主,通风系统风排瓦斯与管理并重”的综合治理原则,要搞好边掘(采)边抽,解决瓦斯异常涌出和超限同时开展预抽工作,实现保证矿井低瓦斯状态下进行采掘作业的生产要求。应用包括理论计算和现场测试等方法,并全面充分考虑壁盈煤矿生产方式的特性,同时确保壁盈煤业9#煤层91305工作面的正常安全生产,防治上隅角瓦斯浓度超限。最终得出较为合理的设计方案:在91210回风巷施工瓦斯抽放钻场,钻场内由相应瓦斯抽放孔施工人员根据合理的参数施工相应的走向顶板瓦斯长距离钻孔使其对91305工作面的后方采空区瓦斯进行抽采,起到随采随抽的效果。同时搭配均匀布置本煤层钻孔先预抽工作面瓦斯后注水降温、降粉尘等综合手段结合通风系统的调整设计,以保证91305工作面生产的安全正常进行。另外也明确了抽采和防尘工艺及相应的一通三防设计,钻孔施工标准和钻场位置合理选用等具体参数;最终形成一个关于壁盈煤矿9#煤层瓦斯治理新的思路,为壁盈煤矿矿井的安全生产奠定了有力的理论基础。
任小亮[2](2020)在《煤与油页岩复合顶板运移及瓦斯涌出规律研究》文中认为针对三叠系含煤地层煤与油页岩复合顶板综采工作面上隅角瓦斯异常涌出问题,本文基于贯屯煤矿50212和50109综采工作面开采地质情况,通过现场调研、理论分析、物理相似模拟、数值模拟及现场实测等相结合的方法,对煤与油页岩复合顶板运移及瓦斯涌出规律进行研究。主要结论如下:(1)贯屯煤矿综采工作面回采5#煤层,当工作面推进20m左右时,直接顶初次垮落,随着工作面继续推进,6#煤层和油页岩复合顶板随采随冒,当工作面推进50m左右时,基本顶初次来压,周期来压步距为18m左右。(2)贯屯煤矿综采工作面回采5#煤层,覆岩垮裂带范围为21m左右,上覆6#煤层、油页岩位于垮落带和裂隙带内。(3)实测研究得出贯屯煤矿5#、6#煤层及顶板油页岩瓦斯含量分别为2.71m3/t、2.40m3/t及0.09m3/t。采用分源预测法对贯屯煤矿进行了矿井瓦斯涌出量预测,得出采煤工作面占68%左右,采空区占24%左右,掘进工作面占8%左右。(4)综采工作面上覆煤与油页岩复合顶板厚度越薄,工作面上隅角瓦斯涌出异常程度越低。(5)提出采用采空区埋管法和高位钻孔法进行综采工作面上隅角瓦斯抽采。研究设计50212综采工作面高位钻孔终孔位置在回风巷煤层顶板以上8m,50109综采工作面高位钻孔终孔位置在回风巷煤层顶板以上12m。瓦斯抽采后,综采工作面上隅角瓦斯浓度可控制在0.3%左右。研究成果对陕北三叠系含油页岩煤田瓦斯治理具有指导意义。
张剑[3](2020)在《西山矿区近距离煤层群开采巷道围岩控制技术研究及应用》文中研究指明近距离煤层群开采巷道围岩显现出独特的矿压特征,单一煤层开采巷道围岩控制理论不再完全适用。论文针对近距煤层开采巷道围岩控制理论研究存在的不足,以西山矿区典型近距煤层开采为工程背景,采用现场测试、理论分析、数值模拟、模型试验、及现场实践等综合性研究方法,开展地质参数测试、巷道围岩活动规律、巷道布置方法、巷道顶板稳定控制原理、及巷道控制现场试验等内容,研究成果可为近距煤层开采煤矿巷道围岩稳定控制提供技术支撑和理论依据,主要成果集中如下:(1)西山矿区地应力为中等水平,构造应力占主导地位,采深决定地应力场类型,水平最大主应力方向呈N5°WN89.7°W和N5.6°EN87°E,揭示出矿区地应力场分布规律。2#主采煤层顶板岩性包括泥岩、砂质泥岩、及细砂岩,强度为2060MPa;8#主采煤层顶板岩性包含石灰岩、泥岩、及砂岩,强度为20100MPa,探明顶板岩性组成及强度分布特征。顶板岩层发育沉积和构造两类结构面,测明主采煤层顶板煤岩体结构面发育特征。(2)建立宽煤柱底板力学模型,推导出煤柱底板应力解析式,采深和煤柱宽度是影响煤柱底板应力分布的重要参数,采深加大则应力增高,煤柱增宽,则应力降低,但应力集中系数与采深和煤柱宽度无关,理论分析与数值计算相吻合。探究采深、岩体强度、及工作面长度对底板破坏深度的影响,得出采深越深,则底板破坏深度就越大,而底板岩体强度越高,则底板破坏深度就越小,采深和底板岩体强度是影响底板采动破坏深度的关键参数。探讨底板为非均匀多岩性岩层赋存特征,提出底板岩体强度宜采用各岩层强度的加权平均值,修正底板岩层屈服破坏深度函数式。(3)构建以杜儿坪煤矿近距煤层为原型的相似模型,采用非接触式应变-位移测量系统,研究近距上下煤层开挖过程煤柱和采空区底板位移场-应力场的演化规律,结论为:(1)上煤层开挖,煤柱底板应力分布形态由单峰转变为双峰,且以煤柱中央为轴呈对称分布特征,与理论分析与数值计算吻合;下煤层开挖,煤柱底板应力分布形态发生显着改变,最终煤柱应力释放失稳破坏,揭示出煤柱底板应力动态演变规律。(2)上下煤层开挖,采空区底板位移均显现先增加后减小最后恢复为0,揭示出采空区底板变形破坏演化规律;(3)量测出上煤层采后残留煤柱两侧覆岩破断角,先采面为60°,后采面为55°。(4)剖析煤矿常用近距煤层反向内错布置法的局限性,提出同向内错布置法,综合分析确认煤柱底板应力影响深度大于底板采动破坏深度,提出内错距的两类确定方法:(1)若层间距小于底板破坏深度,则内错距采用(?);若层间距大于底板破坏深度,则内错距采用(?)。(5)揭示出采空区底板岩体强度呈渐进式衰减劣化特征,提出采用劣化率表征采动损伤程度,建立底板岩体强度劣化率计算式;提出下煤层巷道顶板分成单岩性岩层、两岩性岩层、多岩性岩层3种类型,建立有无锚杆锚索加固顶板力学模型,探讨层间距、巷道宽度、采深对顶板稳定的影响,揭示出层间距越大则越有利于顶板稳定,巷道跨度越宽则越不利于顶板稳定,采深加深则顶板稳定性降低,阐明预应力锚杆锚索加固顶板的力学原理,将叠合梁转变为组合梁,增强顶板抗弯刚度,降低顶板挠曲变形,确保顶板稳定。(6)以西山杜儿坪煤矿典型近距煤层为试验对象,采用同向内错布置73903工作面,基于内错距确定方法,得到皮带巷和轨道巷错距分别为9m和10m,提出皮带巷采用锚杆锚索控制技术,矿压观测表明皮带巷围岩变形可控满足回采使用,通过现场实践检验了理论研究成果的科学合理。
王立[4](2019)在《三软煤层上保护层煤与瓦斯共采时空协同防突技术研究》文中提出近年来,我国矿产资源储量的探明量逐年增高,在一次能源消费结构中,煤炭资源所占比重逐年下降。目前,煤炭能源在一次性能源消费比重中约占60%,是我国能源消费中最重要的组成部分,在很长的一段时期内,煤炭资源在我国能源中的主体格局将保持不变。随着煤矿开采深度的不断增加,煤与瓦斯突出成为威胁煤矿安全生产的主要灾害之一,三软煤层因其自身及相邻顶底板普氏系数均偏小,煤与瓦斯突出问题尤为严重。为解决三软煤层煤与瓦斯突出问题,实现矿井安全生产工作,本文以朱集西矿为对象,通过构建煤岩瓦斯气固耦合动力学模型,利用COMSOL Multiphysics5.2数值模拟软件进行不同地质条件下上保护层开采的数值模拟及不同瓦斯抽采方式抽采效果的数值模拟,提出了不同地质条件下煤与瓦斯共采时空协同防突技术方案。(1)基于蠕变理论提出了煤岩瓦斯气固耦合模型,并构建了几何方程、平衡微分方程及本构方程,确定了瓦斯渗流与煤岩层的耦合关系;(2)通过构建上保护层开采数值模型,模拟研究了不同推进距离、不同煤层间距的上保护层开采过程中被保护煤层应力的变化规律及性变破坏规律,划分了上保护层开采的卸压范围;通过构建瓦斯抽采数值模型研究了不同瓦斯抽采方式的瓦斯卸压效果;(3)针对模拟所构建的不同地质条件设计了煤与瓦斯时空协同防突技术方案,并以朱集西矿11-2煤层及8煤层为对象进行工程应用,有效降低了煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量及钻孔钻屑量,消除了被保护煤层煤与瓦斯突出的风险。
