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九里山煤矿二_1煤层瓦斯抽采系统合理抽采负压研究

作　者: 冉永进
导　师: 杨宏民
学　校: 河南理工大学
专　业: 矿业工程
关键词: 瓦斯抽采抽采负压数值模拟现场考察
分类号: TD712.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来，我国煤矿瓦斯灾害事故多发，极大的制约了煤矿生产规模、生产效率和经济效益的提高。煤矿瓦斯抽采是瓦斯涌出和瓦斯突出防治的根本性措施之一，因此，瓦斯抽采效果和效率在很大程度上决定着煤矿安全生产及其经济效益。抽采负压是决定抽采效率的重要因素之一，抽采负压的变化以及与其他参数的耦合对抽采效果的影响还有一定的争议。本文结合煤岩结构特性，瓦斯在煤层中的赋存与流动规律，运用comsol软件对煤层不同抽采负压条件下的钻孔有效抽采影响半径进行了数值模拟，模拟结果表明：在相同的预抽条件下，随着抽采负压的增加，煤层钻孔有效抽采影响半径逐渐增大；相同抽采负压下，软煤有效抽采影响半径小于硬煤，抽采负压为45kPa、抽采180天时，软煤瓦斯有效抽采影响半径为1.113m小于硬煤1.758m。通过对矿井顺层钻孔预抽条件下抽采效果的数值模拟可知：随着抽采负压的增加，煤层瓦斯抽采效果逐渐提高；相同抽采负压条件下预抽煤层瓦斯期间软煤残余瓦斯含量大于硬煤残余瓦斯含量，硬煤的抽采效果优于软煤的抽采效果。相同的抽采条件下，缩短钻孔间距可以有效的缩短抽采消突时间。通过现场考察，抽采负压从26kPa上升到42kPa时，瓦斯抽采流量随着抽采负压的增加逐渐增大，当负压达到45kPa时，瓦斯抽采流量反而有所下降。相对其他抽采负压，抽采负压在38~42kPa时，钻孔瓦斯抽采流量最大，同时抽采15天的瓦斯抽采总量也最大。结合数值模拟和现场考察结果可知，抽采系统负压应能够保证抽采孔口负压在38~42kPa时最为合适。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 问题的提出  10-11
  1.2 国内外瓦斯抽采的现状存在问题及发展趋势  11-14
  1.3 本文的研究内容  14
  1.4 研究方法和技术路线  14
  1.5 论文特色  14-16
2 矿区煤岩结构特征和煤层瓦斯流动规律  16-32
  2.1 矿区概况  16-22
    2.1.1 地理位置  16
    2.1.2 区域构造  16-17
    2.1.3 井田构造  17-18
    2.1.4 煤层、煤质特征上  18-19
    2.1.5 瓦斯赋存地质特征  19-21
    2.1.6 矿井抽采系统  21-22
  2.2 煤岩结构特征  22-26
    2.2.1 煤的宏观结构特性  22
    2.2.2 煤的微观结构特性  22-26
  2.3 瓦斯的赋存状态  26-27
  2.4 瓦斯在煤层中的运移规律  27-31
    2.4.1 煤层瓦斯流动规律  28-31
  2.5 本章小结  31-32
3 不同抽采负压下钻孔有效影响半径的数值模拟  32-46
  3.1 测试原理  32-33
  3.2 煤层瓦斯运移数学模型  33-35
    3.2.1 数学模型的基本假设  33
    3.2.2 煤层瓦斯流场分类  33-34
    3.2.3 煤层瓦斯渗流数学模型  34
    3.2.4 煤层瓦斯扩散数学模型  34
    3.2.5 瓦斯含量方程  34
    3.2.6 煤层瓦斯扩散-渗流耦合方程  34-35
  3.3 预抽条件下瓦斯运移数学模型  35-36
    3.3.1 预抽条件下瓦斯运移方程  35
    3.3.2 定解条件  35-36
  3.4 数值模拟历程和模拟软件简介  36
  3.5 数值模拟参数  36-37
  3.6 理想均质煤层单孔预抽瓦斯流场模拟  37-44
    3.6.1 数值模拟  37
    3.6.2 模拟结果及分析  37-44
  3.7 本章小结  44-46
4 矿井顺层钻孔预抽条件下抽采瓦斯效果数值模拟  46-60
  4.1 抽采效果数值模拟  46-47
    4.1.1 模型建立  46-47
    4.1.2 模拟过程  47
  4.2 模拟结果及分析  47-58
    4.2.1 抽采后煤层残存瓦斯含量云图  47-52
    4.2.2 最大瓦斯含量点确定  52-53
    4.2.3 软、硬煤抽采效果差异性模拟  53-56
    4.2.4 不同钻孔间距下煤层抽采效果的差异性  56-58
  4.3 本章小结  58-60
5 现场考察  60-68
  5.1 不同负压对钻孔抽采流量的影响  60-63
  5.2 抽采效果考察  63-66
  5.3 本章小结  66-68
6 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-74
作者简历  74-76
学位论文数据集  76

九里山煤矿二_1煤层瓦斯抽采系统合理抽采负压研究

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