兴隆煤矿倾斜俯伪斜下保护层开采区域防突效果验证

摘要

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一，准确的验证保护层开采之后对被保护层的保护效果，是保证被保护层安全、高效开采的最重要前提和关键问题。本文针对倾斜俯伪斜下保护层开采保护效果和保护范围的验证问题，以兴隆煤矿首采工作面（1401N）下保护层开采为研究背景，通过理论分析、现场试验和数值模拟三者相结合的方法，对倾斜俯伪斜下保护层开采的保护效果验证进行了研究，主要的研究成果与结论如下：
　　①分析下保护层开采覆岩的运动规律，明确了倾斜、急倾斜煤层开采后在覆岩运动特征上与近水平煤层有明显的差异；影响保护层开采保护效果的因素主要有层间垂距、煤层倾角、保护层的开采厚度、保护层与被保护层之间岩层的物理力学性质等。
　　②通过兴隆煤矿首采6＃保护层开采后的保护效果和保护范围的现场考察，得到了4＃被保护层的瓦斯压力和瓦斯含量随保护层工作面开采的变化规律；并基于4＃煤层卸压瓦斯抽采计算得到了残余瓦斯含量；研究表明：6＃保护层工作面采过卸压后，被保护层保护范围内沿倾向的残余瓦斯压力为0~0.58MPa，均小于区域突出危险性临界值0.74MPa，4＃煤层保护范围内沿倾向和走向的残余瓦斯含量为2.7972m3/t~5.7147m3/t，均小于突出危险临界值8m3/t。
　　③根据数值计算方法和变形分析，确定了4＃被保护层沿煤层倾向的应力分布及顶底板变形规律，应力分布由左向右依次形成近似的“M”形；基于被保护层卸压变形保护准则3‰划定的倾向上、下边界卸压角分别为98.2°和68.6°。
　　④数值模拟研究划定保护范围与现场按规定划定的范围的对比表明，两者划定被保护层的上下边界卸压角基本一致；按照残余瓦斯压力与残余瓦斯含量突出危险区临界值和变形量的验证要求，确定了被保护范围保护效果是有效的。

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目录

1 绪 论

1.1 问题的提出

1.2 研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容及技术路线

2 保护层开采相关理论

2.1 倾斜下保护层开采瓦斯运移理论

2.2 倾斜下保护层开采覆岩运动理论

2.3 矿井瓦斯的抽采理论与技术

2.4 保护层开采保护效果的影响因素及评价体系

2.5 本章小结

3 兴隆煤矿下保护层开采区域防突效果现场考察研究

3.1 验证井田概况

3.2 现场验证内容及方案

3.3 现场瓦斯压力的测定

3.4 现场瓦斯含量的测定

3.5被保护层卸压瓦斯抽采

3.6保护层开采的区域防突效果分析

3.7本章小结

4 倾斜俯伪斜下保护层开采区域防突效果数值模拟分析

4.1 利用数值模拟解决采矿工程问题的一般步骤

4.2 数值模型数据的收集和测定

4.3 数值模拟的实现

4.4 数值模拟的结果分析

4.5 基于卸压变形准则的下保护层开采保护效果分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录：

B.作者在攻读硕士学位期间获得的奖励：

C．作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目：