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极复杂条件下煤与瓦斯突出规律及综合治理技术

作　者: 覃道雄
导　师: 杨仁树
学　校: 中国矿业大学（北京）
专　业: 采矿工程
关键词: 极复杂地质煤与瓦斯突出瓦斯压力梯度综合治理
分类号: TD713
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

坦家冲、里王庙与龙家山矿地质条件极其复杂，煤与瓦斯突出事故与瓦斯动力现象时有发生。论文统计分析历年来煤与瓦斯突出事故，研究极复杂地质构造条件下影响煤与瓦斯突出事故的主要因素；分析了煤体弹性势能与瓦斯内能在突出过程中转换为煤体的破碎功、碎煤抛出功的表现形式，得出了煤与瓦斯突出的能量条件；基于达西定律、瓦斯渗流速度与瓦斯压力梯度、围岩应力之间的关系，建立了煤层瓦斯压力梯度与地应力之间的定量关系计算模型；模拟复杂地质条件下煤层中地应力分布与破坏规律，分析煤层瓦斯分布状态；通过对常用的煤与瓦斯突出预测性指标测定分析，提出适用于极复杂地质构造条件下具有动态适应性煤与瓦斯突出预测性指标；统计分析各矿历年来所采用的各种区域防突与局部防突措施，研究分析现场实施效果，提出适用于极复杂地质构造条件下煤与瓦斯突出综合治理技术方案。

全文目录

摘要  5
Abstract  5-6
详细摘要  6-9
Detailed Abstract  9-17
1 绪论  17-27
  1.1 研究背景  17-18
  1.2 国内外研究现状  18-24
    1.2.1 煤与瓦斯突出机理研究现状  18-20
    1.2.2 煤与瓦斯突出预测技术研究现状  20-22
    1.2.3 煤与瓦斯突出防治技术研究现状  22-23
    1.2.4 煤巷掘进防突技术研究现状  23-24
  1.3 主要研究内容  24
  1.4 研究技术路线  24-26
  1.5 论文结构  26-27
2 极复杂条件下煤与瓦斯突出影响因素分析  27-51
  2.1 矿井概况  27-35
    2.1.1 坦家冲矿概况  27-29
    2.1.2 里王庙矿概况  29-32
    2.1.3 龙家山矿概况  32-35
  2.2 煤与瓦斯突出的过程  35-37
  2.3 煤与瓦斯突出的总体条件  37
  2.4 红卫矿区特大型突出事故统计分析  37-39
    2.4.1 突出煤层位置  37-38
    2.4.2 突出煤层瓦斯含量  38
    2.4.3 突出煤层应力分布  38
    2.4.4 突出煤层性质  38-39
  2.5 煤与瓦斯突出的影响因素分析  39-43
    2.5.1 瓦斯压力在突出中的作用  39-41
    2.5.2 地应力在突出中的作用  41-43
    2.5.3 煤的物理力学特性在突出中的作用  43
  2.6 突出的能量条件分析  43-47
    2.6.1 瓦斯内能分析  44-46
    2.6.2 煤体弹性势能  46-47
  2.7 红卫矿区突出事故原因分析  47-49
  2.8 本章小结  49-51
3 极复杂条件下瓦斯赋存规律的研究  51-63
  3.1 矿井地质构造  51-52
  3.2 地质构造控制特征研究  52-53
    3.2.1 矿区地质构造演化及分布特征  52-53
    3.2.2 构造煤发育及分布特征  53
  3.3 地质构造对瓦斯赋存的影响规律  53-57
    3.3.1 断层构造对瓦斯赋存的影响  53-55
    3.3.2 褶皱构造对瓦斯赋存的影响  55-56
    3.3.3 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响  56
    3.3.4 岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响  56
    3.3.5 上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响  56-57
    3.3.6 岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响  57
  3.4 煤层瓦斯分布预测  57-58
  3.5 煤层瓦斯压力梯度分布规律  58-60
  3.6 本章小结  60-63
4 极复杂条件下煤体应力与损伤规律模拟研究  63-93
  4.1 有限差分原理  63-67
  4.2 FLAC3D 软件简介  67
  4.3 里王庙矿-1152-1 号石门揭煤  67-76
    4.3.1 建立计算模型  68-70
    4.3.2 应力分布规律模拟  70-73
    4.3.3 煤体破坏范围分布规律模拟  73-76
  4.4 坦家冲 236-80 北石门揭煤  76-85
    4.4.1 建立物理模型  77-79
    4.4.2 应力分布规律模拟  79-83
    4.4.3 破坏范围分布模拟  83-85
  4.5 里王庙矿 316-250 南石门揭煤  85-92
    4.5.1 建立物理模型  85-87
    4.5.2 应力分布规律模拟  87-91
    4.5.3 破坏范围分布模拟  91-92
  4.6 煤层瓦斯压力梯度分析  92
  4.7 本章小结  92-93
5 极复杂条件下煤与瓦斯突出预测性指标优选  93-103
  5.1 钻孔瓦斯涌出初速度指标  93-94
  5.2 R 值指标  94-95
  5.3 地应力指标  95
  5.4 瓦斯压力指标  95-96
  5.5 煤质指标  96
  5.6 煤层突出预测综合指标 D、K  96-97
  5.7 钻屑指标  97-99
    5.7.1 钻屑量 S  98-99
    5.7.2 钻屑瓦斯解吸指标  99
  5.8 预测指标适应性研究  99-101
  5.9 本章小结  101-103
6 极复杂地质条件下煤与瓦斯突出综合治理方案  103-127
  6.1 坦家冲矿主要防突措施  103-113
    6.1.1 坦家冲矿 226 采区基本情况  103
    6.1.2 坦家冲矿区域防突措施  103-108
    6.1.3 坦家冲矿局部防突措施  108-110
    6.1.4 坦家冲矿采煤工作面防突措施  110-113
  6.2 里王庙矿主要防突措施  113-119
    6.2.1 里王庙矿 226 采区基本概况  113
    6.2.2 里王庙矿区域防突措施  113-115
    6.2.3 里王庙矿局部防突措施  115-117
    6.2.4 里王庙矿采煤工作面防突措施  117-119
  6.3 龙家山矿主要防突措施  119-125
    6.3.1 龙家山矿 316 采区概况  119
    6.3.2 龙家山矿区域防突措施  119-121
    6.3.3 龙家山矿局部防突措施  121-123
    6.3.4 龙家山矿采煤工作面防突措施  123-125
  6.4 本章小结  125-127
7 现场实施及效果分析  127-137
  7.1 超前钻孔  127-129
    7.1.1 超前钻孔防突作用机理  127
    7.1.2 大直径超前钻孔效果  127-128
    7.1.3 小直径超前钻孔效果  128-129
  7.2 深孔松动爆破  129-131
    7.2.1 深孔松动爆破防突机理  129-130
    7.2.2 深孔松动爆破防突效果  130-131
  7.3 水力割缝  131-132
    7.3.1 水力割缝防突机理  131-132
    7.3.2 水力割缝技术治理煤层瓦斯的效果  132
  7.4 高压脉冲射流卸压防突  132
  7.5 石门揭煤防止突出措施  132-135
    7.5.1 石门揭煤系列化防突措施  132-134
    7.5.2 石门揭煤防突措施与效果检验  134-135
  7.6 本章小结  135-137
8 结论  137-141
  8.1 结论  137-139
  8.2 主要创新点  139
  8.3 展望  139-141
参考文献  141-147
附录  147-151
致谢  151-152
作者简介  152
在学期间发表的学术论文  152
主要获奖  152

极复杂条件下煤与瓦斯突出规律及综合治理技术

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