大采高综放工作面瓦斯治理技术研究

摘要

矿井瓦斯（煤层气）是造成矿井事故的最重要因素，我国矿井开采过程中瓦斯事故频发，然而瓦斯却是重要的清洁能源。近些年来我国国民经济持续高速增长对能源需求不断增加，煤炭资源是我国能源结构中的主体能源，所以煤炭工业近些年来持续高速发展，开采条件也日益的复杂。随着开采强度加大和开采深度增加，矿井瓦斯事故发生的频率不断的增加，给矿井的安全生产和煤矿井下工人的生命安全造成了严重的威胁。40201工作面是彬长集团小庄煤矿首个大采高综放工作面，主采的4＃煤层是低渗透性高瓦斯煤层，研究高瓦斯低渗透性特厚煤层工作面瓦斯综合治理是事关矿井总体生产安全的重大研究课题，对类似开采条件下的矿井有着非常重要的指导和借鉴的作用。
　　对于开采厚煤层的综合放顶煤工作面的瓦斯治理进行研究具有重要的意义，大采高综放工作面瓦斯治理技术研究是在矿井生产过程中针对开采煤层工作面采高大、产量高、瓦斯涌出量大及工作面推进速度快的条件下确立的技术攻关项目，本文积极探索矿井瓦斯灾害研究的新技术、新方法，综合理论分析、数值模拟、现场实测，确定瓦斯治理措施，确保矿井安全高效生产。
　　本论文是在前人瓦斯运移规律及瓦斯治理大量研究基础之上，依据采矿学、矿压理论、瓦斯动力学、煤矿瓦斯及其防治理论，采用大量计算机数值模拟仿真技术（FLAC3D、FLUENT、COMSOL）以及现场工业试验方法，研究回采工作面瓦斯运移规律和瓦斯抽采技术等，完成了从调研、瓦斯参数测定、瓦斯运移涌出规律分析及归纳、抽采技术方案设计及效果考察等工作，为40201大采高工作面安全生产提供了科学的理论和实践经验。本文主要研究了大采高工作面快速推进对煤岩的时空破坏规律及瓦斯在工作面开采过程中的运移和积聚规律，利用瓦斯在煤岩体运移规律合理布置瓦斯抽采参数大量抽出高浓度瓦斯解决煤矿生产过程中的瓦斯危害，对保证矿井安全高效开采意义重大。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2瓦斯抽放的国内外研究现状

1.3论文研内容、目标及关键技术

1.4 和技术路线

1.5本章小结

第2章 煤层瓦斯运移、变形流固耦合理论分析

2.1 瓦斯在开采煤层中的流动方程

2.2 在定解条件下的煤层瓦斯运动

2.3本章小结

第3章 开采面涌出瓦斯量的预测和涌出的瓦斯规律研究

3.1 预测开采面涌出的瓦斯量

3.2开采面涌出瓦斯的特征与规律分析

3.3采煤面瓦斯抽采的可行性论证及提出瓦斯治理方案

3.4本章小结

第4章 工作面渗透率变化及瓦斯运移规律数值模拟研究

4.1 40201工作面采场围岩运动模拟

4.2合理斜压抽采范围划分

4.3 工作面开采瓦斯运移规律分析

4.4数值模拟抽采上隅角处瓦斯

4.5本章小结

第5章 40201工作面采空区瓦斯运移规律数值模拟

5.1 40201工作面采空区三维模型的建立及网格划分

5.2 40201工作面采空高抽巷抽采数值模拟分析

5.3 影响采空区瓦斯抽采流量的分析

5.4 本章小结

第6章40201工作面本煤层预抽优化数值模拟研究

6.1 模拟方案

6.2数值模拟分析

6.3本章小结

第7章 40201工作面瓦斯治理技术及抽采评价

7.1 40201工作面瓦斯综合治理技术研究

7.2开采工作面瓦斯抽放工艺的要求

7.3 40201开采面瓦斯抽采效果

7.4本章小结

第8章 结论、建议及展望

8.1主要结论

8.2主要建议

8.2展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果