李光[5](2019)在《采空区瓦斯抽采条件下煤自然发火规律及关键防控技术研究》文中进行了进一步梳理随着煤矿开采水平的不断延深,瓦斯异常与地温升高,瓦斯和煤自燃耦合致灾将逐渐成为我国深部矿井资源开采下发生重大安全事故的普遍模式。为了解决高瓦斯采区开采过程中工作面局部瓦斯超限的问题,一般采用对采空区瓦斯抽采的方法。采空区预埋管瓦斯抽采具有投资少、见效快的优势,但同时这种采空区瓦斯抽采方法也会导致采空区内风流紊乱、漏风强度增大、氧气含量升高等一系列问题,从而引起采空区煤自燃频发。为有效防控瓦斯抽采带来的煤自然发火威胁,有必要开展采空区瓦斯抽采条件下自然发火规律及防治技术的研究。围绕揭示抽采条件下采空区煤自然发火规律、构建关键防控核心技术的研究目标,本文以实施采空区瓦斯抽采综放工作面为例,首先开展了煤层自燃特性的实验研究,得出了煤在温升过程中的产气、产热规律,测算了煤自燃临界厚度和最短自然发火期,获得了煤反应动力学参数;应用量子化学理论,通过基团修正建立了煤分子结构模型,推导了煤中活性基团的反应过程。为掌握瓦斯抽采条件下采空区遗煤自热环境特性,在特征的基础上通过现场敷设抽气管路和测温传感器,实测了抽采条件下采空区内部O2、CH4、CO等气体和温度随工作面回采的变化规律,得出了抽采条件下易自燃区域的分布范围特征。针对采空区瓦斯抽采对煤自燃的诱导作用机制不明,自燃危险区域分布随抽采参数演化规律不清的难题,搭建了相似模拟实验平台,开展了瓦斯抽采条件下采空区流场特性的物理模拟实验,得出了抽采条件对采空区流场内部气体分布规律的影响;利用煤化学、传热传质、计算流体动力学理论,构建了瓦斯抽采条件下采空区自然发火的多场耦合数学模型。综合采用物理模拟和数值模拟方法系统研究了不同位置、不同抽采强度条件下采空区CH4和O2浓度场的演化规律,分析了采空区自燃危险区和窒息区的三维空间分布及其随抽采强度和抽采位置的变化规律。基于研究结论,在满足上隅角瓦斯控制的前提下,从防止自然发火的角度,优化确立了采空区回风侧预埋管抽采瓦斯时抽采位置、抽采强度参数。为降低采空区瓦斯抽采增加自然发火的危险性,采用进风侧灌注CO2的方法置换抽采引起的附加漏风,以控制自燃危险区域范围。采用数值模拟方法系统研究了采空区瓦斯抽采和灌注CO2交叉干扰条件下的煤自燃危险区和窒息区的分布与变化规律,优化设计了瓦斯抽采条件下采空区注CO2防灭火工艺参数;基于高位钻孔大流量灌注防灭火泡沫技术,形成了采空区煤自燃隐患的定向快速治理方法。将以上研究成果用于瓦斯抽采条件下采空区煤自然发火的防治工作,取得了较好的效果。
程详[6](2019)在《深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用》文中研究说明进入深部开采后,受“四高一扰动”环境影响,煤层瓦斯压力和瓦斯含量较浅部煤层更大,造成可供选择的煤层保护层越来越少,传统煤层保护层开采方式遭遇巨大挑战,出现无适宜煤层作为保护层开采的技术条件,瓦斯治理成为矿井安全生产亟待解决的难题。本文针对芦岭煤矿深部强突出煤层群不具备传统煤层保护层开采的技术条件,提出选择开采软岩作为保护层开采的区域瓦斯治理新方法,创新了保护层开采方式。围绕软岩保护层开采区域卸压增透煤与瓦斯共采的研究主线,以淮北芦岭典型软岩保护层开采为工程背景,采用多学科交叉渗透的研究思路与多手段综合运用的研究方法,开展深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用研究,揭示了软岩保护层开采卸压机制及覆岩裂隙场内卸压瓦斯运移规律,形成了相配套的三维卸压瓦斯抽采方法,并进行了现场瓦斯治理工程实践,验证了研究结果对指导深部煤与卸压瓦斯共采的积极作用。本论文取得的主要成果如下:(1)分析了芦岭煤矿8#煤组成成分、细观结构和孔隙特征,得到了8#煤内部微孔小孔发育高、中孔和大孔发育程度低的孔隙结构特征是造成其具有强突出危险性的主要因素之一;分析了Ⅲ1采区的区域瓦斯治理方案,得到煤层群范围内的10煤层不具备保护层开采条件,提出了选择开采软岩作为保护层开采的区域瓦斯治理新方法,选择含高岭石粘土成分的泥岩作为保护层开采层位。通过多角度论证,选择软岩保护层开采方式是可行的。(2)利用固-气耦合实验装置进行了不同围压、气体压力和应力路径对含气煤体力学及渗流特性影响试验研究,试验表明围压对含气煤体的变形破坏起抑制作用,渗透率随围压的增大呈指数函数规律下降;分析了充入的吸附性气体对煤体力学削弱作用机制,简化保护层开采的卸压作用为加载轴压卸载围压应力路径,得到了卸载围压造成含气型煤强度降低,而屈服后渗透率增大,揭示了保护层卸压开采的增透机制。(3)分析了软岩保护层选择开采的相关理论问题。形成了可优选软岩保护层开采的5个技术条件,采用理论分析和数值计算的研究方法,通过建立上覆岩层卸压力学模型和数值计算力学模型,研究了软岩保护层开采的卸压机制;获得了不同开采技术参数(开采厚度、层间距、工作面面长)对被保护层卸压效果的影响规律;依据数值模拟结果,优化设计了芦岭Ⅲ11首采软岩保护层工作面的开采技术参数为开采厚度2m,层间距59m、工作面面长105m。(4)分析了软岩保护层开采采动效应,通过理论分析和数值计算研究方法得到了不同开采岩性对采场前方应力环境的影响规律,,确定了芦岭地质条件下软岩保护层开采方式应力路径并开展了采动力学特征试验研究,试验结果表明软岩保护层开采方式的卸压作用引起煤岩体出现扩容现象,对比煤层保护层开采方式,得到了不同保护层开采方式卸压增透的程度不同,定性分析相同的地质条件,煤层保护层开采方式较软岩保护层更利于开采后卸压瓦斯的抽采。(5)以芦岭煤矿Ⅲ11软岩保护层工作面为试验背景,构建软岩保护层开采卸压相似试验模型,分析了软岩保护层开采过程裂隙发育特征,确定了覆岩裂隙发育区域;基于关键层理论,使用内外双梯形台带模型分析覆岩采动裂隙动态演化过程;运用分形理论定量描述了软岩保护层开采后裂隙网络形成、扩展过程;得到了软岩保护层开采后卸压瓦斯来源为邻近层卸压瓦斯涌出;基于COMSOL数值模拟计算结果,揭示了软岩保护层开采覆岩采动裂隙场内卸压瓦斯运移规律。(6)提出了针对软岩保护层开采的卸压瓦斯抽采方法,开展芦岭软岩保护层开采卸压瓦斯治理实践,根据Ⅲ11软岩保护层工作面周边巷道布置情况,构建了与Ⅲ11软岩保护层工作面开采的相配套的三维卸压瓦斯抽采技术体系;开采实践表明,软岩保护层开采结合全方位卸压瓦斯抽采,被保护层煤层残余瓦斯压力和残余瓦斯含量最大值分别为0.25-0.35MPa和4.87-5.01 m3/t,瓦斯治理效果显着。图[130]表[23]参[212]。
范志忠[7](2019)在《大采高综采面围岩控制的尺度效应研究》文中进行了进一步梳理针对国内大采高工作面普遍存在的煤壁片帮、漏顶、支架压垮等一系列围岩控制难题,论文选取了国内有代表性的10个不同赋存条件的大采高工作面为研究对象,采用实验室试验、数值模拟、现场观测、理论分析等手段,从围岩控制角度研究了大采高由于工作面长度、采高、煤层倾角、埋深、构造、煤岩物理力学性质等因素变化所产生的各种尺度效应。论文形成如下认识:在采高尺度上,研究得出煤体强度随采高增加呈对数曲线下降趋势,进一步分析认为煤样动载试验(SHPB)得出的峰值强度较单轴抗压强度更能准确反映现场煤体的稳定性;分别从应力变化和能量耗散角度对片帮机理进行了研究,认为煤体最大水平主应力卸荷幅度与煤壁损伤呈正相关关系;通过建立采场上方关键层挠度函数,得到了不同采高下支撑压力区应力场分布规律,量化了采高的尺度效应;通过对煤壁前方能量场进行模拟和反演,得到了不同采高煤壁损伤与能量释放幅度间的对应关系。在工作面长度尺度上,基于矿压显现的差异性,分别得出了浅埋煤层、深部开采、大倾角煤层、伪斜开采四种条件下工作面长度或倾角方向上的尺度效应;浅埋煤层方面,研究认为其工作面长度尺度效应不明显,围岩控制的关键在确保于工作面支护强度和推进速度的匹配性,将松散层载荷的传递效率定义为时间因子,实现了推进速度和工作面长度之间耦合作用的定量化分析;深部开采方面,研究认为其顶板压力随工作面长度增加呈典型的“双峰”或“多峰”分布,老顶关键层在工作面长度上表现为分区域折断特征,工作面大周期来压与瓦斯超限呈现一致性增减关系,工作面长度尺度效应较明显;大倾角开采方面,研究认为大倾角工作面存在“临界长度”,将工作面沿倾向分为充填段、易溃屈段和滑移段结构,进一步得出了大倾角工作面支护强度确定方法;伪斜开采方面,研究认为工作面存在临界伪斜角度,煤层倾角与工作面适用伪斜角呈指数曲线关系,煤层倾角越大,则适用伪斜条件的角度比例越小,工作面伪斜角度有其适用区间。对于多因素耦合围岩控制尺度效应分析方面,尝试建立了基于熵值理论的开采强度分析模型,采用属性识别法有效解决了工作面赋存条件和开采条件评价指标相邻区间的有序分割问题,实现了不同赋存条件大采高工作面开采强度的横向对比,以及工作面围岩控制的多因素耦合尺度效应分析。在采场围岩失稳尺度效应监测与预警技术方面,研究建立了支架位态识别模型,通过位态的变化反演支架灾变前的荷载特征,提出了基于支架位态识别的预警指标体系与方法,试制了预警软件和硬件系统,成功进行了现场试验。本论文的研究成果,在阳煤集团一矿的8310、8303和81303三个不同赋存条件大采高工作面回采中得到了成功应用。
