豫西构造软煤穿层水力冲孔消突效果研究

摘要

针对豫西矿区全层构造煤，煤质松软且透气性差，瓦斯抽采率极低，而矿区内普遍无保护层开采条件等问题，采用区域地质瓦斯条件分析、有限元数值模拟、各矿井实地考察方法对豫西矿区穿层水力冲孔的消突效果进行研究。从充分卸压，消除卸压空白带，对豫西矿区水力冲孔技术参数进行了优化。
　　运用瓦斯流量法和压降法考察豫西矿区水力冲孔的有效影响半径大小，得出其有效范围介于6.0m~10.0m。通过现场试验考察水力冲孔前后瓦斯流量大小变化、瓦斯浓度变化、瓦斯压力变化、煤层透气性以及煤层残存瓦斯含量等瓦斯基础参数，评价其卸压效果的好坏。论文基于水力冲孔消突的基本原理之上，采用Rocscience Phase2有限元数值模拟软件，对影响水力冲孔效果的各种因素作了模拟分析得出：在一定范围内，水力冲孔的有效影响半径是随着钻孔的孔径增大而增大的；水力冲孔的卸压范围随着煤体的抗压强度的增加成负相关；随着煤层埋深的增大，水力冲孔的卸压范围也随之增大；水力冲孔倾角区间在90°之内，卸压范围随着倾角的增大而减小。随后对布孔距离取不同值时，考察其应力分布情况并结合屈服区的分布大小作验证。最终可得水力冲孔在豫西矿区具有较好的卸压增透效果，同时在类似瓦斯地质条件的矿区也具有良好的推广应用价值。

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1 前言

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究能容及目标

1.4 创新点

1.5 技术路线图

2 豫西煤田瓦斯地质条件情况

2.1 豫西煤田含煤地层及煤厚变化

2.2 豫西煤田煤层埋深

2.3 豫西构造特征

2.4 豫西构造煤特征

2.5 小结

3 水力冲孔卸压增透消突基本原理

3.1 地应力与瓦斯压力对煤体透气性的影响

3.2 水力冲孔对煤体应力分布的影响

3.3 水力冲孔对煤体瓦斯压力的影响

3.4 水力冲孔后煤的力学性质变化

3.5 小结

4 水力冲孔卸压范围主要影响因素数值模拟

4.1 冲孔前后煤体的应力分析

4.2 水力冲孔卸压范围主要影响因素数值模拟分析

4.3 水力冲孔技术参数优化

4.4 小结

5 水力冲孔防突措施的应用与效果考察

5.1 义安矿水力冲孔的应用与考察

5.2 大平矿水力冲孔的应用与考察

5.3 振兴二矿水力冲孔的应用与考察

5.4 小结

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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