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下保护层开采卸压范围及卸压程度的研究

作　者: 李明好
导　师: 张国枢；石必明
学　校: 安徽理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 下保护层数值模拟上覆煤层变形煤与瓦斯突出透气性
分类号: TD823.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 407次
引　用: 14次
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内容摘要

随着开采深度的增加,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井逐渐增多,如何采取有效措施实现安全高效开采成为摆在采矿工作者面前的重要任务。对煤层群开采而言,保护层开采是预防突出最有效经济的区域性预防突出技术措施。本文在理论分析基础上,利用数值模拟和现场试验相结合的方法,综合分析研究了低透气性高瓦斯软厚煤层远距离下保护层开采理论与技术,得出了保护层开采过程中覆岩破坏移动规律,远距离上覆被保护层应力变化及变形规律,透气性演化规律,及被保护层钻孔瓦斯抽放流场分布规律。通过合理布置卸压瓦斯钻孔进行瓦斯抽放,降低了煤层瓦斯含量,减少了工作面开采过程中瓦斯涌出,消除了被保护层的煤与瓦斯突出危险,大大提高被保护层生产效率。上述研究成果与现场实际考察结果基本吻合,为远距离下保护层开采实现区域性预防煤与瓦斯突出和卸压瓦斯抽放等提供了科学依据,解决了低透气性高瓦斯被保护瓦斯防治的难题。

全文目录

1 引言  7-18
  1.1 问题提出与选题依据  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-13
    1.2.1 保护作用机理研究现状  8-12
    1.2.2 国内外保护层开采应用现状  12-13
  1.3 煤层开采覆岩冒落移动裂隙演化研究现状  13-14
  1.4 研究路线、主要内容及方法  14-18
    1.4.1 研究路线  14-16
    1.4.2 主要研究内容及方法  16-18
2 下保护层开采覆岩断裂移动特性  18-33
  2.1 概述  18-19
  2.2 下保护层覆岩破坏特征及分布形态  19-24
    2.2.1 保护层开采覆岩“三带”的形成  19-21
    2.2.2 “三带”的空间形态  21-23
    2.2.3 冒落带裂隙带发育高度的预计  23-24
    2.2.4 裂隙带发展的时间过程  24
  2.3 保护层开采覆岩破坏及移动的力学模式  24-26
  2.4 关键层的破断特性及对覆岩裂隙发育的影响  26-31
    2.4.1 关键层初次断裂后动力学分析  26-29
    2.4.2 关键层初次断裂形式及对岩层移动的影响  29
    2.4.3 覆岩“O—X”型断裂特征及瓦斯运移通道形成  29-31
    2.4.4 关键层断裂对被保护层卸压及透气性变化的影响  31
  2.5 本章小结  31-33
3 下保护层开采覆岩移动变形数值模拟  33-50
  3.1 概述  33-34
  3.2 RFPA~(2D)分析软件特点及功能  34-35
  3.3 保护层开采力学特性  35-38
    3.3.1 力学模型  35-36
    3.3.2 力学分析  36-38
  3.4 保护层开采被保护层应力及变形特性数值模拟  38-48
    3.4.1 数值模拟条件及覆岩物理力学参数  38-39
    3.4.2 数值模拟物理模型  39-41
    3.4.3 覆岩垮落及裂隙发育动态过程  41-43
    3.4.4 保护层开采被保护层应力变化分布特性  43-46
    3.4.5 保护层开采过程中被保护层的变形特性  46-47
    3.4.6 被保护层水平变形规律  47-48
  3.5 保护层开采对被保护层作用分析  48-49
  3.6 本章小结  49-50
4 保护层开采设计及技术方案  50-61
  4.1 概述  50-51
    4.1.1 试验区范围  50
    4.1.2 煤层赋存及顶底板特征  50-51
  4.2 保护层工作面瓦斯涌出预测  51-54
    4.2.1 煤层瓦斯含量  51-53
    4.2.2 保护层工作面瓦斯涌出量预测  53-54
  4.3 开采保护层的必要性  54-55
  4.4 被保护层保护范围设计  55-56
    4.4.1 有效层间距  55
    4.4.2 倾斜方向保护范围  55
    4.4.3 走向方向保护范围  55-56
  4.5 保护层的瓦斯治理技术  56-61
    4.5.1 瓦斯抽放的必要性  56
    4.5.2 瓦斯涌出源及瓦斯治理的途径  56-57
    4.5.3 抽放瓦斯方法  57
    4.5.4 瓦斯抽放参数设计  57-61
5 保护层开采作用效果分析  61-75
  5.1 远距离保护层开采效果考察  61-69
    5.1.1 钻孔自然瓦斯涌出量测定  61
    5.1.2 被保护层瓦斯压力变化规律  61-65
    5.1.3 被保护层煤层透气性系数变化规律  65-66
    5.1.4 被保护层煤层相对变形规律  66-68
    5.1.5 被保护层底板下沉变化规律  68-69
  5.2 远距离保护层开采对被保护层防突效果分析  69-72
    5.2.1 被保护层工作面瓦斯抽放率  69-71
    5.2.2 被保护层煤与瓦斯突出指标变化规律  71-72
  5.3 远距离被保护层回采期间瓦斯涌出动态分析  72-73
    5.3.1 Ⅱ846工作面瓦斯涌出特性  72
    5.3.2 卸压和未卸压工作面瓦斯涌出对比分析  72-73
  5.4 本章小结  73-75
6 论文主要研究结论  75-77
参考文献  77-79
致谢  79

下保护层开采卸压范围及卸压程度的研究

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