徐玉胜[8](2019)在《大采高采场顶板卸荷损伤演化及抽采优化应用》文中提出大采高一次采全厚开采技术作为厚煤层开采工艺的重要发展方向之一,在我国晋城、神府及东胜煤田等煤层赋存厚度6.0m左右的矿区得到广泛应用。但由于开采高度及开采强度的增加,造成工作面瓦斯涌出强度增大且涌出规律呈不均衡性,作为煤炭伴生清洁能源的瓦斯在采场和回风流中浓度却极易超限,严重制约了煤炭安全高效开采。当前,大采高采场由于多采取“两进一回”、“三进两回”等多巷通风系统风排瓦斯,一定程度上降低了采场及采空区瓦斯浓度,但存在采空区通风的安全隐患,并与《煤矿安全规程》规定的“采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区”严重不符,且矿井瓦斯随乏风排到大气中,污染了空气,浪费了煤层气资源。因此,研究解决大采高采场的瓦斯超限问题,改变现有多巷通风系统格局,实现矿井瓦斯抽采利用,不但可消除安全隐患,提高矿井安全条件和经济效益,也可减少煤柱损失,对减少温室气体排放,保护环境等具有重要意义。本文运用理论分析、实验室试验、数值计算、现场实测及工程应用等综合研究方法,结合瓦斯抽采-渗流模型研究了大采高采场卸压瓦斯运移特征,借助卸荷岩体力学等理论对大采高采场顶板瓦斯通道与采高的关系及其卸荷损伤演化进行了详细的探究,取得的主要结论和创新性成果如下:(1)现场地应力测定表明长平矿σH最大为7.85MPa,侧压系数小于1,以垂直应力为主,3#煤层顶板中粒砂岩单轴抗压平均75.7MP;钻孔窥视发现,超前工作面5.4m、距煤层顶面5.1m时岩体间存在断裂距离约10mm的断裂裂隙,直接顶在采场前方5.4m处出现断裂;距煤层顶面18m、工作面后方11m的采空区处存在错断裂隙,错距大于25mm,垮落带至少18m,裂隙带高度在30~55m之间。(2)基于采动力学试验分析了采空区顶板裂隙的演化发育,结果表明:采高越大,采空区顶板煤岩体支承压力越大,裂隙越贯通发育;结合关键层理论及裂隙带计算的经验公式,得出裂隙带理论上限高度为39~51m,可结合“砌体梁”结构及关键层位置在裂隙带贯通发育的瓦斯过渡流通道区内精准布置高效抽采钻孔。(3)根据顶板岩体的采动力学过程,应用卸荷岩体力学理论分析了采高对采空区顶板裂隙岩体应力卸荷及瓦斯通道损伤演化的影响,推导了损伤因子与卸荷量的关系,应用离散元软件3DEC模拟计算了不同采高下采空区顶板卸荷及瓦斯通道演化规律,基于煤岩渗透-力学实验及有效应力概念,建立了损伤因子与渗透率的关系,得到了不同采高下瓦斯通道的卸荷损伤范围,并指出:①采高增加,采空区顶板卸荷量增加,损伤因子增大,卸荷对顶板裂隙岩体及瓦斯通道的损伤破坏加剧,裂隙发育数量增多;当卸荷应力或卸荷量达到一定值时,瓦斯通道的损伤扩展及渗透性将失稳突变;较普通采高,大采高采场的卸荷应力及卸荷量增速变缓,采空区顶板裂隙岩体的卸荷应力及卸荷量随采高增大呈非线性增长;采高增加,采空区顶板卸荷应力及卸荷量增大导致深部水平位移增加,大采高开采更利于顶板裂隙及瓦斯通道的横向贯通发育。②随采高增加,采空区顶板裂隙岩体卸荷损伤后渗透率增加;随距煤层顶面距离减小,岩体渗透率逐渐增大,当裂隙岩体距煤层顶面降低至一定值时,渗透率突变骤增,且采高越大,采空区顶板裂隙扩展发育及渗透率突变点的高度越大,瓦斯通道发育高度的上限越高;采空区顶板卸荷损伤的渗透率突变点可作为确定大采高采场裂隙带发育及瓦斯通道高度的依据。(4)基于大采高采场通风系统及瓦斯抽采现状,建立了大采高采场采空区瓦斯治理模型,应用采空区瓦斯扩散和运移的抽采-渗流定解模型分析了不同通风系统下大采高采场的瓦斯分布特点,应用Fluent数值软件计算研究了不同通风系统下大采高采场的瓦斯运移特征及治理效果,并得出:①采高增大后,采空区流场高度增加,岩石碎胀系数变化,不同通风系统和抽采方式下采场涌出瓦斯将产生不同程度的扩散和运移;通过风排瓦斯、定向钻孔抽采或穿透钻孔抽采改变通风系统的边界条件可系统改变大采高采场的瓦斯扩散和运移,并影响采场上隅角及采空区瓦斯分布。②抽采钻孔的导向作用系统改变了采场及采空区流场,高浓度瓦斯随抽采作用运移至抽采钻孔入口处并使采场附近的采空区下部形成低瓦斯区域;而穿透钻孔抽采对上隅角风流的强导向作用使流经上隅角和瓦斯排放巷内的风流强度大幅减弱,瓦斯浓度大幅降低;采用中高位定向钻孔及穿透钻孔配合U型通风系统抽采时沿煤层垂向采空区下部形成了较大范围的低浓度瓦斯区域,治理效果最好。(5)根据大采高采场多巷通风系统特点,分析了多巷通风的弊端,提出了应用中高位定向钻孔及穿透钻孔相结合的采空区大流量抽采技术,运用多巷布置思路解决U型通风系统的关键技术难题,现场工程应用优化确定了中高位定向钻孔及煤柱内穿透钻孔的布置参数,结果表明:①在中高位裂隙带内采用Φ 153mm大直径钻孔抽采流量为Φ96mm的2-3倍,中高位瓦斯通道发育区内钻孔瓦斯抽采浓度约为中低位钻孔的2.4倍,大采高开采利于采空区顶板瓦斯通道的卸荷损伤演化及优势瓦斯通道的形成;②间距5m的Φ250mm大流量穿透钻孔瓦斯抽采效果最好,其配合中高位裂隙带定向钻孔抽采后,上隅角瓦斯浓度维持在0.55%~0.6%,避免了瓦斯超限,并成功实现了长平矿U型通风系统下大采高采场的安全高效开采。
张敏[9](2017)在《恒大矿复杂采区瓦斯与煤自燃影响效应及防控机制研究》文中指出恒大煤矿153采区开采太合层,煤层厚度平均8.5m,采区受岩浆侵入严重,瓦斯涌出量极高,煤层自燃发火期短。采区以夹石层为界采用分层开采,由于上下分层距离极近,下方工作面回采时,其两巷和采空区与上方采空区存在不同程度的连通,面临瓦斯和煤自燃的双重威胁。为了解决上述难题,基于矿压理论、裂隙漏风、瓦斯运移以及煤自燃相关理论,采用理论分析、数值模拟和现场测试相结合的方法,对153采区分层开采过程中瓦斯与煤自燃影响和防控效应以及多点协调防控技术方法进行了研究。在分析瓦斯与煤自燃协调防控理念和方法的基础上,依据采场上采空区与下回采工作面裂隙连通状态,划分了153采区瓦斯和煤自燃协调防控区域——非连通区、局部连通区和完全连通区。构建了上分层工作面瓦斯抽采与自燃影响效应的数学模型和物理模型,获得了未抽采条件下上分层工作面三维漏风场、瓦斯浓度场、氧浓度场和自燃“三带”分布规律;分析了上分层工作面高位巷、隅角埋管、高位立管和地面钻孔瓦斯抽采,对工作面三维漏风场、瓦斯浓度场和抽采效率、自燃“三带”分布的影响关系;并给出了高抽巷、隅角和高位立管抽采联合抽采建议及优化参数。继而构建了下分层工作面复杂采场瓦斯抽采与煤自燃影响效应的数学模型和物理模型,分析了供风量、隅角抽采量、高抽巷抽采量的变化,对局部连通区和完全连通区风流场、瓦斯浓度场、氧浓度场和温度场的影响效应,为进一步研究复杂采区工作面瓦斯与煤自燃分区防控效应及方法奠定了理论基础。分析了回采工作面进风巷注浆封堵效应,该措施可大幅减弱上部采空区停采线附近漏风,提升高抽巷抽采的效率,但不利于回采工作面处上方采空区的自燃防治。分析了高抽巷与上隅角埋管联合抽采时的抽采浓度随抽采流量变化的交叉影响关系,以及高抽巷和隅角埋管抽采对回风流最大瓦斯浓度和上隅角瓦斯浓度的控制规律,为建立多点调控基准奠定了基础。分析了完全连通区和局部连通区注氮对煤自燃的防控效应和对高抽巷和隅角埋管抽采效率的影响,以及对上隅角瓦斯浓度和回风巷最大瓦斯浓度的影响规律,设计了局部连通区多点梯级注氮技术。基于防火惰化指标(氧浓度7%)和风流瓦斯超限控制指标(瓦斯浓度0.8%)等防控基准,建立了瓦斯与煤自燃协调防控的多点动态调控方法,并确定了5333(B)工作面瓦斯与煤自燃协调控制的常态参数。相关理论和技术在恒大煤矿得以实践,使得153采区工作面瓦斯抽采率提高到80%,瓦斯超限界定浓度降为0.6%,在瓦斯和煤自燃灾害安全防控方面取得了较好的效果。
