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远距离下保护层开采卸压增透特性研究

作　者: 王文
导　师: 李化敏；李东印
学　校: 河南理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 保护层开采 瓦斯抽采 卸压增透 透气性系数
分类号: TD712.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 161次
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内容摘要


本文以平顶山矿区丁、戊煤层为工程背景,采用实验室试验、离散元UDEC软件模拟及工业性试验相结合方法,对远距离下保护层开采上覆煤岩应力变化与渗透特性演化规律进行了研究。首先,研制了150×150×150mm大煤样平面应变气固耦合实验系统,采用声发射和流量计动态监测煤样在加-卸载作用下裂隙扩展与气体流量变化规律,对远程被保护层在采动支承压力作用透气性变化及裂隙扩展规律进行了物理模拟。接着,根据平顶山矿区远程煤层群赋存条件,建立数值计算模型,对远程下保护层开采过程中,上覆煤岩层移动规律、卸压特征,以及被保护煤层变形规律进行了分析研究,为实现瓦斯强化抽采和开采的协调提供了理论基础。同时,在现场对卸压后煤层瓦斯参数、回采巷道变形破坏情况,以及岩层移动参数等进行了实测,结果表明尽管平顶山矿区煤层群间层间距很大,但是远程保护层开采卸压增透效果依然明显。最后,根据采动过程中远程被保护煤层卸压增透特性研究结果,对平顶山矿区远程保护层开采卸压瓦斯强化抽采方案,以及瓦斯抽采和煤层开采的协调关系进行了初步分析。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 保护层开采的研究现状  10-12
    1.2.2 岩层移动及瓦斯流动规律研究现状  12-13
    1.2.3 卸压瓦斯抽放技术现状  13-14
  1.3 研究内容与技术路线  14-16
    1.3.1 主要研究内容  14-15
    1.3.2 研究方法与技术路线  15-16
2 煤样加-卸条件下渗透性试验研究  16-36
  2.1 概述  16-17
  2.2 煤样加-卸载试验准备  17-22
    2.2.1 煤样加-卸载系统研制  17-21
    2.2.2 煤样采集及加工  21-22
  2.3 煤样加-卸载试验过程  22-25
    2.3.1 煤样加-卸试验流程  22-23
    2.3.2 试验过程注意问题  23-25
  2.4 试验结果分析  25-34
    2.4.1 煤样的应力-应变与煤样破裂过程关系分析  25-28
    2.4.2 煤样加-卸载条件下渗透性分析  28-31
    2.4.3 煤样渗透系数变化量与卸荷量关系研究  31-34
  2.5 小结  34-36
3 保护层开采上覆煤岩卸压特征数值试验  36-55
  3.1 概述  36
  3.2 UDEC 软件基本特征  36-38
  3.3 数值模型的建立  38-41
    3.3.1 矿井概括  38
    3.3.2 模型设计原则  38-40
    3.3.3 几何模型设计  40
    3.3.4 监测煤岩层测线布置  40-41
  3.4 模型物理参数选取  41-44
    3.4.1 煤岩体物理参数的选取  41-42
    3.4.2 节理参数的选取  42-44
  3.5 试验结果及分析  44-53
    3.5.1 覆岩结构破坏的规律分析  44-45
    3.5.2 保护层开采覆岩垂直应力模拟结果分析  45-51
    3.5.3 丁5-6 煤层底板下沉监测及膨胀变形规律  51-53
  3.6 小结  53-55
4 被保护层卸压增透现场测试研究  55-78
  4.1 概况  55
  4.2.工作面基本情况  55-59
    4.2.1 戊21190 工作面概况  56
    4.2.2 丁21150 工作面布置图  56-58
    4.2.3 卸压区和非卸压的范围确定  58-59
  4.3 运输巷(非卸压)与回风巷(卸压区)掘进动力现象分析  59-68
    4.3.1 钻孔瓦斯涌出初速度(q)测定及分析  59-62
    4.3.2 卸压区和非卸压区巷道变形监测及分析  62-68
  4.4 卸压和非卸压区煤层瓦斯基本参数测定  68-76
    4.4.1 工作面测点布置  68-69
    4.4.2 煤层瓦斯含量测定及结果分析  69-71
    4.4.3 钻孔自然瓦斯流量测量及结果分析  71-73
    4.4.4 煤层透气性系数计算  73-76
  4.5 小结  76-78
5 被保护层卸压瓦斯抽采技术研究  78-90
  5.1 卸压瓦斯抽采理论分析  78-82
    5.1.1 卸压瓦斯抽采概述  78-79
    5.1.2 煤层瓦斯基本流动规律  79-81
    5.1.3 卸压瓦斯抽放原理分析  81-82
  5.2 卸压作用下被保护层瓦斯抽采分析  82-85
    5.2.1 卸压作用下煤与瓦斯协调开采  82-84
    5.2.2 卸压瓦斯抽采因素分析  84-85
  5.3 卸压瓦斯抽采初步方案  85-88
  5.4 小结  88-90
6 结论  90-92
参考文献  92-98
附录  98-99
致谢  99

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山安全与劳动保护 > 矿井大气 > 矿井瓦斯 > 瓦斯抽放
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