蒋家河煤矿ZF201工作面瓦斯抽采方案设计研究

摘要

针对蒋家河煤矿ZF201工作面瓦斯涌出量高并影响到矿井安全生产的问题，提出符合工作面自身开采条件的瓦斯抽采方案，一方面能够解决回采过程中瓦斯涌出量较大的问题，另一方面也能够对环境起到一定的保护作用，并且使瓦斯转化为一种能源得到应用。
　　为测定煤层瓦斯基础参数，采用现场实测、实验室实验的方法，得出煤层瓦斯含量为8.98 m3/t，瓦斯压力为0.723 Mpa，孔隙率为8.9％，瓦斯流量衰减系数在0.0163 d-1到0.0328d-1之间，煤层透气性系数在1.0857 m2/(MPa2·d)到1.3299m2/(MPa2·d)之间，煤层属于可抽采煤层。为预测工作面瓦斯涌出量，采用分源预测法，工作面相对瓦斯涌出量为10.8m3/t、绝对瓦斯涌出量为58.97 m3/min，本煤层与采空区瓦斯涌出量分别占52.8％、47.2％。跟据相关规定以及煤层自身条件，选择本煤层瓦斯钻孔预抽、边采边抽、上隅角瓦斯抽采、高抽巷瓦斯抽采相结合的综合瓦斯抽采方法，并设计相关瓦斯抽采参数及工艺，其中钻孔预抽钻孔长度、抽采时间、直径、负压分别为90m、105d、113mm、30kpa。为确定钻孔间距，采用数值模拟、现场试验的方法，确定的钻孔瓦斯有效抽采半径均为2.5m，即钻孔间距为5m。
　　为分析瓦斯抽采效果，采用理论计算、现场实测的方法从残余瓦斯含量、工作面回采前可解吸瓦斯量、工作面瓦斯抽采率等方面进行瓦斯抽采效果分析。结果均显示，工作面瓦斯抽采方案满足抽采达标标准的要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究技术路线

2 工作面瓦斯涌出量预测

2．1 煤层赋存状况及地质构造

2．1．1 煤层赋存状况

2．1．2 地质构造

2．2 煤层瓦斯基础参数测定

2．2．1 煤层瓦斯含量测定

2．2．2 煤层瓦斯吸附常数测定

2．2．3 煤层孔隙率测定

2．2．4 煤层瓦斯压力测定

2．2．5 钻孔自然瓦斯涌出特征

2．2．6 煤层透气性系数

2．3 工作面概况

2．4 瓦斯涌出量预测

2．4．1 回采工作面的瓦斯涌出量

2．4．2 掘进工作面的瓦斯涌出量

2．4．3 采区的瓦斯涌出量

2．4．4 瓦斯涌出构成分析

2．5 瓦斯的可抽性

2．6 本章小结

3 工作面瓦斯抽采方案设计

3．1 工作面瓦斯抽采方法的选择

3．1．1 本煤层瓦斯抽采方法的选择

3．1．2 邻近层瓦斯抽采方法的选择

3．1．3 采空区瓦斯抽采方法的选择

3．1．4 瓦斯抽采方案的确定

3．2 瓦斯抽采参数的设计

3．2．1 钻孔预抽参数设计

3．2．2 上隅角瓦斯抽采参数设计

3．2．3 高抽巷瓦斯抽采参数设计

3．3 工作面瓦斯抽采工艺设计

3．3．1 抽采泵站布置

3．3．2 抽采管路布置

3．3．3 抽采设备布置

3．3．4 抽采设备安装要求

3．4 本章小结

4 钻孔间距的确定

4．1 钻孔瓦斯有效抽采半径的数值模拟

4．1．1 FLUENT软件介绍

4．1．2 FLUENT数值模拟

4．2 钻孔瓦斯有效抽采半径试验

4．2．1 试验原理

4．2．2 钻孔布置及结果分析

4．3 本章小结

5 瓦斯抽采效果分析

5．1 理论计算

5．1．1 瓦斯抽采量

5．1．2 瓦斯抽采效果预计

5．2 现场实测

5．2．1 实测瓦斯量

5．2．2 瓦斯抽采效果验证

5．3 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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