李昊天[10](2015)在《近距离煤层群综采面采空区瓦斯运移规律及应用》文中认为近距离煤层群综采面在开采中,因为开采层附近有邻近层的存在,工作面及采空区的瓦斯来源和瓦斯的运移在时间和空间上具有一定特殊性,使得采场中瓦斯运移规律更为复杂,瓦斯超限问题解决难度更大。所以,掌握近距离煤层群综采面采场上覆岩层在煤层采动破坏特征和瓦斯在采空区的渗流分布规律非常必要。通过物理相似模拟实验,并结合采场覆岩裂隙演化规律及采场应力分布等关理论,分析出近距离煤层群相应采场裂隙分布规律。之后,运用渗流力学、流体动力学并结合物理相似模拟实验得出相关覆岩演化规律,建立了非均质条件下近距离煤层群采空区瓦斯渗流的数学模型。利用FLUENT模拟软件设置综采面采空区瓦斯扩散流动的三维数学模型,运用数值模拟得出了“U”型通风条件下,调节风量对采空区瓦斯浓度分布有较大的影响,但有时无法彻底解决工作面上隅角瓦斯超限问题。根据现场实际情况需要设置巷道超前导流钻孔抽采,通过选择合适的抽采量,可以有效的降低工作面瓦斯浓度,解决上隅角瓦斯超限问题。最后,通过大同煤峪口矿14-2#煤层81004综采面的现场验证,分析了巷道超前导流钻孔抽采钻场在实际应用中的效果,通过实际测量得出实际情况与实验结果较吻合,即抽采系统抽采了大量瓦斯,使工作面的瓦斯涌出量及浓度明显降低,能够达到实验矿井安全生产的要求。
二、采面瓦斯随采随抽方法及影响因素探讨(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、采面瓦斯随采随抽方法及影响因素探讨(论文提纲范文)
(1)壁盈煤矿9#煤层矿井瓦斯治理研究与一通三防设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 背景和意义 |
1.2 研究现状 |
1.3 主要研究内容与技术路线 |
第二章 壁盈煤矿矿井地质及通风条件 |
2.1 壁盈煤矿矿井概况 |
2.1.1 含煤性 |
2.1.2 可采煤层 |
2.1.3 地质构造 |
2.2 9#煤层瓦斯、煤尘及地温等情况 |
2.2.1 瓦斯 |
2.2.2 煤尘及煤的自燃 |
2.2.3 地温及地压 |
2.3 矿井通风 |
2.3.1 通风方式及通风系统 |
2.3.2 风井数目、位置、服务范围及服务时间 |
2.3.3 采掘工作面及硐室通风 |
2.3.4 矿井风量、风压及等积孔的计算 |
2.4 本章小结 |
第三章 91305 工作面通风系统设计和抽采方法选择 |
3.1 91305 工作面概况 |
3.1.1 91305 工作面位置及井上下关系 |
3.1.2 煤层赋存、顶底板及地质构造情况 |
3.1.3 91305 工作面施工方式及主要巷道布置情况 |
3.1.4 影响回采的其它地质情况 |
3.2 91305 综采工作面通风系统设计 |
3.2.1 91305 采煤工作面实际需要风量的计算 |
3.2.2 通风线路及系统设计 |
3.3 91305 工作面瓦斯涌出量预测和抽采方法选择 |
3.4 91305 工作面瓦斯抽放管路设计 |
3.4.1 瓦斯抽放泵站系统设计及管路布置 |
3.4.2 工作面瓦斯抽采管路要求及选型设计 |
3.4.3 抽放管路的安装 |
3.4.4 瓦斯排放口位置变更方案 |
3.5 本章小结 |
第四章 91305 工作面抽采钻孔设计及施工 |
4.1 钻场及钻孔布置方案 |
4.1.1 钻场设计 |
4.1.2 钻孔设计 |
4.2 组织管理及工作面抽放系统管理 |
4.3 主要危险源辨识及安全技术措施 |
4.4 施工设备及器材 |
4.5 本煤层瓦斯预抽钻孔设计 |
4.6 本章小结 |
第五章 91305 工作面综合防尘及其它一通三防设计 |
5.1 91305 工作面综合防尘设计 |
5.1.1 91305 综合防尘供水系统 |
5.1.2 防尘设施 |
5.1.3 煤层注水 |
5.2 其他一通三防设计要求 |
5.2.1 通风方面 |
5.2.2 安全监测监控方面 |
5.2.3 防灭火方面 |
5.2.4 其他安全技术措施 |
5.3 采用瓦斯抽放治理设计后的成果与对比 |
5.3.1 本煤层瓦斯抽放前后煤体瓦斯含量对比 |
5.3.2 91305 工作面瓦斯抽放治理设计后瓦斯浓度对比 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的论文 |
(2)煤与油页岩复合顶板运移及瓦斯涌出规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状及发展动态 |
1.2.1 上覆岩层活动规律 |
1.2.2 上覆岩层采动裂隙发育规律 |
1.2.3 综采工作面瓦斯赋存分布、涌出规律及抽采技术研究 |
1.2.4 发展动态 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 拟解决的关键科学问题 |
1.3.3 技术路线 |
2 工程地质概况 |
2.1 地层及地质构造 |
2.1.1 地层 |
2.1.2 地质构造 |
2.2 煤层 |
2.2.1 煤层的编号 |
2.2.2 主要可采煤层 |
2.3 矿井开拓、开采情况 |
2.4 矿井通风、瓦斯情况 |
2.5 工作面概况 |
3 煤与油页岩复合顶板运移规律研究 |
3.1 煤与油页岩复合顶板运移规律理论分析 |
3.1.1 50212综采工作面关键层位置判别 |
3.1.2 50109综采工作面关键层位置判别 |
3.2 煤与油页岩复合顶板运移规律数值模拟 |
3.2.1 数值模型的建立 |
3.2.2 模拟步骤 |
3.2.3 数值模拟的计算分析 |
3.3 煤与油页岩复合顶板运移规律物理相似模拟 |
3.3.1 模型关键相似参数的确定 |
3.3.2 物理相似模型基本参数设计 |
3.3.3 模型静载应力的施加 |
3.3.4 物理相似模拟试验方案 |
3.3.5 模型铺设 |
3.3.6 模型开挖 |
3.3.7 实验过程及现象描述 |
3.4 本章小结 |
4 煤与油页岩复合顶板裂隙发育规律研究 |
4.1 煤与油页岩复合顶板裂隙发育规律理论分析 |
4.1.1 50212综采工作面 |
4.1.2 50109综采工作面 |
4.2 煤与油页岩复合顶板裂隙发育规律数值模拟 |
4.2.1 50212综采工作面顶板裂隙发育规律 |
4.2.2 50109综采工作面顶板裂隙发育规律 |
4.3 煤与油页岩复合顶板裂隙发育规律物理相似模拟 |
4.3.1 50212综采工作面顶板裂隙发育规律 |
4.3.2 50109综采工作面顶板裂隙发育规律 |
4.4 本章小结 |
5 现场实测及应用研究 |
5.1 煤层瓦斯含量测定 |
5.2 煤层瓦斯基本参数实验室测定 |
