低透气性高瓦斯矿井瓦斯抽放参数优化研究

摘要

低透气性高瓦斯矿井中如何增加煤层透气性的技术研究，目前是瓦斯抽放技术研究领域中比较前沿的研究方向，同时也是瓦斯抽放技术研究中的一个世界性难题。国内外学者在这方面进行了许多积极的研究与探索，例如采用深孔预裂爆破、深孔松动爆破、水力冲孔、水力压裂、高压磨料割缝、立体交叉布孔、卸压带抽放、羽状抽放等技术来增加煤层的透气性，来提高低透气性高瓦斯矿井的瓦斯抽放率，取得了可喜的成就。但是在诸多提高低透气性高瓦斯矿井的煤层透气性研究方法中大多只是从如何增加煤层透气性方面来研究的，在低透气性高瓦斯矿井瓦斯抽放参数优化方面的研究却相对比较少。
　　本论文正是基于这种考虑从分析瓦斯抽放方式入手，在对煤层瓦斯的赋存特点和运移规律充分理解的基础上，引入了Langmuir等温吸附定理、Fick定理、Darcy定律等相关知识，来考虑煤层瓦斯的吸附、解吸、扩散和渗流等，建立了钻孔周围瓦斯流动方程；本论文结合神华乌海能源公司平沟煤矿现场对该矿的各煤层的瓦斯压力、各煤层的透气性系数进行了测定，为采取不同的瓦斯抽放方法提供了理论依据。同时通过运用FLAC3D数值模拟技术模拟采煤工作面前方在卸压带、应力集中带的影响下煤层内部的应力分布规律；利用极限平衡理论建立极限平衡方程研究采煤工作面前方卸压带极限平衡区煤层界面应力分布状态及其变化规律；结合现场利用钻孔负压确定法来确定抽放钻孔的瓦斯抽放半径，从而对卸压带瓦斯抽放钻孔的瓦斯抽放参数进行了优化。
　　本论文通过对低透气性高瓦斯矿井瓦斯抽放参数的优化研究，为瓦斯抽放钻孔的设计、布孔方式提供科学依据；为瓦斯抽放钻孔的施工提供科学的理论指导，避免施工的盲目性，从而提高低透气性高瓦斯矿井的瓦斯抽放率、降低瓦斯抽放成本，为低透气性高瓦斯矿井的瓦斯抽放、瓦斯的合理利用开发以及煤矿安全生产提供智力支持和技术保障。

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引 言

1绪论

1.1概述

1.2国内外瓦斯抽放技术研究现状

1.3本课题的提出及其重要意义

1.4本课题的研究目标和创新点

2煤层瓦斯流动规律研究

2.1煤层瓦斯的赋存

2.2瓦斯渗流数学模型的建立

2.3 煤层瓦斯运移的基本规律

2.4 本章小结

3 低透气性高瓦斯矿井的瓦斯抽放技术研究

3.1 矿井常见的瓦斯抽放方法

3.2 低透气性高瓦斯矿井瓦斯抽放技术及其研究

3.3 本章小结

4 平沟煤矿瓦斯抽放参数的研究与应用

4.1 平沟煤矿概况

4.2 平沟矿煤层基础参数的测定

4.3平沟煤矿瓦斯治理情况

4.4 平沟煤矿瓦斯抽放参数的优化

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士期间科研成果及发表的论文

致谢