鹤壁六矿顶分层开采工作面高位抽放技术优化研究

摘要

本文针对我国高瓦斯突出矿井采空区瓦斯涌出量大、易造成瓦斯事故的特点,系统地对试验矿井突出煤层顶分层回采工作面高位钻场抽放采空区瓦斯进行了研究,运用数值分析软件对试验工作面采空区上覆岩层的移动破坏规律和瓦斯分布范围进行了模拟,结合理论分析等对高位钻场的各种参数进行了优化,提高了高位钻场的瓦斯抽采率,实现了试验采区的安全高效开采。
　　本文由理论分析、经验公式计算、数值模拟、现场考察以及应用效果考察五个部分组成。首先,根据前人研究成果对采空区上覆岩层的变形破坏规律和分区分带情况进行了理论分析;其次,采用经验公式根据现场情况对试验工作面采空区上覆岩层的冒落带和裂隙带高度范围进行了计算;第三,运用 RFPA2D数值分析软件对试验工作面采空区上覆岩层的“三带”高度范围和瓦斯分布范围进行了模拟;第四,根据经验公式计算结果和数值模拟结果结合理论分析布置试验钻场,并对试验钻场的抽采效果进行现场考察,分析了钻场距工作面距离、钻孔终孔距煤层顶板高度、钻孔终孔距回风巷平距等因素对抽采效果的影响,确定了合理的高位钻场位置和钻场间距以及钻孔的合理封孔深度,对高位钻场和钻场内抽放钻孔的各种参数进行了优化;第五,根据优化后的参数布置高位钻场并对其抽放效果进行了跟踪考察,对考察结果进行分析,从而验证了前文的理论分析、经验公式计算结果和数值模拟结果。
　　现场考察结果表明,试验工作面高位钻场抽放钻孔的最高单孔瓦斯抽采纯量可以达到2.15m3/min,钻场总的采空区瓦斯抽采纯量平均达到8.47m3/min,可以对高瓦斯突出矿井顶分层回采工作面的采空区瓦斯进行有效治理,本文的研究成果对试验矿区运用高位钻场技术治理采空区瓦斯提供了重要的实践经验和理论与技术支持。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外采空区瓦斯治理研究现状及抽放方法

1.3 采空区瓦斯抽放基本原理及意义

1.4 采空区瓦斯治理发展趋势及存在问题

1.5 问题的提出

1.6 本文主要研究内容和研究路线

2 试验区概况

2.1 试验矿井概况

2.2 试验矿井瓦斯状况

2.3 试验工作面概况

2.4 本章小结

3 试验工作面采空区上覆岩层“三带”初步划分

3.1 采空区上覆岩层“三带”介绍

3.2 经验公式法计算采空区“三带”高度

3.3 数值模拟试验工作面采空区“三带”高度

3.4 本章小结

4 采空区瓦斯分布规律

4.1 采空区瓦斯来源及涌出量分析

4.2 采空区瓦斯浓度分布和运移规律

4.3 上隅角瓦斯积聚的原因分析

4.4 采空区瓦斯分布数值模拟

4.5 本章小结

5 试验钻场抽放效果考察及影响因素分析

5.1 试验工作面高位钻场钻孔布置及施工参数

5.2 现场测定方法及瓦斯抽放量计算

5.3 高位钻场钻孔抽放效果现场考察

5.4 本章小结

6 高位钻场及钻孔布置参数的优化和确定

6.1 高位钻场布置参数的确定

6.2 高位钻场抽放钻孔的合理布孔参数

6.3 试验工作面高位钻场及抽放钻孔参数优化

6.4 抽放效果跟踪考察

6.5 本章小结

7 主要研究结论与展望

7.1 研究结论

7.2 展望

参考文献

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