5.3 矿井瓦斯涌出量预测 |
5.4 煤层开采瓦斯治理方案 |
5.4.1 采空区埋管法抽采 |
5.4.2 上隅角高位钻孔法抽采 |
5.4.3 瓦斯抽采效果 |
5.5 本章小结 |
6 主要结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(3)西山矿区近距离煤层群开采巷道围岩控制技术研究及应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 近距煤层群开采的定义及判别方法 |
1.2.2 近距煤层群上行式开采方面的研究 |
1.2.3 近距煤层群下行式开采方面的研究 |
1.2.4 近距煤层群开采巷道围岩控制方法及支护技术 |
1.2.5 研究的不足 |
1.3 论文主要研究内容 |
1.4 论文研究方法和技术路线 |
第2章 西山矿区巷道围岩基础参数现场测试研究 |
2.1 地应力测试与分析 |
2.1.1 测量方法及装备 |
2.1.2 地应力分布特征分析 |
2.2 围岩强度测量与分析 |
2.2.1 测量方法 |
2.2.2 测量结果及分析 |
2.2.3 煤岩体强度分布特征分析 |
2.3 巷道顶板围岩结构特征观测与分析 |
2.3.1 测量方法 |
2.3.2 结果与分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 近距离煤层群开采围岩活动机理研究 |
3.1 煤柱应力底板传递规律研究 |
3.1.1 煤柱稳定性分析 |
3.1.2 煤柱应力底板传递规律的理论研究 |
3.1.3 煤柱应力分布规律的数值模拟研究 |
3.1.4 煤柱应力底板传递特征数值分析 |
3.2 近距上煤层采后底板变形破坏特征研究 |
3.2.1 底板屈服破坏深度的理论分析 |
3.2.2 算例分析 |
3.2.3 岩体强度对底板破坏深度的影响分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 近距离煤层群开采围岩活动规律相似模型试验研究 |
4.1 相似模型试验方案 |
4.1.1 试验方案 |
4.1.2 监测方案 |
4.2 近距上煤层开采模拟试验研究 |
4.2.1 第1 个工作面开挖 |
4.2.2 第2 个工作面开挖 |
4.3 近距下煤层开采模型试验研究 |
4.3.1 第1 个工作面开挖 |
4.3.2 第2 个工作面开挖 |
4.4 本章小结 |
第5章 近距煤层巷道布置方法与顶板稳定控制原理研究 |
5.1 近距下煤层回采巷道布置方法 |
5.1.1 常用回采巷道布置法缺陷分析 |
5.1.2 近距下部煤层回采巷道新式布置法 |
5.1.3 错距确定方法的研究 |
5.1.4 错距的确定原则 |
5.1.5 错距的确定方法 |
5.2 近距煤层顶板稳定控制原理 |
5.2.1 近距下煤层顶底板岩体强度损伤劣化特征分析 |
5.2.2 采动底板岩体强度劣化特征分析 |
5.2.3 采动底板岩体弹性模量的获取 |
5.2.4 近距下煤层回采巷道顶板稳定性控制力学原理 |
5.3 本章小结 |
第6章 近距煤层开采巷道围岩稳定控制试验研究 |
6.1 矿井地质概况 |
6.1.1 地层分布特征 |
6.2 南九采区近距煤层开采现状 |
6.2.1 近距煤层采掘现状 |
6.2.2 下煤层回采巷道维护状况 |
6.2.3 近距下部73902 两巷变形破坏原因分析 |
6.3 南九采区近距73903 皮带巷试验 |
6.3.1 确定下部73903 两巷布置形式 |
6.3.2 确定下部73903 两巷内错距大小 |
6.3.3 73903 试验工作面地质参数评估 |
6.3.4 基于数值模拟试验的内错巷道围岩稳定性分析 |
6.3.5 73903 皮带巷锚杆锚索锚固力试验 |
6.3.6 73903 皮带巷支护设计 |
6.3.7 73903 皮带巷围岩控制效果评价 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(4)三软煤层上保护层煤与瓦斯共采时空协同防突技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究背景 |
1.2 研究的目的及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 保护层开采研究现状 |
1.3.2 煤岩体裂隙演化与瓦斯运移研究现状 |
1.3.3 矿井瓦斯抽采方式及效果研究现状 |
1.3.4 煤岩体裂隙演化与瓦斯运移气固耦合规律研究现状 |
1.3.5 煤层开采防突技术研究现状 |
1.4 研究内容及研究方法 |
1.5 本章小结 |
第2章 上保护层开采煤岩瓦斯耦合规律 |
2.1 上保护层开采影响因素及基本假设 |
2.2 采动煤岩瓦斯气固耦合控制方程 |
2.2.1 平衡方程 |
2.2.2 几何方程 |
2.2.3 本构方程 |
2.3 下伏煤层瓦斯渗流控制方程 |
2.3.1 卸压瓦斯流动基本规律 |
2.3.2 孔隙瓦斯扩散方程 |
2.3.3 裂隙瓦斯渗流控制方程 |
2.4 采场下伏煤岩体变形与卸压瓦斯流动气固耦合动力学模型 |
2.4.1 煤体孔隙度控制模型 |
2.4.2 煤体渗透率动态变化模型 |
2.4.3 模型定解条件 |
2.5 本章小结 |
第3章 上保护层开采卸压效果模拟与分析 |
3.1 工程背景及数值模拟软件简介 |
3.1.1 工程背景 |
3.1.2 数值模拟软件简介 |
3.2 上保护层开采数值模拟及防突效果分析 |
3.2.1 上保护层开采数值模型构建 |
3.2.2 保护层开采数值模拟 |
3.2.3 不同层间距上保护层开采卸压防突效果 |
3.2.4 上保护层开采防突效果分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 不同抽采方式数值模拟及防突效果分析 |
4.1 保护层顺层钻孔瓦斯抽采 |
4.1.1 保护层顺层钻孔数值模拟 |
4.1.2 顺层抽采效果分析 |
4.2 邻近层瓦斯抽采 |
4.2.1 被保护层底板岩巷上向穿层钻孔抽采瓦斯 |
4.2.2 上保护层下向钻孔抽采瓦斯 |
4.3 综采面采空区风流场模拟 |
4.3.1 综采面采空区风流场数值模拟 |
4.3.2 模拟结果及分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 时空协同防突技术方案 |
5.1 煤与瓦斯共采时空协同防突技术方案 |
5.1.1 近距离煤层群防突方案设计 |
5.1.2 其他距离煤层群防突方案设计 |
5.2 时空协同防突技术方案应用 |
5.2.1 保护层采前瓦斯抽采方案设计 |
5.2.2 保护层开采及瓦斯抽采方案设计 |
5.2.3 8煤层增透方案 |
5.2.4 煤与瓦斯共采防突技术检测 |
5.3 上保护层开采效果实证 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 研究结论 |
6.2 不足与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作 |
致谢 |
(5)采空区瓦斯抽采条件下煤自然发火规律及关键防控技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究内容与目标 |
1.4 研究技术路线 |
2 煤自燃特性研究 |
2.1 煤样成分 |
2.2 煤自燃过程中气体产物特性 |
2.3 煤自燃倾向性研究 |
2.4 煤最短自然发火期 |
2.5 煤自燃过程的产热特征 |
2.6 煤自燃的临界堆积厚度 |
2.7 煤氧化过程中活性官能团分布及变化规律 |
2.8 本章小结 |
