蒋家河煤矿预抽煤层瓦斯抽采参数模拟及应用

摘要

瓦斯灾害是影响煤矿安全生产的主要因素，预抽煤层瓦斯是最基本，最有效的措施之一。为了提高蒋家河煤矿工作面瓦斯抽采率，防治瓦斯灾害的发生，本文以煤层瓦斯赋存特性与煤层瓦斯流动理论为基础，根据流体在多孔介质中的流动规律，以钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象，建立了预抽煤层钻孔周围瓦斯流动数学模型，通过COMSOL数值模拟软件，分析了不同抽采负压、不同钻孔直径、不同抽采时间及不同钻孔间距对钻孔预抽煤层瓦斯抽采效果的影响。
　　通过模拟研究，发现钻孔直径、钻孔间距、抽采时间对钻孔周围有效抽采半径影响比较大，根据模拟结果以及现场条件，确定了合理瓦斯抽采参数。同时，对确定的抽采参数进行现场应用检验，取得了良好抽采效果。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外瓦斯抽采现状及存在问题

1．2．1 国内外瓦斯抽采发展历程

1．2．2 国内外瓦斯抽采技术现状

1．2．3 瓦斯抽采数值模拟现状

1．2．4 存在的问题

1．3 主要研究内容

1．4 研究方法及技术路线

2 钻孔预抽煤层瓦斯流动机理

2．1 煤层瓦斯赋存状态及吸附理论

2．1．1 瓦斯在煤层中赋存状态

2．1．2 煤的吸附理论

2．1．3 影响煤吸附瓦斯能力的因素

2．2 煤层瓦斯流动规律

2．2．1 多空介质中的特性

2．2．2 瓦斯在煤层中的流动状态

2．2．3 瓦斯在煤层中的流动规律

3 蒋家河煤矿瓦斯抽采技术研究

3．1 矿井概况

3．1．1 交通位置

3．1．2 自然地理

3．1．3 地质构造及煤层赋存

3．1．4 瓦斯、煤尘及煤的自燃倾向性

3．1．5 矿井开拓与开采

3．2 工作面瓦斯基础参数测定

3．2．1 煤的瓦斯吸附常数及工业分析

3．2．2 煤层瓦斯含量

3．2．3 百米钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数的测定

3．2．4 煤层透气性系数

3．3 瓦斯抽采必要性与可行性分析

3．3．1 瓦斯涌出量预测

3．3．2 瓦斯抽采的必要性

3．3．3 瓦斯抽采的可行性

3．4 瓦斯抽采方法的选择

3．4．1 矿井瓦斯抽采方法的选择原则

3．4．2 本煤层瓦斯抽采方法

3．4．3 回采工作面抽采方法的选择

4 钻孔预抽煤层瓦斯抽采参数模拟分析

4．1 COMSOL软件介绍

4．1．1 COMSOL软件基本程序结构

4．1．2 COMSOL软件模拟计算步骤

4．2 顺层钻孔预抽瓦斯物理模型及定解条件

4．2．1 基本假设

4．2．2 钻孔周围瓦斯流动方程

4．2．3 定解条件

4．3 单个钻孔数值模拟过程

4．3．1 模型建立

4．3．2 结果分析

4．4 多个钻孔数值模拟过程

4．4．1 模型建立

4．4．2 结果分析

5 合理抽采参数效果分析

5．1 试验地点概况

5．2 钻孔预抽煤层抽采参数

5．3 现场试验方法

5．4 抽采效果评价

5．4．1 抽采指标规定

5．4．2 回采工作面抽采效果评价

结论

参考文献

作者简历

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