长平矿8＃煤层开采瓦斯的运移及抽采分析

摘要

随着对煤炭需求量的增大和煤质要求的提高，我国煤炭的开采由浅部区域转入了深部的地下空间。近距离煤层群的开采占我国煤炭开采的比例很大，深部近距离煤层的开采有着瓦斯压力大、低透气性、地应力大等特点，且高瓦斯邻近煤层的开采极易造成瓦斯越流到作业空间，引起瓦斯集聚和瓦斯超限事故的发生，这为工作面的安全生产带来了很大的困难。近距离煤层瓦斯的卸压开采作用对保障工作面安全、高产、高效开采有着积极的作用。
　　论文针对长平矿近距离煤层下保护层开采的条件，以84301工作面为研究对象，应用理论分析、经验统计和数值模拟的方法对长平矿84301工作面上覆岩层运移规律、采空区中瓦斯的分布规律及瓦斯的抽采进行了相应的研究。运用扩散定律及达西定律研究瓦斯的运移规律，对煤体中卸压瓦斯的运移展开研究。利用FLAC3D软件对84301工作面开采过程进行建模模拟，对推进到一定距离的工作面上覆岩层的应力及破坏范围进行了分析。借助Fluent软件分析了84301“U+L”型两进一回通风方式下工作面和采空区内部的瓦斯分布规律，在采空区内获取推进方向、垂直方向和倾向选取截面，对截面上的瓦斯浓度分布进行了描述，这为选取瓦斯的抽采位置提供了依据。针对长平矿近距离煤层的特点，选用高抽巷抽采上覆煤岩体开采后卸压的瓦斯，起到截流的作用。通过变换高抽巷中心的位置，比对工作面上隅角处的瓦斯浓度，选取最有效的高抽巷布置层位，达到优化高抽巷位置的作用。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 瓦斯运移理论研究现状

1．2．2 上覆岩层裂隙场和渗流场分布规律的研究现状

1．2．3 卸压瓦斯的运移研究现状

1．2．4 瓦斯抽采技术研究现状

1．3 研究内容、方法及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法及技术路线

1．3．3 论文的研究价值

2 综采工作面瓦斯运移理论及涌出预测分析

2．1 工程背景

2．1．1 煤层基本情况

2．1．2 地质构造

2．1．3 巷道施工的问题与建议

2．2 煤层瓦斯赋存及采场瓦斯运移规律

2．2．1 煤层瓦斯赋存规律分析

2．2．2 采场瓦斯运移规律

2．3 综采工作面采动裂隙的发育规律分析

2．4 采空区的非均质性

2．4．1 采空区冒落规律分析

2．4．2 垮落带、裂隙带高度的计算

2．4．3 采空区孔隙度的分布

2．5 瓦斯来源及瓦斯涌出的影响因素

2．5．1 采场瓦斯的来源分析

2．5．2 影响瓦斯涌出的主要因素

2．5．3 采空区中瓦斯源相的估算

2．6 本章小结

3 采动覆岩裂隙带的研究

3．1 FLAC3D软件简介

3．2 数值模拟方法与步骤

3．2．1 三维空间模型的建立

3．2．2 模拟参数的设置

3．3 模拟结果分析

3．4 本章小结

4 瓦斯运移规律的数值模拟研究

4．1 FLUENT软件简介

4．1．1 FLUENT软件的构成

4．1．2 用户自定义函数UDF简介

4．1．3 FLUENT的基本操作流程

4．2 模型建立的基本控制方程

4．3 采空区组分输运模型的构建

4．4 采空区多孔介质模型的构建

4．5 采空区瓦斯运移规律的CFD仿真模型的构建

4．5．1 几何模型的构建及网格的划分

4．5．2 模拟边界条件参数的选取与设定

4．6 CFD仿真结果及分析

4．6．1 采空区中瓦斯运移的数值模拟结果

4．6．2 采空区中瓦斯分布规律分析

4．7 本章小结

5 高抽巷位置的确定

5．1 卸压区高抽巷抽采原理

5．2 高抽巷参数的选取与设定

5．3 高抽巷层位的优化

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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