3 瓦斯抽采条件下采空区气热环境分析与测试 |
3.1 采空区空间与流场特性 |
3.2 采空区气热环境测试方案 |
3.3 结果及分析 |
3.4 本章小结 |
4 采空区瓦斯抽采条件下流场特征实验研究 |
4.1 相似模拟理论 |
4.2 实验装置 |
4.3 实验方案及实验安全性分析 |
4.4 实验结果与数据分析 |
4.5 本章小结 |
5 瓦斯抽采条件下采空区自然发火规律数值模拟研究 |
5.1 抽采条件下采空区自然发火模型 |
5.2 模型中关键参数取值 |
5.3 几何模型与网格划分 |
5.4 模拟结果及分析 |
5.5 本章小结 |
6 瓦斯抽采条件下综放面采空区煤自燃关键防控技术 |
6.1 采空区惰化技术原理与工艺 |
6.2 CO_2惰化效果数值模拟研究 |
6.3 煤自燃隐患定向综合防控技术 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要研究结论 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
致谢 |
学位论文数据集 |
(6)深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题的背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 含瓦斯煤岩力学及渗透特性 |
1.2.2 煤岩体加卸荷路径力学特征 |
1.2.3 保护层卸压开采及影响因素研究现状 |
1.2.4 采动裂隙场演化规律 |
1.2.5 卸压瓦斯运移及抽采现状 |
1.3 研究进展评述 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 芦岭煤矿强突出煤层特征与区域瓦斯治理 |
2.1 试验矿井概况 |
2.1.1 芦岭井田概况 |
2.1.2 试验工程背景 |
2.2 芦岭8#煤微结构特征分析 |
2.2.1 8#煤工业分析及成分分析 |
2.2.2 8#煤细观结构分析 |
2.2.3 8#煤孔隙特征分析 |
2.3 芦岭煤矿软岩保护层选择开采的可行性分析 |
2.3.1 Ⅱ水平区域瓦斯治理技术 |
2.3.2 芦岭Ⅲ1 采区保护层开采方案选择 |
2.3.3 软岩保护层开采层位选择分析 |
2.3.4 软岩保护层开采的技术分析 |
2.3.5 软岩保护层与10 煤保护层卸压保护效果分析 |
2.4 本章小结 |
3 含气煤体力学效应及渗流特征 |
3.1 单轴压缩条件型煤力学特性 |
3.1.1 型煤试件制备 |
3.1.2 型煤单轴压缩力学及声发射特征分析 |
3.2 常规三轴加载围压对含气煤体力学及渗流特性的影响 |
3.2.1 固-气耦合装置 |
3.2.2 试验原理及方案 |
3.2.3 围压对含气煤样力学及渗透率的影响分析 |
3.3 常规三轴加载气体压力对含气煤体力学及渗流特征的影响 |
3.3.1 试验方案 |
3.3.2 气体压力对含气煤样力学及渗透率的影响分析 |
3.4 加载轴压卸载围压应力路径对含气煤体力学及渗流特性的影响 |
3.4.1 试验方案 |
3.4.2 加载轴压卸载围压应力路径围压对含气煤样力学及渗透率的影响分析 |
3.5 本章小结 |
4 软岩保护层开采卸压机理及影响因素 |
4.1 软岩保护层选择开采分析 |
4.1.1 软岩保护层选择开采的依据 |
4.1.2 可优选软岩保护层开采的技术条件 |
4.1.3 软岩保护层开采的特点 |
4.2 软岩保护层开采卸压机理分析 |
4.2.1 上覆岩层卸压力学模型 |
4.2.2 煤层群条件下软岩保护层开采卸压机理 |
4.3 软岩保护层开采技术参数对被保护层卸压效果的影响规律 |
4.3.1 采动卸压临界指标的确定 |
4.3.2 开采厚度对被保护层卸压效果的影响规律 |
4.3.3 开采层位对被保护层卸压效果的影响规律 |
4.3.4 工作面面长对被保护层卸压效果的影响规律 |
4.3.5 芦岭首采软岩工作面开采技术参数优化 |
4.4 本章小结 |
5 软岩保护层开采方式采动效应 |
5.1 软岩保护层开采采场前方煤岩体应力环境 |
5.1.1 开采岩性对应力环境的影响规律 |
5.1.2 软岩保护层开采方式前方煤岩体应力环境特征 |
5.2 软岩保护层开采方式煤岩采动力学特征 |
5.2.1 软岩保护层开采方式应力路径的确定 |
5.2.2 试验设备及方案 |
5.2.3 软岩保护层开采方式采动力学结果分析 |
5.3 本章小结 |
6 软岩保护层开采采动裂隙演化与卸压瓦斯运移特征 |
6.1 软岩保护层开采覆岩采动裂隙演化的实验研究 |
6.1.1 覆岩采动裂隙基本特征 |
6.1.2 覆岩采动裂隙演化的相似模拟实验方案 |
6.1.3 软岩保护层开采覆岩裂隙演化相似实验结果分析 |
6.1.4 软岩保护层开采裂隙发育区域确定 |
6.1.5 软岩保护层开采后裂隙演化的分形研究 |
6.2 基于关键层理论的采动裂隙动态演化过程 |
6.3 软岩保护层开采覆岩裂隙场卸压瓦斯运移演化规律 |
6.3.1 软岩保护层开采卸压瓦斯来源分析 |
6.3.2 采动裂隙场中卸压瓦斯运移数学模型 |
6.3.3 软岩保护层开采覆岩裂隙场卸压瓦斯运移规律数值分析 |
6.4 采动裂隙演化与卸压瓦斯富集关系分析 |
6.4.1 卸压瓦斯储运过程分析 |
6.4.2 采动裂隙场与瓦斯流动场的耦合关系 |
6.5 本章小结 |
7 芦岭软岩保护层开采卸压瓦斯治理工程实践 |
7.1 软岩保护层开采卸压瓦斯抽采方法 |
7.2 Ⅲ11 软岩保护层工作面卸压瓦斯抽采技术体系 |
7.2.1 Ⅲ11 软岩保护层开采覆岩“两带”发育高度 |
7.2.2 Ⅲ11 软岩保护层开采卸压瓦斯涌出量预计 |
7.2.3 Ⅲ11 软岩保护层立体卸压瓦斯抽采 |
7.3 软岩保护层开采卸压效果考察 |
7.3.1 软岩保护层回采期间卸压瓦斯抽采效果考察 |
7.3.2 软岩保护层开采效果考察 |
7.3.3 上覆被保护煤层卸压保护效果考察 |
7.3.4 软岩保护层开采综合效益分析 |
7.4 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(7)大采高综采面围岩控制的尺度效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 大采高工作面尺度效应问题的提出 |
1.2 国内外研究现状与技术水平 |
1.2.1 煤岩强度的“尺寸效应”理论 |
1.2.2 大采高工作面覆岩结构及移动规律 |
1.2.3 大采高综采矿压显现规律 |
1.2.4 大采高煤壁片帮机理及支架-围岩关系 |
1.2.5 极限开采强度理论 |
1.2.6 工作面顶板监测及预警技术 |
1.3 大采高高强度综采亟待解决的关键问题 |
1.4 研究内容与方法 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究方法 |
1.4.3 技术路线 |
2 大采高综采煤壁片帮机理与采高尺度效应 |
2.1 动静载作用下的煤样尺寸效应研究 |
2.1.1 煤岩体强度的尺寸效应 |
2.1.2 煤样的尺寸-强度效应 |
2.1.3 煤样静动载作用下的力学响应 |
2.2 工作面开采煤壁卸荷的尺度效应研究 |
2.2.1 脆性煤体开采卸荷特性 |
2.2.2 高应力煤体卸荷损伤特征 |
2.2.3 大采高煤壁卸荷裂纹扩容和发展过程 |
2.2.4 卸荷片帮体特征及块度分布 |
2.3 煤壁大面积失稳与能量耗散机理研究 |
2.3.1 煤壁前方能量聚集和转移机理 |
2.3.2 煤壁损伤能量耗散机制数值分析 |
2.3.3 脆性煤体大采高煤壁变形监测及片帮判识 |
2.4 小结 |
3 大采高综采矿压显现特征与工作面长度尺度效应 |
