寺河矿综采工作面采空区瓦斯分布规律及治理技术研究

摘要

21世纪我国是以煤炭为主的能源供应和消费国家，但是随着开采规模的增大，工作面瓦斯涌出量迅速增大，最严重的是大采高工作面，由此造成工作面瓦斯超限，严重威胁着煤矿安全生产。采空区瓦斯涌出是回采工作面瓦斯涌出的主要来源，因此研究采空区瓦斯分布规律对煤矿瓦斯治理具有重要意义。
　　本文概况介绍了寺河矿以及4303工作面的基本情况，通过分源预测法计算出采空区瓦斯来源的构成比例并根据寺河矿4303工作面煤层顶板岩层冒落的实际情况，用Flac3D软件模拟出“竖三带”高度范围。在此基础上用Gambit创建采空区三维模型，通过 Fluent软件获得采空区的瓦斯运移规律。通过分析工作面回风巷以及后移上隅角的瓦斯浓度得出后移上隅角瓦斯浓度偏高并且说明了三进两回通风系统费财费力等缺点，由此提出了两进一回通风系统下用高位钻孔治理采空区瓦斯的措施。
　　通过计算得出两进一回通风时工作面所需风量，然后利用Fluent软件得出两进一回通风并在高位钻孔抽采时采空区瓦斯运移规律，经过分析得出回风风流的瓦斯浓度在0.3％左右，上隅角的瓦斯浓度在0.5%左右，可以有效降低工作面的瓦斯。在文章最后提出了在理论上高位钻场钻孔的最优布置方案，为寺河矿治理工作面瓦斯提供了理论和技术的支持。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 问题的提出

1.4 本文研究内容和技术路线

2 试验区概况

2.1 矿井基本概况

2.2 4303工作面概况

2.3 本章小结

3 综采工作面瓦斯的来源分析

3.1 影响工作面瓦斯涌出量的因素

3.2 综采工作面瓦斯来源分析

3.3 采空区瓦斯涌出量的计算

3.4 本章小结

4 采空区上覆岩石“三带”划分

4.1 采空区上覆岩石“三带”

4.2 采空区“三带”高度确定

4.3 综采工作面采空区三带的数值模拟

3.4 本章小结

5 采空区气体流动数值模拟

5.1 工作面采空区数学模型的建立

5.2 Fluent软件的介绍

5.3 数值模拟初始条件

5.4 三进两回型通风方式下采空区瓦斯浓度分布

5.5 三进两回通风存在的问题

5.6 本章小结

6 改造通风系统后采空气体流动模拟及分析

6.1 两进一回通风下模拟初始条件

6.2 高位钻孔抽采下模拟分析

6.3 高位钻场及钻孔布置方案

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 研究结论

7.2 展望

参考文献

作者简历

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