3.1 浅埋煤层工作面长度的尺度效应 |
3.1.1 浅埋松散层变形力学特性 |
3.1.2 松散层载荷传递效应分析 |
3.1.3 浅埋煤层工作面矿压显现特征 |
3.2 深部开采工作面长度的尺度效应 |
3.2.1 深井开采三边固支板模型 |
3.2.2 工作面倾向方向尺度效应研究 |
3.2.3 深井超长工作面顶板断裂特征与矿压特征 |
3.3 大倾角煤层工作面长度的尺度效应 |
3.3.1 大倾角厚煤层工作面顶板垮落特征 |
3.3.2 大倾角工作面顶板结构模型 |
3.3.3 大倾角开采工作面倾向长度的临界效应 |
3.4 大倾角伪斜开采的尺度效应 |
3.4.1 伪斜开采围岩失稳特征 |
3.4.2 伪斜开采工作面设备上窜下滑机理 |
3.4.3 工作面伪斜角度的尺度效应 |
3.5 小结 |
4 多因素耦合条件下围岩控制尺度效应分析方法 |
4.1 多因素耦合作用下开采强度分析的必要性 |
4.2 大采高工作面多因素耦合开采强度分析方法 |
4.2.1 开采强度评价方法 |
4.2.2 基于熵权属性识别法开采强度分析模型 |
4.2.3 工作面开采强度样本库建立 |
4.2.4 极限开采强度及参数确定 |
4.3 国内大采高矿井开采强度评价 |
4.4 小结 |
5 大采高综采围岩失稳尺度效应监测与预警技术 |
5.1 综采面顶板灾害监测技术 |
5.1.1 高强度开采顶板事故特征 |
5.1.2 常规工作面矿压监测技术 |
5.1.3 特殊条件下矿压显现 |
5.2 综采支架位态分析模型 |
5.2.1 支架极端位态受力分析 |
5.2.2 支架位态模型分析 |
5.2.3 预警指标分析 |
5.3 工作面顶板灾害预警技术研究 |
5.3.1 顶板灾害预警指标体系 |
5.3.2 顶板灾害预警系统试制 |
5.3.3 实例分析及应用 |
5.4 小结 |
6 极复杂煤层围岩控制尺度效应现场应用 |
6.1 工作面开采条件 |
6.1.1 工作面赋存条件 |
6.1.2 工作面顶底板条件 |
6.1.3 大采高工作面设备配套 |
6.2 围岩控制主控因素分析 |
6.2.1 煤层及顶板结构分析 |
6.2.2 煤层倾角 |
6.2.3 地质构造 |
6.3 多因素耦合作用下尺度效应分析 |
6.3.1 大采高工作面推进速度分析 |
6.3.2 大采高工作面片帮冒顶 |
6.3.3 大采高工作面矿压显现特征 |
6.3.4 顶板及覆岩垮落结构特征分析 |
6.3.5 瓦斯不均衡涌出分析 |
6.3.6 大采高综采开采强度评价 |
6.4 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
致谢 |
(8)大采高采场顶板卸荷损伤演化及抽采优化应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.1.1 煤炭地位及大采高开采特点 |
1.1.2 大采高煤与瓦斯共采主要制约因素 |
1.1.3 选题意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 大采高采场顶板断裂研究现状 |
1.2.2 采空区顶板裂隙及瓦斯流动通道演化研究现状 |
1.2.3 采场及采空区顶板覆岩卸荷损伤研究现状 |
1.2.4 采空区卸压瓦斯运移及其流场分布规律研究现状 |
1.2.5 大采高采场瓦斯治理及抽采技术研究现状 |
1.3 存在的问题 |
1.4 主要研究内容、方法及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容及方法 |
1.4.2 技术路线 |
2 大采高采场顶板卸荷破断及裂隙发育特征 |
2.1 工程地质及力学测试 |
2.1.1 工程地质 |
2.1.2 地应力测定 |
2.1.3 煤岩力学参数测试 |
2.2 采动顶板关键层位置及其破断特征 |
2.2.1 关键层位置确定 |
2.2.2 采场覆岩关键层破断特征 |
2.3 大采高采场采动裂隙发育特征 |
2.3.1 采高对顶板采动裂隙发育的影响 |
2.3.2 大采高采场采动裂隙现场实测 |
2.4 本章小结 |
3 大采高采场瓦斯运移的卸荷通道分区特征 |
3.1 裂隙场瓦斯流动规律及模型分析 |
3.1.1 瓦斯涌出规律 |
3.1.2 瓦斯浓度场模型分析 |
3.2 采动卸荷裂隙场瓦斯运移力学模型 |
3.3 采动裂隙场瓦斯卸荷通道分区特征 |
3.3.1 裂隙场瓦斯宏观通道竖向分布特征 |
3.3.2 裂隙场瓦斯宏观通道横向分布特征 |
3.3.3 采空区瓦斯宏观流动通道的采高效应 |
3.4 本章小结 |
4 不同采高下顶板瓦斯通道卸荷损伤演化 |
4.1 采高对采空区顶板应力卸荷及瓦斯通道演化影响 |
4.1.1 采高对采空区顶板应力卸荷的影响 |
4.1.2 采高对采空区瓦斯通道损伤演化的影响 |
4.2 不同采高下瓦斯通道卸荷损伤演化 |
4.2.1 数值模型建立 |
4.2.2 不同采高下顶板应力卸荷演化规律 |
4.2.3 不同采高下采空区顶板位移演化规律 |
4.2.4 不同采高下顶板瓦斯通道演化规律 |
4.3 不同采高下瓦斯通道卸荷损伤范围 |
4.4 本章小结 |
5 不同通风系统下大采高采场卸压瓦斯运移特征 |
5.1 不同通风系统下大采高采场流场分布特征 |
5.1.1 U型通风系统采空区流场模型 |
5.1.2 多巷通风系统采空区流场模型 |
5.2 大采高采场采空区瓦斯运移模型 |
5.3 不同通风系统下大采高采场瓦斯运移特征 |
5.3.1 不同通风系统下采空区流场分布 |
5.3.2 不同通风系统下采空区瓦斯运移特征 |
5.3.3 不同通风系统下采场瓦斯治理效果分析 |
5.4 本章小结 |
6 大采高采场大流量抽采技术应用 |
6.1 大采高采场通风系统优化 |
6.2 基于瓦斯通道卸荷损伤的大直径定向钻孔抽采技术 |
6.2.1 大直径定向钻孔布置 |
6.2.2 钻孔数量确定 |
6.2.3 钻场布置和钻孔设计 |
6.2.4 大直径定向钻孔抽采效果 |
6.3 大流量穿透钻孔抽采技术 |
6.3.1 大流量穿透钻孔布置 |
6.3.2 钻场布置和钻孔设计 |
6.3.3 钻孔间距设置及测试效果 |
6.4 采空区大流量瓦斯抽采效果 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)恒大矿复杂采区瓦斯与煤自燃影响效应及防控机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 卸压瓦斯抽采研究现状 |
1.2.2 采空区遗煤自燃影响因素和自燃“三带”研究 |
1.2.3 瓦斯抽采与煤自燃相互影响研究 |
1.3 研究目标和内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 研究方法和技术路线 |
2 采场裂隙结构及漏风规律 |
2.1 采场覆岩层移动与垮落规律 |
2.1.1 采场应力分布特征 |
2.1.2 采空区覆岩断裂与垮落规律 |
2.1.3 采空区垮落岩石碎胀特性 |
2.2 工作面围岩裂隙及漏风规律 |
2.2.1 煤柱裂隙发育及漏风自燃规律 |
2.2.2 底巷与采空区间裂隙连通和漏风 |
2.2.3 巷道顶板高冒区裂隙及漏风 |
2.2.4 近距离煤层开采裂隙漏风和致灾特点 |
2.3 本章小结 |
3 瓦斯与煤自燃影响特征及防控机制理论 |
3.1 采空区瓦斯灾害特性 |
3.1.1 采空区瓦斯运移积聚规律 |
3.1.2 采空区瓦斯爆炸条件及防控 |
3.2 采空区煤自燃条件及防控 |
3.3 瓦斯与煤自燃灾害共存特性及防控机制 |
3.3.1 瓦斯与煤自燃灾害共存特性 |
3.3.2 瓦斯与煤自燃灾害安全防控机制 |
3.4 本章小结 |
4 上分层工作面瓦斯抽采对煤自燃影响效应 |
4.1 恒大煤矿开采条件 |
4.1.1 瓦斯、煤自燃和煤尘参数测定 |
4.1.2 153采区分层开采模式及灾害分析 |
4.1.3 153采区工作面采场裂隙连通状态及防控分区 |
4.2 瓦斯抽采与煤自燃影响分析的数学模型 |
4.3 上分层开采瓦斯抽采与煤自燃影响研究物理模型 |
4.4 上分层开采瓦斯与煤自燃影响效应分析 |
4.4.1 未抽采条件下采空区多场量模拟分析 |
4.4.2 埋管抽采对瓦斯与煤自燃的影响规律 |
4.4.3 高位立管抽采对瓦斯与煤自燃的影响规律 |
4.4.4 高抽巷抽采对瓦斯与煤自燃的影响规律 |
4.4.5 地面钻孔抽采对瓦斯与煤自燃的影响规律 |
4.4.6 高瓦斯工作面多方式抽采联合优化分析 |
4.5 本章小结 |
5 复杂工作面瓦斯抽采与煤自燃的影响效应 |
5.1 研究模型及边界条件 |
5.1.1 工作面概况 |
5.1.2 研究模型的建立 |
5.1.3 模型的边界条件 |
5.1.4 模型关键参数的确定 |
5.2 风量改变对瓦斯与煤自燃的影响规律 |
5.2.1 工作面漏风流场分析 |
5.2.2 不同供风量条件下工作面瓦斯浓度场分析 |
5.2.3 通风量变化对局部连通区煤自燃的影响 |
5.2.4 风量变化对完全连通区遗煤自燃的影响 |
5.3 隅角埋管抽采对瓦斯与煤自燃影响的规律 |
5.3.1 埋管抽采流场及适用性分析 |
5.3.2 埋管抽采对局部连通区煤自燃影响分析 |
5.3.3 埋管抽采对完全连通区煤自燃影响分析 |
5.4 高抽巷抽采对瓦斯与煤自燃的影响规律 |
5.4.1 高抽巷抽采流场及适用性分析 |
5.4.2 高抽巷抽采对局部连通区煤自燃影响分析 |
5.4.3 高抽巷抽采对完全连通区煤自燃影响分析 |
5.5 本章小结 |
6 复杂工作面瓦斯与煤自燃分区防控效应及调控方法 |
6.1 局部连通区封堵对采场瓦斯与煤自燃的影响 |
6.1.1 封堵前后采场风流流场分析 |
6.1.2 封堵前后采场瓦斯浓度场分析 |
6.1.3 注浆封堵对上部采空区遗煤自燃影响 |
6.2 多区域抽采交叉影响效应分析 |
6.2.1 多区域抽采场流场分析 |
6.2.2 多区域抽采交叉影响分析 |
6.2.3 多区域抽采效果分析 |
6.3 完全连通区注氮对抽采影响效应分析 |
6.3.1 完全连通区注氮对遗煤自燃“三带”影响分析 |
6.3.2 完全连通区注氮对遗煤温度场的影响分析 |
6.3.3 完全连通区注氮与抽采交叉影响效应分析 |
6.4 局部连通区注氮与抽采影响效应分析 |
6.4.1 局部连通区注氮对遗煤自燃“三带”影响分析 |
6.4.2 局部连通区注氮对遗煤温度场影响分析 |
6.4.3 局部连通区注氮对抽采交叉影响分析 |
6.4.4 多点梯级注氮防灭火技术 |
6.5 多点调控分区动态平衡方法 |
6.5.1 调控基准的确定 |
6.5.2 多点调控分区动态调控方法 |
6.5.3 调控基准验证及常态参数确定 |
6.6 本章小结 |
7 复杂工作面瓦斯与煤自燃分区防控技术实践 |
7.1 153采区上分层开采瓦斯与煤自燃防控技术 |
7.1.1 上分层工作面瓦斯抽采技术 |
7.1.2 上分层采空区煤自燃防治技术 |
7.2 153采区下分层开采瓦斯与煤自燃防控技术 |
7.2.1 工作面瓦斯抽采系统 |
7.2.2 5333(B)工作面注氮系统 |
7.3 瓦斯与煤自燃分区防控技术 |
7.3.1 完全连通区防控技术 |
7.3.2 局部连通区防控技术 |
7.3.3 非连通区防控技术 |
7.4 瓦斯与煤自燃防控效果 |
7.5 本章小结 |
8 结论及展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
附件 |
(10)近距离煤层群综采面采空区瓦斯运移规律及应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 采动覆岩裂隙演化及分布规律研究现状 |
1.2.2 采动卸压瓦斯运移规律研究现状 |
1.2.3 采空区瓦斯防治方法研究现状 |
1.3 研究内容及研究目标 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究目标 |
1.4 研究方案及技术路线 |
1.4.1 研究方案 |
1.4.2 技术路线 |
2 近距离煤层群采动覆岩结构及移动规律研究 |
2.1 采动覆岩裂隙场的特征与形态 |
2.1.1 采动覆岩裂隙场竖直方向特征 |
2.1.2 采动覆岩裂隙场走向方向特征 |
2.2 采动裂隙分布规律物理相似模拟实验分析 |
2.2.1 模型的设计及制作 |
2.2.2 模型的创建 |
2.2.3 实验过程及现象分析 |
2.3 采动覆岩下沉特征及采场应力分布规律分析 |
2.3.1 采动覆岩下沉特征 |
2.3.2 破裂岩体碎胀特征分析 |
2.3.3 工作面及采空区底板应力分布 |
2.4 采动覆岩裂隙沿竖直与走向方向划分 |
2.4.1 采动覆岩裂隙沿竖直方向划分 |
2.4.2 采动覆岩裂隙沿走向区域划分 |
2.5 本章小结 |
3 综采面采空区瓦斯流场数学模型 |
3.1 采空区瓦斯来源 |
3.2 采空区多孔介质渗透性分析 |
3.2.1 采空区多孔介质性质 |
3.2.2 流体在采空区的渗透率 |
3.3 采空区瓦斯渗流数学模型 |
3.3.1 采空区气体基本特征 |
3.3.2 采空区气体扩散方程 |
3.3.3 边界条件 |
3.4 本章小结 |
4 综采面采空区瓦斯运移数值模拟实验研究 |
4.1 FLUNET软件概况及功能 |
4.2 采空区三维建模及网格划分 |
4.2.1 采空区布置相关参数 |
4.2.2 采空区网格划分 |
4.3 采空区瓦斯运移数值模拟 |
4.3.1 采空区在“U”型通风情况下瓦斯浓度分布 |
4.3.2 采空区在不同风量情况下瓦斯浓度分布 |
4.3.3 采空区在不同抽采量下瓦斯浓度分布 |
4.4 本章小结 |
5 综采面采空区瓦斯运移规律现场应用 |
5.1 工作面概况 |
5.2 工作面瓦斯治理措施 |
5.3 工作面瓦斯治理效果检验 |
5.3.1 钻场抽采情况 |
5.3.2 工作面及上隅角瓦斯浓度 |
5.4 本章小结 |
6 结论 |
6.1 论文主要结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、采面瓦斯随采随抽方法及影响因素探讨(论文参考文献)
- [1]壁盈煤矿9#煤层矿井瓦斯治理研究与一通三防设计[D]. 杨剑广. 太原理工大学, 2020(01)
- [2]煤与油页岩复合顶板运移及瓦斯涌出规律研究[D]. 任小亮. 西安科技大学, 2020(01)
- [3]西山矿区近距离煤层群开采巷道围岩控制技术研究及应用[D]. 张剑. 煤炭科学研究总院, 2020(08)
- [4]三软煤层上保护层煤与瓦斯共采时空协同防突技术研究[D]. 王立. 青岛理工大学, 2019(02)
- [5]采空区瓦斯抽采条件下煤自然发火规律及关键防控技术研究[D]. 李光. 山东科技大学, 2019(03)
- [6]深部强突出煤层软岩保护层开采采动卸压力学效应及应用[D]. 程详. 安徽理工大学, 2019(01)
- [7]大采高综采面围岩控制的尺度效应研究[D]. 范志忠. 中国矿业大学(北京), 2019(12)
- [8]大采高采场顶板卸荷损伤演化及抽采优化应用[D]. 徐玉胜. 中国矿业大学(北京), 2019(08)
- [9]恒大矿复杂采区瓦斯与煤自燃影响效应及防控机制研究[D]. 张敏. 辽宁工程技术大学, 2017(05)
- [10]近距离煤层群综采面采空区瓦斯运移规律及应用[D]. 李昊天. 西安科技大学, 2015(11)